生物質(zhì)緩沖包裝材料成分配伍優(yōu)化及微觀機(jī)理研究.pdf

1、目前，國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上家用電器、精密儀器、電子產(chǎn)品、食品包裝等緩沖包裝制品大量使用石油基塑料包裝，塑料包裝廢棄物難以自然生物降解和再回收，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染和不可再生資源消耗問(wèn)題。對(duì)于紙漿模塑類、瓦楞紙板類、蜂窩紙板類等已經(jīng)廣泛使用的綠色緩沖包裝制品來(lái)說(shuō)，大部分存在耗費(fèi)木材、綜合性能無(wú)法滿足使用要求等問(wèn)題。因此，開(kāi)發(fā)新型的植物纖維增強(qiáng)的生物質(zhì)緩沖包裝材料具有重要意義，該研究已成為食品包裝、工業(yè)包裝以及快餐包裝等領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。生物質(zhì)緩沖包裝

2、材料是以植物纖維為骨架增強(qiáng)體、淀粉為主要基質(zhì)，同時(shí)添加一定的輔助試劑通過(guò)特殊工藝模壓發(fā)泡而成，具有原料來(lái)源廣且可再生、制備工藝簡(jiǎn)單、成本低且性能好、可自然降解無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)。但是，國(guó)內(nèi)外對(duì)生物質(zhì)材料的研究尚處于初級(jí)階段，其配方成型工藝不成熟的問(wèn)題嚴(yán)重制約著生物質(zhì)材料的標(biāo)準(zhǔn)化和工業(yè)化進(jìn)程，其原材料定向處理機(jī)制及各成分間微觀作用機(jī)理研究的缺失也直接影響著生物質(zhì)材料的力學(xué)性能和緩沖性能。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴采用紅外光譜實(shí)驗(yàn)和X射線

3、衍射實(shí)驗(yàn)分析了單一/復(fù)合塑化劑制備的熱塑性淀粉基質(zhì)，根據(jù)微觀氫鍵的變化和結(jié)晶度的對(duì)比確定最佳塑化劑含量為淀粉∶塑化劑=10∶3，最佳復(fù)合塑化劑配比為甲酰胺∶尿素=2∶1。通過(guò)差示掃描量熱分析和熱重分析探究了熱塑性淀粉的熱穩(wěn)定性，淀粉塑化過(guò)程提高了淀粉的熔點(diǎn)，降低了淀粉的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。⑵針對(duì)生物質(zhì)材料配伍制備工藝不成熟的問(wèn)題，本文采用正交實(shí)驗(yàn)的方法設(shè)計(jì)了四因素三水平正交實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化劍麻纖維復(fù)合材料的成分配伍和制備工藝流程，研究了劍麻纖維長(zhǎng)

4、度、劍麻纖維含量、發(fā)泡劑ac含量、填料含量對(duì)劍麻纖維復(fù)合材料力學(xué)性能的影響，得到各因素對(duì)劍麻纖維材料力學(xué)性能影響的大小順序，并得到四因素的最佳組合。⑶分別以劍麻纖維、紙漿纖維、稻草纖維、木質(zhì)素纖維為骨架增強(qiáng)體，制備了四種生物質(zhì)緩沖包裝材料，首次采用紅外光譜分析揭示了幾種材料中植物纖維和熱塑性淀粉基質(zhì)間氫鍵的變化規(guī)律，建立了漿料混配階段和模壓成型階段的分子聯(lián)接模型，其中，劍麻纖維復(fù)合材料中纖維與淀粉基質(zhì)形成的氫鍵最強(qiáng)。通過(guò)SEM顯微觀察、