发泡植物纤维模压制品的关键生产技术研究

论文摘要

植物纤维制品是以植物纤维,包括废纸、农业废弃物等为原材料,加上其它的助剂,经过粉碎、混炼、模压或者挤压、烘焙等方法生产而成的制品,它是目前代替EPS发泡塑料,减少“白色污染”的一种有效途径。在我国主要用以制作取代发泡餐具的一次性餐具,但引起国内外更加关注的是将其开发为使用量更大、能取代发泡塑料衬垫EPS的植物纤维发泡缓冲制品,如衬垫、托盘等。国内一些高校及工厂正在开展这方面的研究及开发,并已取得了阶段性的成果。重庆青天环保材料有限公司采用废纸等作原材料,制作成马力克双面盆的缓冲衬垫。本课题以青天环保公司为实验研究基地,借用该公司的机械设备,在其基础上改用来源更广泛、成本更低廉的稻杆、麦杆等代替废纸作为原材料,并对其进行一些预处理及改性,比如通过加入增塑剂改善植物纤维固有的脆性;通过表面活性处理及打浆帚化增强其亲和力;加入防潮剂解决亲水性强的问题。为了找到合理的配方,首先进行了单因素实验的研究,在保证制品抗压强度的基础上,确定了几种主要原材料的用量范围。在单因素实验的基础上,分析了青天环保公司以废纸为原料的配方,并参考了一些资料和专利上介绍的较典型配方后,提出了4种配方方案。在热压成型工艺中,使用化学发泡剂NH4HCO3,利用一步法发泡成型(发泡和成型一步完成),制成了新型的植物纤维发泡缓冲衬垫。通过缓冲力学实验等一系列的测试,得出其中性能最好的一种配方方案。该方案与原来的青天环保公司研制的衬垫相比,其各项力学性能更加优良,包括抗压强度、形变能、缓冲系数、回弹性等;其防潮性能、可降解性能以及卫生安全性能也能符合产品的性能要求,表明利用农作物植物纤维制作缓冲包装制品具有明显的实际应用价值和广阔的发展前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 课题研究的主要内容
• 1.3 植物纤维制品概述
• 1.3.1 植物纤维制品
• 1.3.2 植物纤维模压制品
• 1.3.3 发泡植物纤维模压制品
• 1.4 植物纤维制品的国内外发展动态
• 1.4.1 专利战略研究
• 1.4.2 国外研发动态
• 1.4.3 国内研发动态
• 第2章 植物纤维材料的固有属性及改性研究
• 2.1 植物纤维材料
• 2.1.1 植物纤维的生物结构
• 2.1.2 植物纤维的化学组成
• 2.2 固有属性及改性
• 2.2.1 增强性
• 2.2.2 脆性大及改性
• 2.2.3 相容性差及改性
• 2.2.4 亲水性强及改性
• 第3章 发泡植物纤维模压制品性能要求及工艺过程
• 3.1 产品简介
• 3.2 性能要求
• 3.3 工艺过程
• 第4章 发泡植物纤维模压制品的配方研究
• 4.1 主材料的选择
• 4.1.1 植物纤维
• 4.1.2 淀粉
• 4.2 添加剂和助剂
• 4.2.1 强力粘接剂
• 4.2.2 发泡剂
• 4.2.3 填充料
• 4.2.4 增塑剂
• 4.2.5 分散剂
• 4.2.6 防潮剂
• 4.2.7 脱模剂
• 4.3 配方方案
• 4.3.1 单因素实验研究
• 4.3.2 配方方案设计
• 第5章 发泡植物纤维模压制品的发泡成形技术研究
• 5.1 发泡剂的选择
• 5.1.1 发泡剂的分类
• 5.1.2 发泡剂的选择
• 5.2 发泡成型机理和方法
• 5.2.1 发泡成型机理
• 5.2.2 发泡成型方法
• 5.3 发泡剂的用量对热压成型中发泡质量的影响
• 5.4 热压成型设备和工艺参数
• 5.4.1 热压成型设备
• 5.4.2 成型模具
• 5.4.3 热压工艺参数
• 第6章 发泡植物纤维模压制品的试验研究
• 6.1 力学性能测试及分析
• 6.1.1 力学性能测试原理
• 6.1.2 试验条件
• 6.1.3 试验数据
• 6.1.4 数据处理
• 6.1.5 结果分析
• 6.1.6 模拟力学实验
• 6.1.7 小结
• 6.2 防潮性能研究
• 6.2.1 防潮原理
• 6.2.2 防潮剂的选择
• 6.2.3 防潮性能测试
• 6.3 可降解性能测试
• 6.4 卫生安全性能测试
• 第7章 总结与建议
• 参考文献
• 附录
• 致谢