木质剩余物纤维多孔型材料制备及缓冲特性研究

【摘要】缓冲材料被广泛应用于家用电器、精密仪器、电子计算机、电子元器件、陶瓷和玻璃容器等的包装中,用以保护内装产品避免或降低运输和仓储过程中的破损,现在广泛使用的缓冲材料主要为泡沫塑料,其虽然具备优良的缓冲性能,但因其难于降解的特性,使得废弃物回收和处理过程对环境造成严重破坏,研发具备优良缓冲性能且环境友好的新型缓冲包装材料势在必行。本论文以木质剩余物为主要原料,研究应用改性处理的木质剩余物纤维制备多孔型发泡材料的方法,在大量试验研究基础上,初步确定材料体系中主要的组成成分及各组分的含量范围,应用响应曲面法中的中心复合试验设计方法和Box-Behnken试验设计方法分别对材料组分和成型工艺进行优化,建立响应曲面模型并求解最优解。确定最优的材料组分配方方案为木纤维35g,胶黏剂占20%,发泡剂7g,丙三醇20mL,填料滑石粉5g,材料预测密度0.331g/cm3,缓冲系数最小值6.366,蠕变率94.3%。成型工艺的最优方案为热压温度147.98℃,压力2.6kPa,热压时间22.05min,获得材料预测密度为0.299g/cm3,最小缓冲系数6.092。应用最优方案制备木质剩余物纤维多孔型材料,得到材料平均孔率为31.3%,平均孔径为56.82μm,平均密度为0.312g/cm3,发泡倍率为1.68-1.73。压缩测试得到缓冲系数最小值为6.08,当应变为57.7%时,吸收变形能达到0.326J。材料具备较好的蠕变特性和尺寸稳定性,在安全载荷范围内,静压5760min时,材料的残余变形量保持在20%以内,添加VAE后材料的防潮特性显著提升。将瓦楞纸板加木纤维衬垫组合,模拟实际流通过程中瓦楞纸箱与缓冲衬垫组合使用的形式。压缩测试得到,当σ=0.3kgf/cm2时,组合衬垫的缓冲系数下降了313.44%。振动测试中,在共振点处组合衬垫的响应加速度峰值降低了84.59%。对比木纤维衬垫与EPS衬垫的振动传递特性,木纤维衬垫的最大响应加速度峰值降低了60.49%。并以计算机电源作为保护对象,测试其在跌落高度0.8m,水平冲击速度4.0m/s,斜面冲击高度0.8m发生冲击时,包装件内计算机电源的使用性能都没有受到损坏。应用数码显微镜和扫描电子显微镜观测试样的断口形貌较优良,纤维间形成空间网状结构且黏结效果较好,黏合剂及填料分布均匀。通过FTIR.XPS的分析,确定了材料的分子结构中的官能团。并通过TGA测试得到材料的残留率在35%～45%之间,说明材料具有优良热稳定性。综上所述,可以看出所研制的木质剩余物纤维多孔型材料具备优良的缓冲和防振性能,并且具备良好的尺寸稳定性、防潮性、热稳定性和环境友好性等,可以作为缓冲材料用于运输包装,本研究为木质剩余物利用提供新的途径,为植物纤维发泡材料的开发提供试验基础和参考依据。
【作者】李琛；
【导师】周新年；肖生苓；
【作者基本信息】东北林业大学，森林工程，2013，博士
【关键词】木质剩余物；多孔型；缓冲特性；环境友好；

【参考文献】
[1]周杰.基于XPCOM的分布式信息交流系统的设计与实现[D].西安电子科技大学,软件工程,2011,硕士.
[2]宫玲玲.面向个性化推荐的用户兴趣建模技术研究[D].山东师范大学,管理科学与工程,2013,硕士.
[3]王永锋.我国外商投资企业登记制度问题研究[D].山东大学,公共管理（专业学位）,2012,硕士.
[4]薛雯乔.台湾地区网络媒体内容分级管理制度研究[D].西北大学,新闻学,2013,硕士.
[5]毛保华,郭谨一,陈振起,高利平.大型活动期间城市交通组织方法研究[J].交通运输系统工程与信息,2007,01:18-24.
[6]许张红.自动引导车视觉导航与跟踪控制研究[D].合肥工业大学,车辆工程,2004,硕士.
[7]国超.观赏类植物对生活污水净化能力的实验研究[D].河南农业大学,农业生物环境与能源工程,2012,硕士.
[8]胡庆刚.基于冗余镜像对称并联机构的摆动推进装置游动特性研究[D].哈尔滨工业大学,机械工程,2014,硕士.
[9]郭晓.文学受众的粉丝化现象研究[D].山东师范大学,文艺学,2013,硕士.
[10]刘全利,王伟,朱瑞军,李宁,金吉凌.罩式退火炉生产优化调度方法及其应用[J].自动化学报,2004,06:974-979.
[11]郭威.大气压下电晕放电发射光谱及放电应用的研究[D].河北大学,环境工程,2014,硕士.
[12]王琦,郝立峰,何亚飞,曹振兴,矫维成,刘文博,杨帆,王荣国.纳米探针用于碳纤维复合材料微观应变检测[A].中国硅酸盐学会玻璃钢分会.第二十届全国玻璃钢/复合材料学术交流会暨中国玻璃钢/复合材料学科建设、学术发展40年回顾与展望活动论文集[C].中国硅酸盐学会玻璃钢分会:,2014:5.
[13]黄向前,林陈昉,尹秀丽,赵汝光,王恩哥,胡宗海.一维石墨烯超晶格上的氢吸附[J].物理学报,2014,19:317-321.
[14]晏秋阳.企业人力资本培训投资风险及其控制研究[D].天津工业大学,企业管理,2004,硕士.
[15]易庆.非法经营罪客观方面研究[D].湖南师范大学,刑法学,2013,硕士.
[16]许莹.基于区分服务（DiffServ）的IP QoS控制策略研究[D].湖南大学,计算机应用技术,2003,硕士.
[17]陈莲.涂覆装备中温度控制器的设计[D].武汉理工大学,控制科学与工程,2013,硕士.
[18]方红萍.数据仓库应用技术的研究与实现[D].武汉科技大学,2002.
[19]范瑾.《龙门四品》与《郑文公碑》比较研究[D].山西师范大学,美术学,2013,硕士.
[20]李盛韬,成绫,余智华.分布式Web信息采集系统的研究与设计[J].计算机工程与应用,2003,16:162-166+182.
[21]聂志霞.私募股权基金监管法律研究[D].北京交通大学,2009.
[22]赵红涛.一些六点九边图的图设计[D].河北师范大学,应用数学,2004,硕士.
[23]张慧.城乡一体化的多层次养老保险体系结构比例研究[D].上海工程技术大学,社会保障,2012,硕士.
[24]赵飞.基于胜任力的F银行员工培训体系建设研究[D].云南大学,工商管理,2012,硕士.
[25]张佳.臭氧氧化法结合钠法吸收同时脱硫脱硝研究[D].华东理工大学,环境工程,2014,硕士.
[26]杨欢.双苯氟嗪—苯甲酸共晶的研究[D].河北医科大学,药物分析学,2013,硕士.
[27]姚彬.中学历史教学美育初探[D].东北师范大学,教育,2003,硕士.
[28]赵志仁,朱松耆.西山石膏矿无轨开采的实践[J].有色金属(矿山部分).1993(04)
[29]颜汇.基于RFID系统的防碰撞算法研究[D].南京理工大学,电路与系统,2013,硕士.
[30]马彩华.衡水特色产业的物流规划研究[D].河北科技大学,物流工程,2012,硕士.
[31]孙政业.唐.德里罗小说《坠落的人》解读：文化诗学视角[D].浙江工商大学,英语语言文学,2013,硕士.
[32]黄张迪.基于液晶技术的光无源器件的研究与开发[D].南京大学,材料物理与化学,2012,博士.
[33]宋亚妮.心康冲剂对心衰大鼠血流动力学及RAAS的影响[D].湖南中医药大学,中医内科学,2014,硕士.
[34]朱绪平.大底盘高低层连体建筑与地基基础共同作用的机理分析[D].北京工业大学,结构工程,2004,硕士.
[35]吴亮.城市规划法中的公共利益研究[D].华东政法学院,宪法和行政法学,2004,硕士.
[36]王亚娟.查弘道《杜律选注》研究[D].安徽大学,中国古代文学,2013,硕士.
[37]黎宁.中国电信湖南公司中小企业市场移动业务营销优化策略研究[D].湖南大学,工商管理,2013,硕士.
[38]李刚.北阀公司薪酬体系优化分析[D].中国地质大学（北京）,工商管理,2013,硕士.
[39]彭兰.政治关联、多元化战略与企业绩效[D].宁波大学,企业管理,2014,硕士.
[40]金冬梅,霍伟.基于规则熵函数法的结构自适应模糊辨识与控制[J].控制与决策,1999,05:423-427.
[41]娄炜利.人物访谈电视节目互动修辞研究[D].复旦大学,汉语言文字学,2013,博士.
[42]孙杰.农村土地制度改革对浦城农业产业化影响的分析研究[D].福建农林大学,农村与区域发展,2012,硕士.
[43]李刚.国有商业银行中小企业信贷风险管理研究[D].北京交通大学,2010.
[44]张宪,李文昊,赵章风,钟江.基于ADAMS的单、双轴颚式破碎机性能研究[J].机电工程,2013,11:1317-1322.
[45]王天健.GIS局部放电检测与故障诊断[D].北京交通大学,2010.
[46]陈凯.对相控阵雷达的智能干扰决策技术研究[D].西安电子科技大学,电路与系统,2012,硕士.
[47]陈浩.O2O模式下供应链风险及其对策的研究[D].苏州大学,工商管理（专业学位）,2014,硕士.
[48]高淑然.基于肥效试验的轮台白杏叶片光谱分析[D].新疆农业大学,生态学,2012,硕士.
[49]金一龙.汉韩状态词对比研究[D].山东大学,汉语言文字学,2013,硕士.
[50]陈伟.多中心治理视角下的“三非”外籍女性问题治理研究[D].山东师范大学,公共管理,2012,硕士.