木質(zhì)剩余物纖維多孔型材料制備及緩沖特性研究.pdf

1、緩沖材料被廣泛應(yīng)用于家用電器、精密儀器、電子計算機(jī)、電子元器件、陶瓷和玻璃容器等的包裝中，用以保護(hù)內(nèi)裝產(chǎn)品避免或降低運輸和倉儲過程中的破損，現(xiàn)在廣泛使用的緩沖材料主要為泡沫塑料，其雖然具備優(yōu)良的緩沖性能，但因其難于降解的特性，使得廢棄物回收和處理過程對環(huán)境造成嚴(yán)重破壞，研發(fā)具備優(yōu)良緩沖性能且環(huán)境友好的新型緩沖包裝材料勢在必行。
　　本論文以木質(zhì)剩余物為主要原料，研究應(yīng)用改性處理的木質(zhì)剩余物纖維制備多孔型發(fā)泡材料的方法，在大量試驗研

2、究基礎(chǔ)上，初步確定材料體系中主要的組成成分及各組分的含量范圍，應(yīng)用響應(yīng)曲面法中的中心復(fù)合試驗設(shè)計方法和Box-Behnken試驗設(shè)計方法分別對材料組分和成型工藝進(jìn)行優(yōu)化，建立響應(yīng)曲面模型并求解最優(yōu)解。確定最優(yōu)的材料組分配方方案為木纖維35g，膠黏劑占20％，發(fā)泡劑7g，丙三醇20mL，填料滑石粉5g，材料預(yù)測密度0.331g/cm3，緩沖系數(shù)最小值6.366，蠕變率94.3％。成型工藝的最優(yōu)方案為熱壓溫度147.98℃，壓力2.6kPa

3、，熱壓時間22.05min，獲得材料預(yù)測密度為0.299g/cm3，最小緩沖系數(shù)6.092。
　　應(yīng)用最優(yōu)方案制備木質(zhì)剩余物纖維多孔型材料，得到材料平均孔率為31.3％，平均孔徑為56.82μm，平均密度為0.312g/cm3，發(fā)泡倍率為1.68～1.73。壓縮測試得到緩沖系數(shù)最小值為6.08，當(dāng)應(yīng)變?yōu)?7.7％時，吸收變形能達(dá)到0.326J。材料具備較好的蠕變特性和尺寸穩(wěn)定性，在安全載荷范圍內(nèi)，靜壓5760min時，材料的殘余變

4、形量保持在20％以內(nèi)，添加VAE后材料的防潮特性顯著提升。
　　將瓦楞紙板加木纖維襯墊組合，模擬實際流通過程中瓦楞紙箱與緩沖襯墊組合使用的形式。壓縮測試得到，當(dāng)σ=0.3kgf/cm2時，組合襯墊的緩沖系數(shù)下降了313.44％。振動測試中，在共振點處組合襯墊的響應(yīng)加速度峰值降低了84.59％。對比木纖維襯墊與EPS襯墊的振動傳遞特性，木纖維襯墊的最大響應(yīng)加速度峰值降低了60.49％。并以計算機(jī)電源作為保護(hù)對象，測試其在跌落高度0.

5、8m，水平?jīng)_擊速度4.0m/s，斜面沖擊高度0.8m發(fā)生沖擊時，包裝件內(nèi)計算機(jī)電源的使用性能都沒有受到損壞。
　　應(yīng)用數(shù)碼顯微鏡和掃描電子顯微鏡觀測試樣的斷口形貌較優(yōu)良，纖維間形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)且黏結(jié)效果較好，黏合劑及填料分布均勻。通過FTIR、XPS的分析，確定了材料的分子結(jié)構(gòu)中的官能團(tuán)。并通過TGA測試得到材料的殘留率在35％～45％之間，說明材料具有優(yōu)良熱穩(wěn)定性。
　　綜上所述，可以看出所研制的木質(zhì)剩余物纖維多孔型材料具