具有调湿功能的复合蜂窝纸板的制备与性能研究

摘要

随着社会的发展，在我们生活中各类产品的流通越来越频繁，蜂窝纸板在运输过程中起着重要的作用。蜂窝纸板是一种结构新颖、质轻价廉、承载和缓冲性能优异的绿色包装材料。在制造、存储和使用过程中由于纸质包装材料本身固有的吸湿性，对环境湿度十分敏感，受环境因素影响大。我国大部分南方地区年平均相对湿度在70％RH到80％RH，有时高达90％RH。因此，研究蜂窝纸板防潮性能具有很大的意义。大量实验结果表明，纸板在环境相对湿度为40％RH-50％RH时力学性能最佳。传统防潮方法对纸板湿度影响的单向调节，难以使纸板始终保持良好的性能，调湿材料则可以实现湿度的双向调节。将调湿材料与蜂窝纸板复合，制备具有双向湿度调节功能的复合蜂窝纸板，不仅解决了蜂窝纸板受潮问题，还能解决纸板过于干燥，变脆问题。
　　本文以丙烯酸-丙烯酸钠-丙烯酰胺共聚物为吸放湿材料，魔芋葡甘聚糖(KGM)为调湿引导材料和成膜剂，以微波发泡方法原位发泡方式制备发泡调湿复合材料，再与蜂窝纸板复合制备具有调湿功能的复合蜂窝纸板。研究了微波发泡功率、丙烯酸-丙烯酸钠与丙烯酰胺质量之比和发泡调湿复合材料的含水量等因素对发泡调湿复合材料发泡性能和调湿性能的影响，然后研究了具有调湿功能的复合蜂窝纸板的缓冲性能和调湿性能，最后研究高湿度、低湿度及适宜湿度环境下调湿复合蜂窝纸板的缓冲性能，验证调湿复合蜂窝纸板的湿度调节功能。主要结果如下:
　　(1)发泡调湿复合材料的最佳发泡倍率为6.5倍，泡孔均匀，具有开孔与闭孔，孔穴表面具有圆形坑状孔穴，可实现物理吸附水，使得该发泡材料吸/放湿的作用增强。
　　(2)发泡调湿复合材料的制备及性能影响因素研究:随着微波功率的增加，发泡倍率越大，泡孔越大，可实现物理吸附水的量也越大，其吸放湿率越高，调湿性能也越好。随着丙唏酸-丙烯酸钠与丙烯酰胺质量之比的减小，发泡倍率越大吸放湿率越小，调湿性能下降。随着水含量的增加，发泡倍率越大，泡孔越大，吸放湿率越高，调湿性能越好。
　　(3)具有调湿功能的复合蜂窝纸板的缓冲性能与调湿性能研究:调湿复合蜂窝纸板可主动调节内环境湿度，将内环境湿度保持在50±5％RH，可以有效解决了蜂窝纸板力学性能受湿度影响带来的问题。三种湿度状态下:30％RH、50％RH及80％RH的调湿复合蜂窝纸板的缓冲性能均优于传统蜂窝纸板，说明调湿功能的复合蜂窝纸板不仅能够调节湿度，原位填充后的调湿复合蜂窝纸板的平台应力、吸收能量等各项参数都有所提升。50％RH湿度下的传统蜂窝纸板与调湿功能的复合蜂窝纸板的各项性能优于30％RH与80％RH湿度下的各项性能。具有调湿功能的复合蜂窝纸板不仅克服了传统蜂窝纸板性能受湿度影响大的缺陷，还度著降低初始峰值应力，极大地提高了平台应力和能量吸收能力，具有更大的应用前景。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 国内外研究现状

1．2．1 调湿材料国内外研究现状

1．2．2 复合蜂窝研究现状

1．2．3 发泡方法研究现状

1．3 研究目标和主要研究内容

1．3．1 研究目标

1．3．2 主要研究内容

1．4 创新点

第2章 实验材料与实验方法

2．1 实验试剂

2．2 实验仪器

2．3 样品制备

2．3．1 发泡调湿复合材料制备

2．3．2 调湿复合蜂窝纸板制备

2．4 结构与性能测试

2．4．1 发泡倍率与泡孔形貌

2．4．2 表观密度和孔隙率

2．4．3 孔径测试

2．4．4 吸／放湿率测定

2．4．5 吸／放湿平衡湿度

2．4．6 FT-IR分析

2．4．7 静态压缩性能测试

2．4．8 数据处理

第3章 发泡调湿复合材料的性能及其影响因素

3．1 引言

3．2 发泡调湿复合材料的性能

3．2．1 结构与形貌

3．2．2 表观密度和孔隙率

3．2．3 孔径分布

3．2．4 发泡调湿复合材料的吸／放湿平衡湿度测试

3．2．5 发泡调湿复合材料的泡孔形成

3．3 发泡调湿复合材料性能的影响因素

3．3．1 微波发泡功率的影响

3．3．2 丙烯酸-丙烯酸钠与丙烯酰胺质量之比的影响

3．3．3 初始水含量的影响

3．4 本章小结

第4章 具有调湿功能的复合蜂窝纸板制备与性能

4．1 引言

4．2 吸放湿平衡湿度

4．2．1 未填充传统蜂窝纸板的吸放湿平衡湿度

4．2．2 调湿复合蜂窝纸板的吸放湿平衡湿度

4．3 不同湿度下蜂窝纸板的缓冲性能

4．3．1 湿度30％RH的缓冲性能

4．3．2 湿度50％RH的缓冲性能

4．3．3 湿度80％RH的缓冲性能

4．4 本章小结

第5章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

攻读硕士期间的研究成果

致谢