生态化缓冲包装材料研制及机理研究

论文摘要

本论文为生态化缓冲包装材料研制及机理研究。是在以往对于可降解塑料材料以及可降解植物纤维缓冲材料研究的基础上，采用创新的微生物发酵方法研制生态化缓冲包装材料。通过酵母菌在代谢过程中产生的CO2气体来代替化学发泡剂进行废纸类植物纤维发泡缓冲包装材料的探索性研发。论文的实验包括两部分：第一部分为酵母菌实验。通过实验确定酵母菌的合理代谢条件，从而建立酵母菌发泡菌体的合理代谢体系。实验对影响酵母菌代谢的接种量、代谢时间、代谢温度、底物浓度四个因素进行了考察。实验表明0.1g干酵母菌合理代谢体系下最大产气量为160～170mL/0.1g，优于同等质量的化学发泡剂产气效果。其最佳合理代谢体系为：温度35℃，接种量40%，代谢时间为3h，最高底物浓度0.1g/mL。第二部分为材料制作和性能测试实验。通过研究和试验，探索出生态化环保缓冲包装材料的制作方法。并通过实验考察了水分、淀粉、发泡菌体、甘油、纸料这五个因素对材料的表观密度和50%形变最大压缩强度等表征材料性能指标的影响。实验表明（相对于废纸绝干浆质量）：水分的用量在700%～900%；淀粉用量在30%～50%；发泡菌体，即40%接种量下干酵母用量在7%～9%；增塑剂甘油用量在45%～55%。并设计四因素三水平的正交实验。正交实验表明，最优组合的各种原料的添加量为（相对于绝干浆质量）：水800%、40%接种量下干酵母8%、淀粉40%、甘油50%。对材料表观密度主次影响因素为：水＞甘油＞淀粉＞40%接种量下干酵母。对材料50%形变最大压缩强度主次影响因素为：水＞40%接种量下干酵母＞淀粉＞甘油。并对7个实验进行了缓冲性能曲线的测试绘制，可以看出，本论文开发的材料可以用作一般类型的缓冲垫板、低脆值的工业产品的包装材料等。通过实验研究表明，使用酵母菌等产气微生物作为发泡剂制作植物纤维生态化环保发泡缓冲包装材料具有可行性。制成品可完全降解，原料来源广泛，促进废物利用，有利于低碳环保。材料性能方面尚有待进一步研究，可对材料的组分以及其他影响塑性等性能的添加剂原料进行进一步的实验研究。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 选题意义及研究状况
• 1.1.1 选题意义
• 1.1.2 研究状况
• 1.2 可行性论证
• 1.2.1 发泡材料泡孔成型机理
• 1.2.1.1 发泡材料泡孔形成过程
• 1.2.1.2 发泡材料泡体的受力分析以及影响因素
• 1.2.2 植物纤维类发泡材料的机理特点
• 1.2.3 植物纤维生物发泡的可行性探讨
• 1.3 主要原料的选用及分析
• 1.3.1 纤维原料的选用及分析
• 1.3.2 胶黏剂的选用及分析
• 1.3.3 发泡微生物的选用及分析
• 1.3.4 其他主要原料的选用及分析
• 1.3.4.1 增塑剂
• 1.3.4.2 代谢营养物
• 1.4 本论文的主要内容
• 第二章 实验
• 2.1 酵母菌实验
• 2.1.1 主要原料及配方
• 2.1.2 主要实验设备
• 2.1.3 实验方法
• 2.2 材料实验
• 2.2.1 主要原料及配方
• 2.2.2 主要实验设备
• 2.2.3 实验方法
• 第三章 结果分析与讨论
• 3.1 酵母菌实验结果及分析
• 3.1.1 接种量与发酵时间的影响
• 3.1.2 不同接种量的影响
• 3.1.3 温度影响
• 3.1.4 底物浓度影响
• 3.1.5 结论
• 3.2 材料实验结果及分析
• 3.2.1 水和增塑剂的影响
• 3.2.2 增塑剂的影响
• 3.2.3 发泡菌体的影响
• 3.2.4 淀粉的影响
• 3.2.5 纸片的影响
• 3.2.6 正交实验
• 3.2.7 缓冲性能
• 3.3 经济技术分析
• 第四章 结论与总结
• 参考文献
• 致谢