微细化纤维复合淀粉制备发泡缓冲材料的研究

摘要

植物纤维类发泡缓冲材料由于能全降解的环保优势和原料来源丰富的资源优势而受到国内外高度关注，研究适用于植物纤维发泡缓冲材料的制备工艺和改善材料性能变得尤为重要。本文分析了漂白蔗渣浆和漂白桉木浆通过PFI磨打浆处理的微细化效果，并使用不同打浆度的浆料制备发泡缓冲材料，研究发泡缓冲材料的尺寸稳定性、吸湿量、静态压缩特性和动态压缩特性。同时，论文研究了蔗渣浆纤维，阳离子淀粉和聚乙烯醇的含量对发泡缓冲材料性能的影响。利用图像处理技术测量缓冲材料孔隙率，并通过分析不同孔隙率缓冲材料的静态压缩特性，建立了植物纤维发泡缓冲材料的静态压缩模型。研究结果表明：
　　 通过PFI磨打浆处理，漂白蔗渣浆和漂白桉木浆的打浆度随着打浆转数的上升而增加明显，纤维长度和粗度随打浆转数的上升而降低，细小纤维含量随打浆转数的增加而增加，纤维微细化效果明显。样品在干燥过程中尺寸稳定性随打浆度的提高而降低；样品的吸湿量随着打浆度增加而增加；在静态压缩试验和动态压缩试验中，不同打浆度漂白蔗渣浆和漂白桉木浆材料的缓冲性能随着打浆度的增加而得到改善，高打浆度浆料制备的缓冲材料具有更好的力学强度。
　　 微细化蔗渣纤维和阳离子淀粉的相对含量对发泡缓冲材料尺寸稳定性、吸湿性、静态压缩特性、动态压缩特性等性能指标有着明显的影响。蔗渣纤维的含量为70%-75%，阳离子淀粉的含量为20%-25%时，缓冲材料具有较好的适用性和力学强度。聚乙烯醇作为粘合和防潮助剂，可以显著的改善缓冲材料的适用性。使用量为5%-10%时，可以有效减少材料的体积变化率和吸湿量，并且保证缓冲材料的强度没有明显的下降。
　　 通过数码显微镜观察植物纤维发泡缓冲材料横截面，可以明显地看到缓冲材料内部的空间孔隙结构。利用Matlab软件进行图像二值化处理并可计算样品的孔隙率。在试验的基础上，建立了植物纤维发泡缓冲的静态压缩模型，模型方程为：σ=α1th(α2ε)+α3 tan(α4ε)。用实验数据识别了不同孔隙率缓冲材料模型参数，并验证了模型的正确性。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 植物纤维类发泡缓冲材料及研究现状

1.2.1 植物纤维类发泡缓冲材料及其特点

1.2.2 国外研究现状

1.2.3 国内研究现状

1.2.4 目前的问题及建议

1.3 植物纤维类发泡缓冲材料性能检测

1.3.1 表观密度

1.3.2 尺寸稳定性

1.3.3 静态压缩特性

1.3.4 动态压缩特性

1.3.5 蠕变特性

1.3.6 压力保持

1.3.7 振动传递特性

1.4 本课题的研究意义

1.5 本课题的研究目标和内容

第二章 微细化纤维对缓冲材料性能的影响

2.1 实验原料和方法

2.1.1 实验原料

2.1.2 实验设备

2.1.3 实验方法

2.2 结果与讨论

2.2.1 打浆对纤维形态的影响

2.2.2 打浆对缓冲材料性能的影响

2.3 本章小结

第三章 植物类缓冲材料成型工艺的优化

3.1 实验原料和方法

3.1.1 实验原料

3.1.2 实验设备

3.1.3 实验方案的选择

3.2 结果与分析

3.2.1 发泡方式的选择

3.2.2 蔗渣纤维和阳离子淀粉的用量

3.2.3 聚乙烯醇的用量

3.3 本章小结

第四章 缓冲材料孔隙率对静态压缩特性的影响

4.1 实验原料和方法

4.1.1 实验原料

4.1.2 实验设备

4.1.3 实验方法

4.2 结果与分析

4.2.1 孔隙率的测量

4.2.1 静态压缩性能分析

4.2.3 静态压缩模型的建立

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 创新点

5.3 展望

参考文献

致谢

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