竹纖維淀粉發(fā)泡復(fù)合材料制備及性能研究

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第37卷第9期包裝工程2016年5月PACKAGINGENGINEERING1包裝材料竹纖維/淀粉發(fā)泡復(fù)合材料制備及性能研究11，21趙月圓，鄂玉萍，蔣玥彤（1.浙江理工大學(xué)，杭州310018；2.紡織纖維材料與加工技術(shù)國(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室，杭州310018）摘要：目的研究竹纖維目的/淀粉發(fā)泡復(fù)合緩沖材料的制備方法，分析組分含量變化對(duì)發(fā)泡材料力學(xué)性能的影響規(guī)律，確定最佳的組分配比和最佳配比條件下竹纖維/淀粉發(fā)泡復(fù)合材料的能量吸收性能。方法法將按一定比例配置的竹纖維、淀粉、碳酸氫銨、丙三醇和水置于模具中，采用烘焙發(fā)泡法制備竹纖維/淀粉發(fā)泡復(fù)合材料，并從能量吸收的角度分析了發(fā)泡劑、膠黏劑、增塑劑對(duì)竹纖維/淀粉復(fù)合發(fā)泡材料緩沖性能的影響規(guī)律，從而確定各組分的最佳配比。結(jié)結(jié)果隨著發(fā)泡劑和淀粉含量的增加，竹纖果維/淀粉發(fā)泡復(fù)合材料的平臺(tái)應(yīng)力和總吸收能量呈現(xiàn)出先增加后減小的趨勢(shì)，增塑劑含量的增加可改善制品的彈塑性，但降低了制品的平臺(tái)應(yīng)力和能量吸收能力；竹纖維、淀粉、水、碳酸氫銨、丙三醇最佳質(zhì)量比為1∶2∶3∶1∶0.8。結(jié)結(jié)論最佳質(zhì)量配比條件下的竹纖維論/淀粉發(fā)泡復(fù)合材料具有一定的緩沖吸能效果，其靜態(tài)緩沖性能與EPS接近，可用于產(chǎn)品的物流防護(hù)。關(guān)鍵詞：竹纖維；發(fā)泡材料；能量吸收中圖分類號(hào)：TB485.1；TB484.6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1001-3563（2016）09-0001-06PreparationandPropertiesofBambooFiber/StarchFoamComposites11，21ZHAOYue-yuan，EYu-ping，JIANGYue-tong（1.ZhejiangSci-TechUniversityCollege，Hangzhou310018，China；2.National&LocalUnitedEngineeringLaboratoryofTextileFiberMaterialsandProcessingTechnology，Hangzhou310018，China）ABSTRACT：Preparationandperformanceofbamboofiber/starchfoamcompositeswerestudiedinthispaper.Theinfluencinglawofdifferentcomponentcontentsonthemechanicsandpropertiesofthefoammaterialswasanalyzed,inordertodeterminetheenergyabsorptionperformanceofbamboofiber/starchfoamcompositespreparedundertheoptimalcompositionandconditions.Bamboofiber,starch,ammoniumbicarbonate,glycerolandwaterweremixedatacertainratiotopreparebamboofiber/starchfoamcompositesusingbakingfoamingmethod,andtheinfluencinglawofthecontentsoffoamingagent,starchandplasticizerontheperformanceofthebamboofiber/starchfoammaterialswasexploredfromanenergyabsorptionstandpoint,thustheoptimalfoamingconditionwasdetermined.Withincreasingfoamingagentandstarchcontents,theplateaustressandtotalenergyabsorptioncapabilityshowedatendencyoffirstincreasingandthendecreasing.Theincreasingcontentofplasticizercouldimprovetheplasticityoftheproduct,butreducetheplateaustressandenergyabsorptioncapabilityoftheproduct.Theoptimalratioofbamboofiber∶starch∶demonizedwater∶ammoniumbicarbonate∶glycerolwasdeterminedtobe1∶2∶3∶1∶0.8.Thebamboofiber/starchfoamcompositespreparedundertheoptimalconditionhadacertaincushioningenergyabsorptioncapacity,anditsstaticcushioningperformancewassimilartothatofEPS.Therefore,thecompositescouldbeusedinlogisticsprotectionofproducts.KEYWORDS：bamboofiber；foammaterials；energyabsorption收稿日期：2015-08-14基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金（51303160）；浙江理工大學(xué)521人才培養(yǎng)計(jì)劃；產(chǎn)品包裝與物流廣東普通高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金（1101712-N）；浙江省高校重中之重學(xué)科優(yōu)秀青年人才培養(yǎng)基金（2014YXQN04）作者簡(jiǎn)介：趙月圓（1990—），女，河南周口人，浙江理工大學(xué)本科生，主攻緩沖包裝。通訊作者：鄂玉萍（1982—），女，河南南陽(yáng)人，博士，浙江理工大學(xué)講師，主要研究方向?yàn)榄h(huán)保緩沖包裝材料性能。 2包裝工程2016年5月泡沫塑料普遍應(yīng)用帶來(lái)的白色污染和石油匱乏風(fēng)處干燥，即可得到竹纖維/淀粉發(fā)泡復(fù)合材料。正日益受到社會(huì)廣泛關(guān)注，開發(fā)新型可降解綠色包1.3性能測(cè)試裝材料成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。淀粉和植物纖維都是[1]可降解材料研究和應(yīng)用的重要原料。以天然淀粉1）表觀密度。參考GB8168—2008的測(cè)定方法：或改性淀粉為基體，添加發(fā)泡劑/發(fā)泡助劑及其他助用游標(biāo)卡尺測(cè)量發(fā)泡緩沖材料的長(zhǎng)度、寬度及厚度，劑制備的發(fā)泡材料，存在材料表面粗糙、膨脹率低、用精度為0.01g以上的天平測(cè)量發(fā)泡材料的質(zhì)量，再回彈性差等問題，通過添加各種增強(qiáng)纖維制備的纖根據(jù)式（1）計(jì)算得到樣品的密度。維/淀粉發(fā)泡復(fù)合材料可以克服上述缺陷，目前國(guó)內(nèi)"!!（1）[2][3—5][6]#!#"$外學(xué)者已經(jīng)對(duì)采用玉米秸稈、廢紙纖維、蔗渣、[7][8][9]式中：ρ為樣品密度（g/mm3）；m為樣品的質(zhì)量黃麻/亞麻纖維、雜交狼尾草、中藥殘?jiān)戎苽涓鞣N發(fā)泡淀粉復(fù)合緩沖材料的配方、工藝及性能進(jìn)行了（g）；L1為樣品長(zhǎng)度（mm）；L2為樣品寬度（mm）；t為樣研究。竹纖維是植物纖維中的一大類，可作為增強(qiáng)體品厚度（mm）。[10]2）發(fā)泡倍率。發(fā)泡倍率為試樣發(fā)泡前后的體積系制備發(fā)泡緩沖材料，也可拓展竹纖維的新用途。文中從能量吸收的角度探究各組分含量和工藝參數(shù)之比。由于該實(shí)驗(yàn)中試樣是在圓形模具中進(jìn)行半自等對(duì)竹纖維/淀粉發(fā)泡復(fù)合材料的力學(xué)和緩沖性能的由發(fā)泡，試樣只能沿模具壁向上膨脹，因此試樣的發(fā)影響，確定最佳的組分配比和工藝參數(shù)。泡倍率可簡(jiǎn)單認(rèn)為是發(fā)泡前后試樣的厚度之比："!!!（2）1實(shí)驗(yàn)""式中：α為試樣的發(fā)泡倍率；tb為試樣發(fā)泡之前的厚度（mm）；ta為試樣發(fā)泡之后的厚度（mm）。1.1材料3）靜態(tài)壓縮實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)前參照GB4857.2—2005材料：竹纖維，采用竹漿纖維，本色半化學(xué)漿，英對(duì)試樣進(jìn)行預(yù)處理（30℃，相對(duì)濕度85%條件下預(yù)處德市創(chuàng)美秸稈纖維有限公司提供；淀粉，小麥淀粉，食理24h），將預(yù)處理后的試樣置于萬(wàn)能材料實(shí)驗(yàn)機(jī)用級(jí)，重慶市華友商貿(mào)有限責(zé)任公司；碳酸氫銨，分析（RGL-20A，深圳市瑞格爾儀器有限公司）下壓板中純，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；丙三醇，分析心，設(shè)定上壓板以（12±3）mm/min的速度對(duì)試樣施加純，杭州高晶精細(xì)化工有限公司。壓力，每個(gè)試樣進(jìn)行5次重復(fù)實(shí)驗(yàn)得到平均載荷-位移數(shù)據(jù)。發(fā)泡復(fù)合材料試樣在壓縮過程中的泊松效應(yīng)1.2試樣制備不明顯，因此可根據(jù)以下公式將載荷-位移數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換1）竹纖維預(yù)處理。為了消除水分對(duì)發(fā)泡效果成工程應(yīng)力-工程應(yīng)變數(shù)據(jù)：的影響，實(shí)驗(yàn)前先將竹漿纖維原料放入鼓風(fēng)干燥箱σ=F（t）/A（3）（DHG-9140A，上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司）中于ε=x（t）/t0（4）75℃烘干2h；同時(shí)為了使纖維原料在制品體系內(nèi)式中：F（t），x（t）分別為實(shí)驗(yàn)過程中記錄的載荷和分布更加均勻，使用高速萬(wàn)能粉碎機(jī)（DFT-50型，溫位移數(shù)據(jù)；A，t0分別為試樣的橫截面積和原始厚度。嶺市林大機(jī)械有限公司）對(duì)纖維進(jìn)行粉碎處理，轉(zhuǎn)根據(jù)應(yīng)力-應(yīng)變曲線可求取發(fā)泡復(fù)合材料的平臺(tái)速25000r/min，粉碎時(shí)間為20s。利用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為應(yīng)力（近似平臺(tái)階段應(yīng)力的均值）、密實(shí)化應(yīng)變（平臺(tái)7%的NaOH溶液浸泡竹漿纖維原料2h后清洗至中階段與密實(shí)化階段交接處對(duì)應(yīng)的應(yīng)變，通常借助2個(gè)[12—13]性，室溫下干燥備用。階段曲線切線的交點(diǎn)來(lái)確定）和單位體積總吸收2）竹纖維/淀粉發(fā)泡復(fù)合材料制備工藝。向預(yù)糊化能量（應(yīng)力-應(yīng)變曲線下方包圍的面積，可采用數(shù)值積[14]后的膠黏劑中依次加入稱量好的發(fā)泡劑、增塑劑、竹纖分的方法，利用編譯好的Matlab程序計(jì)算得出）。維等，攪拌均勻；將經(jīng)過充分?jǐn)嚢璧幕旌衔锪戏湃胱灾?竹纖維/淀粉發(fā)泡復(fù)合材料性能影響因素研究模具中，并將其壓實(shí)整平；將其放入電蒸鍋內(nèi)，在100℃下發(fā)泡20min；待實(shí)驗(yàn)樣品發(fā)泡完全，將其取出，冷卻脫2.1發(fā)泡劑的影響模；脫模后，再將樣品放入鼓風(fēng)干燥箱中，在65℃條件下干燥20min，去除其表面多余的水分，再取出置于通發(fā)泡劑是控制發(fā)泡材料的密度及結(jié)構(gòu)形態(tài)的決 第37卷第9期趙月圓等：竹纖維/淀粉發(fā)泡復(fù)合材料制備及性能研究3[15]定因素，最終決定發(fā)泡材料的使用性能。發(fā)泡劑的種類按照發(fā)泡原理可分為物理發(fā)泡劑和化學(xué)發(fā)泡劑，化學(xué)發(fā)泡劑又可分為有機(jī)發(fā)泡劑和無(wú)機(jī)發(fā)泡劑?？紤]發(fā)泡劑的環(huán)保性和發(fā)泡效果，研究選擇使用無(wú)機(jī)發(fā)泡劑NH4HCO3進(jìn)行發(fā)泡。為探討發(fā)泡劑用量對(duì)發(fā)泡效果和發(fā)泡材料性能的影響，實(shí)驗(yàn)研究了發(fā)泡劑與纖維原料質(zhì)量比分別為0.6∶1，0.8∶1，1∶1，1.2∶1和1.4∶1時(shí)的發(fā)泡效果。實(shí)驗(yàn)得到NH4HCO3分別為3，4，5，6，7g，竹纖維5g，淀粉10g，水15mL，丙三醇4mL時(shí)，制備的竹纖維/淀粉發(fā)泡復(fù)合材料的主要力學(xué)性能見表1。表1不同發(fā)泡劑含量對(duì)發(fā)泡制品的影響Tab.1Effectofdifferentfoamingagentcontentsonthefoam?ingproduct圖1發(fā)泡劑用量對(duì)發(fā)泡效果的影響發(fā)泡劑與制品發(fā)泡平臺(tái)密實(shí)單位體積總Fig.1Influenceoffoamingagentcontentonfoamingresult纖維原料密度/倍率應(yīng)力/化應(yīng)吸收能量/質(zhì)量比（g·cm-3）（N·cm-2）變（kJ·m-3）利于其平臺(tái)應(yīng)力和總吸收能量的提高，因此，發(fā)泡劑0.6∶10.501.601.990.6911929含量適當(dāng)才有利于制得的發(fā)泡材料力學(xué)性能和能量0.8∶10.491.842.650.6713720吸收性能的提高。結(jié)合表1和圖1可知，在發(fā)泡劑與1∶10.471.982.970.6415232纖維原料質(zhì)量比為1∶1時(shí)出現(xiàn)平臺(tái)應(yīng)力和單位體積總1.2∶10.452.132.020.5355004吸收能量的最大值，此時(shí)發(fā)泡材料的泡孔較多，且較1.4∶10.422.351.570.6348423為均勻。由表1可知，隨著發(fā)泡劑含量的增加，制品密度逐由圖2亦可知，發(fā)泡劑與纖維原料質(zhì)量比為1∶1和漸減小，相應(yīng)的發(fā)泡倍率逐漸增加，這是因?yàn)榘l(fā)泡劑1.2∶1時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線幾近重合，均位于其他各條曲NH4HCO3在適當(dāng)溫度下可分解產(chǎn)生大量氣體，為制備線之上，具有較高的應(yīng)力平臺(tái)和更好的承載性能，能夠發(fā)泡竹纖維/淀粉發(fā)泡復(fù)合材料提供氣泡向外膨脹的在近乎恒定的應(yīng)力作用下持續(xù)發(fā)生變形而吸收能量，動(dòng)力。當(dāng)發(fā)泡劑含量較少時(shí)，產(chǎn)生的氣體量偏少，因緩和沖擊。從成本和發(fā)泡效果綜合考量，可優(yōu)選發(fā)泡此氣泡膨脹動(dòng)力較小，導(dǎo)致氣泡向外膨脹受阻，氣泡劑與纖維原料質(zhì)量比為1∶1的發(fā)泡劑最佳用量。直徑小，發(fā)泡制品密度相對(duì)較大。產(chǎn)氣量隨著發(fā)泡劑含量的增加而增加，氣泡膨脹動(dòng)力增加，泡孔直徑逐漸增大，制品密度逐漸降低而發(fā)泡倍率逐漸提高。但當(dāng)其添加量過大時(shí)，產(chǎn)生大量的氣體導(dǎo)致熔體強(qiáng)度大大降低，泡孔膨脹動(dòng)力大于膨脹阻力，導(dǎo)致氣泡穩(wěn)定性降低，增加了泡孔發(fā)生破裂或合并的可能性，所制備的發(fā)泡材料雖然密度較小，但由于泡孔塌陷、并泡分層而導(dǎo)致材料力學(xué)強(qiáng)度和緩沖效果受到嚴(yán)重影響。不同發(fā)泡劑含量制備的發(fā)泡材料橫切面泡孔形態(tài)印證了上述規(guī)律，見圖1。由表1還可以看出，竹纖維/淀粉發(fā)泡復(fù)合材料的圖2不同發(fā)泡劑含量樣品的應(yīng)力-應(yīng)變曲線Fig.2Thestress-straincurvesofspecimensfabricatedwithdiffer-平臺(tái)應(yīng)力和總吸收能量隨著發(fā)泡劑添加量的增加，均entcontentsoffoamingagent呈現(xiàn)出先增加后減小的趨勢(shì)。其原因是，當(dāng)發(fā)泡劑添加量較少時(shí)，發(fā)泡材料的泡孔較少，密度較大，材料質(zhì)2.2膠黏劑的影響感較硬，在壓縮時(shí)其應(yīng)力平臺(tái)較低，吸收的能量較少；當(dāng)發(fā)泡劑添加量過大時(shí)又造成泡孔的塌陷和合并，不膠黏劑主要作用在于將體系內(nèi)的纖維相互粘合 4包裝工程2016年5月形成網(wǎng)絡(luò)，使其在泡孔膨脹過程中能夠承受氣體的膨?yàn)樘接懙矸塾昧繉?duì)發(fā)泡效果和發(fā)泡材料性能的脹壓力，并最終形成均勻分布的穩(wěn)定泡孔結(jié)構(gòu)，因此影響，實(shí)驗(yàn)研究了淀粉與纖維原料質(zhì)量比分別為1∶1，膠黏劑的含量對(duì)發(fā)泡材料的發(fā)泡效果和性能極為重1.5∶1，2∶1，2.5∶1和3∶1時(shí)發(fā)泡材料的發(fā)泡效果。實(shí)驗(yàn)得要。前期實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，既要保證混合物料具有一定到當(dāng)?shù)矸酆糠謩e為5，7.5，10，12.5，15g，NH4HCO3為的黏度還要保證各助劑均勻分散，配置膠黏劑時(shí)淀粉5g，竹纖維5g，丙三醇4mL時(shí)，制備的竹纖維/淀粉發(fā)與水的最佳質(zhì)量比為2∶3，即配置質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的淀泡復(fù)合材料的主要力學(xué)性能見表2。粉溶液進(jìn)行預(yù)糊化后即得實(shí)驗(yàn)所需的膠黏劑。由表2可知，隨著淀粉含量的增加，制品的表觀密表2不同淀粉含量對(duì)發(fā)泡制品的影響Tab.2Effectofdifferentstarchcontentsonthefoamingproduct淀粉與纖維表面截面制品密度/發(fā)泡平臺(tái)應(yīng)力/密實(shí)化單位體積總吸收原料質(zhì)量比狀態(tài)狀態(tài)（g·cm-3）倍率（N·cm-2）應(yīng)變能量/（kJ·m-3）1∶1不平整、有開裂截面不均勻、氣孔很少0.731.171.650.298432.81.5∶1較平整、較均勻截面較質(zhì)密、少量氣孔0.551.481.960.598354.12∶1表面平整均勻截面均勻，質(zhì)疏松，氣孔較多且大小適宜0.471.872.650.64152322.5∶1表面平整、較柔軟截面稍有團(tuán)聚，稍有中空0.401.961.510.75123663∶1柔軟截面團(tuán)聚較大，內(nèi)部有中空0.362.250.990.6445861度逐漸減少而發(fā)泡倍率逐漸增加，平臺(tái)應(yīng)力和單位體積總吸收能量則隨著淀粉含量的增加而呈現(xiàn)出先增加后減少的趨勢(shì)。當(dāng)?shù)矸酆枯^少時(shí)，粘結(jié)強(qiáng)度有限，原材料之間不能有效連結(jié)，造成發(fā)泡體系無(wú)法形成，制品較松散，泡孔也較少。隨著淀粉含量增加，竹纖維之間的連結(jié)增強(qiáng)，基體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)形成較好，泡孔較多也較均勻，制品發(fā)泡效果良好，承載和吸收能量的能力逐漸增加。當(dāng)?shù)矸塾昧窟^大時(shí)，竹纖維與淀粉之間粘結(jié)較嚴(yán)重，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的空隙被膠黏劑所占，氣圖3不同淀粉含量樣品的應(yīng)力-應(yīng)變曲線體無(wú)法進(jìn)入形成泡孔，發(fā)泡效果不理想，同時(shí)淀粉用Fig.3Thestress-straincurvesofspecimensfabricatedwithdiffer-entcontentofstarch量增加使得竹纖維之間的交織點(diǎn)減少，膠黏劑不能很好發(fā)揮其粘接作用，反而造成材料內(nèi)部分層，泡孔分因此選用一些多元醇作為增塑劑，有利于增加物料的布不均勻，材料的整體壓縮性能下降，緩沖性能不流動(dòng)性，有助于氣泡成長(zhǎng)和擴(kuò)散，形成均勻穩(wěn)定的泡佳。結(jié)合表2可知，在淀粉與纖維原料質(zhì)量比為2∶1孔，提高定型后材料的彈性和柔韌性。本實(shí)驗(yàn)中選用時(shí)，平臺(tái)應(yīng)力值和單位體積總吸收能量均達(dá)到最大丙三醇作為增塑劑，并繼續(xù)采用控制變量法研究增塑值，發(fā)泡效果亦為最佳。劑與纖維原料質(zhì)量比分別為0∶1，0.2∶1，0.4∶1，0.6∶1，0.8∶1，由圖3亦可知，淀粉與纖維原料質(zhì)量比為1∶1時(shí)的1∶1，1.2∶1和1.4∶1時(shí)的發(fā)泡效果。實(shí)驗(yàn)得到丙三醇含應(yīng)力-應(yīng)變曲線位于其他各條曲線之上，然而該制品量分別為0，1，2，3，4，5，6，7mL，NH4HCO3為5g，竹纖的應(yīng)力平臺(tái)較短且應(yīng)力隨應(yīng)變的增加而急劇增加，密維5g，淀粉10g，水15mL時(shí)，制備的竹纖維/淀粉發(fā)泡實(shí)化應(yīng)變較小，吸收的能量也極為有限。而淀粉與纖復(fù)合材料的主要力學(xué)性能見表3。維質(zhì)量比為2∶1時(shí)，制品的應(yīng)力-應(yīng)變曲線具有更好的由表3可知，隨著丙三醇添加量的增加，發(fā)泡材料承載性能和能量吸收性能，此時(shí)發(fā)泡效果也為最佳，的密度呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢(shì)。產(chǎn)生這種變化泡孔均勻，較少出現(xiàn)泡孔塌陷、合并的現(xiàn)象。的原因在于，當(dāng)丙三醇用量較少時(shí)，增塑效果不明顯，而增塑劑的增加使得材料質(zhì)量增加，從而導(dǎo)致發(fā)泡體2.3增塑劑的影響密度的增加。隨著丙三醇用量的增加，增塑效果逐漸由于竹纖維以及淀粉分子之間氫鍵結(jié)合緊密，所明顯且有效，材料變得柔軟且發(fā)泡均勻適當(dāng)，發(fā)泡倍制備的發(fā)泡材料完全干燥后較硬較脆，柔韌性不佳，率也隨之增加，發(fā)泡制品的緩沖性能達(dá)到最佳。丙三 第37卷第9期趙月圓等：竹纖維/淀粉發(fā)泡復(fù)合材料制備及性能研究5表3不同增塑劑含量對(duì)發(fā)泡制品的影響內(nèi)部分子間的作用力過小，泡孔增長(zhǎng)速度過快，導(dǎo)致Tab.3Effectofdifferentplasticizercontentsonthefoaming泡孔合并甚至塌陷現(xiàn)象發(fā)生，平臺(tái)應(yīng)力和總吸收能量product下降，嚴(yán)重影響發(fā)泡材料的力學(xué)性能和緩沖性能。因此，丙三醇添加量為4mL，即增塑劑與纖維原料質(zhì)量增塑劑與制品發(fā)泡平臺(tái)密實(shí)單位體積總比為0.8∶1時(shí)，制得的發(fā)泡材料綜合性能較好。纖維原料密度/倍率應(yīng)力/化應(yīng)吸收能量/質(zhì)量比（g·cm-3）（N·cm-2）變（kJ·m-3）0∶10.381.4919.750.65596880.2∶10.411.7110.280.70466680.4∶10.451.866.620.67369160.6∶10.511.964.700.67359520.8∶10.572.034.790.7315232醇含量過大則導(dǎo)致發(fā)泡體系內(nèi)部網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，甚至出現(xiàn)泡孔塌陷，材料緩沖性能受到嚴(yán)重影響。由圖圖5不同增塑劑含量樣品的應(yīng)力-應(yīng)變曲線4可知，不同增塑劑含量制備的發(fā)泡材料橫切面泡孔Fig.5Thestress-straincurvesofspecimensfabricatedwithdiffer-形態(tài)印證了上述規(guī)律。entcontentofplasticizer2.4竹纖維/淀粉發(fā)泡復(fù)合材料緩沖性能由上述研究結(jié)果可知，實(shí)驗(yàn)條件下竹纖維/淀粉發(fā)泡復(fù)合材料中竹纖維、淀粉、水、碳酸氫銨、丙三醇的最優(yōu)質(zhì)量比為1∶2∶3∶1∶0.8。據(jù)此最佳配比，實(shí)驗(yàn)選取竹纖維5g，淀粉10g，水15mL，NH4HCO3為5g，丙三醇4mL，制備竹纖維/淀粉發(fā)泡復(fù)合材料，測(cè)得發(fā)泡制品3的表觀密度為0.57g/cm，發(fā)泡倍率為2.03倍。將最佳配比條件下制得的竹纖維/淀粉發(fā)泡復(fù)合材料進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)壓縮實(shí)驗(yàn)，得到其應(yīng)力-應(yīng)變曲線和緩沖系數(shù)-最大靜應(yīng)力曲線見圖6。圖4增塑劑含量對(duì)發(fā)泡效果的影響Fig.4Influenceofplasticizercontentonfoamingresult由圖5亦可知，當(dāng)未使用增塑劑或用量較少時(shí)（即增塑劑與纖維原料質(zhì)量比為0∶1和0.2∶1），所制得的發(fā)泡材料的泡孔不均勻，表面粗糙，剛性較大，彈塑性較差，應(yīng)力隨著應(yīng)變的增加而急劇提高，緩沖性能不佳。隨著增塑劑含量的增加（增塑劑與纖維原料質(zhì)量比為0.4∶1，0.6∶1，0.8∶1和1∶1），所制得的發(fā)泡材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線逐漸向右下方偏移，應(yīng)力平臺(tái)逐漸趨于平緩，平臺(tái)應(yīng)力逐漸降低而密實(shí)化應(yīng)變逐漸增加；增塑劑與纖維原料質(zhì)量比為0.8∶1與1∶1的2條曲線的平臺(tái)應(yīng)力較為接近，而前者的密實(shí)化應(yīng)變較大，因此圖6最佳配比條件下竹纖維/淀粉發(fā)泡復(fù)合材料性能曲線總吸收能量略優(yōu)于后者。當(dāng)增塑劑含量繼續(xù)增加時(shí)Fig.6Performancecurvesofbamboofiber/starchfoamcomposites（增塑劑與纖維原料質(zhì)量比為1.2∶1和1.4∶1），混料體系withtheoptimalratio 6包裝工程2016年5月由圖6可知，最佳配比條件下竹纖維/淀粉發(fā)泡復(fù)FoamingPackagingMaterialBasedonCompositeFoaming合材料的緩沖系數(shù)為6.04，參照文獻(xiàn)[11]所示各種常Agent[J].PackagingEngineering，2012，33（5）：43—46.[6]江道海，黃祖強(qiáng)，胡華宇，等.機(jī)械活化甘蔗渣制備緩沖包用緩沖材料緩沖系數(shù)-最大靜應(yīng)力曲線可以看出，該裝材料的研究[J].包裝工程，2011，32（3）：1—4.3發(fā)泡制品的靜態(tài)緩沖系數(shù)與密度0.08g/cm泡沫聚苯JIANGDao-hai，HUANGZu-qiang，HUHua-yu，etal.Re-乙烯的緩沖系數(shù)值接近。通過對(duì)應(yīng)力-應(yīng)變數(shù)據(jù)的分searchonCushionPackagingMaterialPreparedbyMechani-析計(jì)算，可得最佳配比條件下竹纖維/淀粉發(fā)泡復(fù)合材callyActiveBagasse[J].PackagingEngineering，2011，32（3）：2料的平臺(tái)應(yīng)力為4.79N/cm，密實(shí)化應(yīng)變?yōu)?.73，單位1—4.3體積總吸收能量為1.52MJ/m。[7]SOYKEABKAEWN，SUPAPHOLP，RUJIRAVANITR.Pre-parationandCharacterizationofJute-andFlax-reinforced3結(jié)語(yǔ)Starch-basedCompositeFoams[J].CarbohydratePolym，2004，58（1）：53.[8]母軍，張德榮，范希峰，等.雜交狼尾草發(fā)泡緩沖材料的制實(shí)驗(yàn)條件下竹纖維/淀粉發(fā)泡復(fù)合材料中竹纖維、備及性能研究[J].包裝工程，2011，32（19）：43—46.淀粉、水、碳酸氫銨、丙三醇的最優(yōu)質(zhì)量比為1∶2∶3∶1∶0.8，MUJun，ZHANGDe-rong，F(xiàn)ANXi-feng，etal.Preparationof采用水熱發(fā)泡結(jié)合高溫?zé)犸L(fēng)干燥模式，使用電蒸鍋在HybridizedPennisetumfomCushioningMaterialandStudyof100℃下發(fā)泡20min，將發(fā)泡材料放入烘箱內(nèi)將制品表ItsPerformance[J].PackagingEngineering，2011，32（19）：面水分烘干后，自然晾干后制得發(fā)泡成品。最佳配比43—46.條件下制得的竹纖維/淀粉發(fā)泡復(fù)合材料的緩沖系數(shù)為[9]潘小青，王桂英，曹斌.藥用植物剩余物發(fā)泡緩沖包裝材料3的制備及性能研究[J].包裝工程，2013，34（5）：37—40.6.04，單位體積總吸收能量為1.52MJ/m，具有一定的能PANXiao-qing，WANGGui-ying，CAOBin.Development量吸收性能，可起到吸收能量，緩和沖擊的作用。andPerformanceInvestigationofFoamingCushionMaterial參考文獻(xiàn)：ForMedicalPlantResidues[J].PackagingEngineering，2013，[1]林瑞珍.廢紙纖維/淀粉發(fā)泡復(fù)合材料的制備及其性能研34（5）：37—40.究[D].株洲：湖南工業(yè)大學(xué)，2013.[10]周盛華，劉曄.竹纖維發(fā)泡緩沖包裝材料的靜態(tài)力學(xué)性能LINRui-zhen.InvestigationinPreparationandPropertiesof建模[J].包裝工程，2009，30（6）：16—18.WasteCorrugatedPaperboardFiber/StarchFoamCompositesZHOUSheng-hua，LIUYe.ModelingofStaticMechanical[D].Zhuzhou：HunanUniversityofTechnology，2013.PerformanceofBambooFiberCushionPackagingMaterial[J].[2]高德，常江，鞏雪.玉米秸稈緩沖包裝材料的研究[J].包裝PackagingEngineering，2009，30（6）：16—18.工程，2007，28（1）：27—29.[11]彭國(guó)勛.物流運(yùn)輸包裝設(shè)計(jì)（第2版）[M].北京：印刷工業(yè)出GAODe，CHANGJiang，GONGXue.ResearchonCornStraw版社，2011.CushionPackagingMaterial[J].PackagingEngineering，2007，PENGGuo-xun.PackagingDesignforLogisticsandTrans-28（1）：27—29.portation（TheSecondEdition）[M].Beijing：PrintingIndustry[3]曾廣勝，林瑞珍，鄭良杰.廢紙板纖維/淀粉發(fā)泡復(fù)合材料Press，2011.加工流變特性及泡孔形態(tài)[J].復(fù)合材料學(xué)報(bào)，2013，30（5）：[12]PAULA，RAMAMURYU.StrainRateSensitivityofaClosed-107—112.CellAluminumFoam[J].MaterialsScienceandEngineering，ZENGGuang-sheng，LINRui-zhen，ZHENGLiang-jie.Pro-2000，A（281）：1—7.cessingRheologicalPropertyandCellMorphologyofWaste[13]EYu-ping，WANGZhi-wei.PlateauStressofPaperHoney-PaperPulp/StrchFoamComposites[J].ActaMateriaeCompos-combasResponsetoVariousRelativeHumidities[J].Packag-itaeSinica，2013，30（5）：107—112.ingTechnologyandScience，2010，23（4）：203—216.[4]張惠瑩，張晶，孫昊，等.基于NaOH預(yù)處理的廢紙纖維發(fā)[14]鄂玉萍.濕度和應(yīng)變率對(duì)紙質(zhì)緩沖材料能量吸收特性的影泡材料工藝及配方研究[J].包裝工程，2012，33（19）：61—響[D].無(wú)錫：江南大學(xué)，2010.66.EYu-ping.InfluenceofRelativeHumidityandStrainRateonZHANGHui-ying，ZHANGJing，SUNHao，etal.StudyontheEnergyAbsorptionPropertiesofPaper-BasedCushioningFormulationandProcessofWastePaperFiberFoamingMate-Materials[D].Wuxi：JiangnanUniversity，2010.rialsBasedonPretreatmentwithNaOH[J].PackagingEngi-[15]李琛.木質(zhì)剩余物纖維多孔型材料制備及緩沖特性研究neering，2012，33（19）：61—66.[D].沈陽(yáng)：東北林業(yè)大學(xué)，2013.[5]巨楊妮，張新昌.基于復(fù)配發(fā)泡劑的紙纖維發(fā)泡緩沖包裝LIChen.ResearchonPreparationandCushioningProperties材料制備工藝[J].包裝工程，2012，33（5）：43—46.ofWoodResiduesFiberPorousMaterial[D].Shenyang：NorthJUYang-ni，ZHANGXin-chang.TheProcessofPaperFiberForestryUniversity，2013.