废纸浆发泡缓冲材料的制备与性能研究

摘要

目前，资源短缺、“白色污染”问题日益严重，环境保护逐渐成为全球关注的焦点，环境友好型缓冲材料的研制有待于进一步发展。本文研究了以废纸浆、淀粉胶黏剂、NaHCO3等为原料，在特定条件作用下，制备出类似发泡塑料、具备一定缓冲性能的缓冲包装材料，为废纸浆发泡缓冲材料的大规模工业生产提供实验基础。本文通过对原料的选择、各种原料的添加配比、成型时间及成型温度等一些主要工艺参数的研究和对发泡制品的质量评价，优化了废纸浆发泡缓冲材料的制备工艺流程，为废纸浆发泡缓冲材料的静态压缩实验奠定了良好基础，精确地获得了该种材料应力-应变曲线。
　　 本文研究的主要内容包括以下几个方面：
　　 (1)以废纸浆发泡机理为理论基础，分析了几种不同种类的发泡剂、胶黏剂及其他助剂对发泡效果和发泡材料质量的影响，确定出最佳原料；并利用正交实验获得了各组分之间的最佳配比；成型时间和成型温度也是废纸浆发泡过程中需要确定的重要工艺条件。
　　 (2)将废纸浆发泡制备实验中得到的样品进行宏观结构形态的分析研究，得出不同种类的发泡剂、不同种类的胶黏剂、助剂及其他因素对材料的发泡倍率、失重率和泡孔直径的影响，为这种材料工艺的优化提供了实验依据。
　　 (3)通过静态压缩实验记录的数据，在运输包装动力学的基础上建立数学模型，得出了废纸浆发泡缓冲材料的应力-应变曲线。其应力-应变曲线显示，该种材料不像线弹性体那样发生均匀变形，而是从试样的最上层开始一层一层地发生变形并且向下传递，逐渐遍及整体。根据其应力-应变曲线可以看出废纸浆发泡缓冲材料具备一定的缓冲性能，其变形过程主要分为三个阶段：弹性阶段、屈服阶段和密实化阶段。
　　 (4)研究发现在应变相同的情况下，材料的密度越大其所对应的应力就越大，而且曲线与横坐标所围成的面积也就越大，说明材料在受到外界载荷的作用下吸收的能量越多，对商品的保护性就越好。
　　 (5)本文对四组试样进行残余应变的测试，研究发现废纸浆发泡材料的残余应变都比较小，说明其具有很好的缓冲性能。残余应变越小，说明缓冲材料的回弹性就越好，对商品的保护性就越好。