竹纖維發(fā)泡緩沖包裝材料防護性能研究.pdf

1、在環(huán)境污染嚴重、自然界資源匱乏的大背景下，EPS等不可降解的泡沫塑料被逐漸叫停是必然趨勢，取而代之的是綠色緩沖包裝材料。其中植物纖維類發(fā)泡材料是近幾年的研究熱點，它是以植物纖維(廢舊報紙、紙箱紙和其他植物纖維材料)以及膠粘劑為主要原料，添加發(fā)泡劑、增塑劑等其他助劑制作而成，具有不污染環(huán)境、制作工藝簡單、成本低廉、原料豐富等優(yōu)點，可替代EPS作為緩沖材料，也可填補紙漿模塑產(chǎn)品無法用于大型包裝物件的缺陷，是發(fā)泡塑料的理想替代品。竹也是植物纖

2、維中的一大類，雖然在近幾年對其的研究越來越多，但在緩沖發(fā)泡材料的應(yīng)用上才剛剛起步。
　　 目前對竹纖維作為發(fā)泡緩沖材料的研究有了階段性成果，而且對其工藝條件的控制以及產(chǎn)品的發(fā)泡機理、微觀結(jié)構(gòu)、泡孔缺陷的研究也有了重大突破，但在力學性能的研究上還有待發(fā)展。
　　 本文主要論述了竹纖維發(fā)泡緩沖包裝材料的制備過程，并做出靜動態(tài)力學性能的測試。根據(jù)竹纖維發(fā)泡材料靜態(tài)平壓實驗應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線特征，可把曲線分解為三個階段：線性段、

3、波形段和大應(yīng)變時應(yīng)力急劇增加段。根據(jù)動態(tài)力學性能測試，可歸納出作為緩沖材料的竹纖維發(fā)泡材料具有以下三個基本特征：1。材料厚度h和靜應(yīng)力σ0一定時，沖擊加速度G隨跌落高度H的增大而增加；2.跌落高度H和靜應(yīng)力σ0一定時，沖擊加速度G隨材料厚度h的增大而減少；3.當應(yīng)變ε(0<ε<εb)一定時，應(yīng)力σ隨跌落高度H的增加而增加；隨跌落次數(shù)的增加而增加；隨濕度的增加而降低。
　　 以應(yīng)力-應(yīng)變曲線為基礎(chǔ)，探討了發(fā)泡體制備過程中原材料、原

4、料表面處理、發(fā)泡劑、膠粘劑、增塑劑、滑石粉等因素對發(fā)泡體力學性能的影響。
　　 根據(jù)前述竹纖維發(fā)泡材料靜態(tài)平壓實驗應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線及前人進行的類似實驗，建立了竹纖維發(fā)泡材料平壓的非線性本構(gòu)模型，平均擬合精度均大于90％，計算值與實測值吻合良好。
　　 在構(gòu)造靜態(tài)模型的基礎(chǔ)上，建立能較全面反映竹纖維發(fā)泡緩沖包裝材料動態(tài)響應(yīng)的首次沖擊非線性粘彈塑性模型。再考慮到竹纖維發(fā)泡緩沖包裝材料壓縮過程中的塑性變形、沖擊次數(shù)及損傷特性

5、等的影響，以首次沖擊時竹纖維發(fā)泡材料非線性彈塑性模型為基礎(chǔ)，根據(jù)實際測試數(shù)據(jù)提出的竹纖維發(fā)泡材料緩沖性能的三個基本特征為依據(jù)，為反映竹纖維發(fā)泡材料襯墊緩沖性能的其他特點，體現(xiàn)塑性應(yīng)變、沖擊次數(shù)、材料損傷、濕度變化對襯墊動態(tài)性能的影響，建立了連續(xù)多次沖擊的22參數(shù)非線性粘彈塑性模型，對變形種類、溫濕度的影響以及材料對沖擊能量的吸收性和襯墊塑性變形進行了綜合考慮?？蓛H根據(jù)一兩組試驗數(shù)據(jù)，識別出模型參數(shù)，能夠全面反映竹纖維發(fā)泡緩沖包裝材料的緩