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资源、环境、人口是当今人类社会面临的三大主要问题。随着世界经济的发展,合理使用地球资源和注重保护生存环境日益受到全球的关注。保护资源与环境,创造良好的生存和发展空间,己是实现全球经济可持续发展的基本战略。具有良好的环境相容性的“绿色缓冲包装材料”的研制与应用己成为21世纪的必然趋势。
纤维素纤维是一种多孔性的非热塑性材料,而且难溶于一般溶剂,因此单独使其形成空间网状结构较为困难,需要其他介质。本文根据纤维素纤维的性能特点,采用机械法制备结构为立体网状的纤维素纤维缓冲包装材料。并通过添加胶粘剂等其它化学物质以提高其强度。
首先,论文研究了纤维素纤维发泡缓冲包装材料的制备方法和工艺。实验表明:机械法制备发泡缓冲材料的较佳工艺为:胶粘物配比为2:1:1(明胶:甲基纤维素:瓜儿胶),发泡剂NP用量1.5%,填充物石膏用量23%,胶粘剂用量15%,搅拌时间20min,此条件下制备的发泡体,外观综合评价为10,发泡体密度为0.0223 g/cm<3>,回弹性为37.5%,应力-应变曲线较为理想。
其次,由于各种起泡剂、纤维和填充物等原材料各有特点,因此制成的发泡体性能也各具特色。为了进一步了解这些发泡体的特点,进行下面的试验。实验表明:
(1)四种发泡剂的起泡高度都随浓度的增加呈上升趋势,但是,并不是绝对的正比关系,浓度越大,浓度所起的作用就越不明显。
十二烷基硫酸钠、OP-10、NP的泡沫稳定性都比较好,但并不是浓度越大,泡沫稳定性越好,浓度为1.0g/L和1.25g/L时,泡沫稳定性并不是最好。而是浓度0.75g/L时,发泡剂不仅起泡高度高,而且泡沫稳定性最好。
(2)比较阔叶木纤维、针叶木纤维、棉纤维制备的发泡体性能,纤维长度适中的针叶木纤维适合制备纤维素纤维发泡缓冲包装材料,太长、太短的纤维都不太适合。单一的纤维制备纤维素纤维发泡缓冲包装材料的性能并不好,而是长短纤维按一定比例配比,才可以使发泡体的性能达到最佳水平。
(3)以石膏作为填充物时,发泡体呈灰色,且随着石膏粉用量的增加,颜色加重,并且出现掉粉现象;
碳酸钙作为填充物时,发泡体洁白,松软,在相同添加量的情况下,拉伸强度相对于石膏作为填充物的发泡体要小,均在10N以下,回弹率则要大;
以淀粉为填充物,发泡体成型性好,但发泡体表面粗糙。在添加量相同的情况下,相对于石膏、碳酸钙作为填料而言,拉伸强度要高很多。
当石膏晶须作为填充物时,相对于其它填充物而言回弹率性能最好。
(4)最后,通过从热力学方程,对制备过程中的泡沫现象进行了研究解释。实验表明:表面活性剂的加入量在1.5%,溶液粘度在1500~2000Pa.s,搅拌强度适中,常温下发泡效果好,发泡体泡孔细密、泡孔孔经分布均匀、发泡体发泡倍率较大、密度较小、发泡成型时间较短、发泡效果好。