摘要
近年来，随着绿色、可持续发展理念的?出以及国家“限塑令”的颁布，传统塑料类包装缓冲材料的应用和发展受到了巨大限制，绿色环保型植物纤维模塑类包装缓冲材料成为行业内关注的热点。植物纤维发泡缓冲材料作为新兴的包装材料，既具有传统塑料泡沫材料的良好缓冲性能，又具有纸浆模塑制品的资源可再生性。此外，植物纤维发泡缓冲材料的原料来源广泛，制备工艺简单，且具有环境友好性，在未来的包装领域中具有很大的潜力。然而这种主要由废纸纤维制备而成的材料，在湿度较大的环境中容易吸湿而造成力学强度的降低，从而影响缓冲效果，如何改善纤维发泡缓冲材料吸湿及综合应用性能是行业关注的现实问题。 本课题以废纸纤维和麦秸秆粉为主要原料，添加胶黏剂、发泡剂等助剂，通过微波发泡法制备了废纸纤维/秸秆粉发泡模塑材料。在正交实验优化了纤维发泡材料配方的基础上，通过两种途径来改善材料的吸湿性：一是对废纸纤维进行改性，使用不同的改性方法对废纸纤维进行处理，并研究了不同改性剂用量以及不同改性方法对所制备的纤维发泡材料各项性能的影响；二是添加填料，使用不同的填料来改善材料对环境水分的吸收，研究填料的用量及种类对发泡材料各项性能的影响。研究结果表明： （1）通过正交实验设计以及综合评定，得到材料的各项性能的最佳配方及工艺参数为：纸浆浓度为16%，丙三醇含量为1.5g，废纸/秸秆=12∶4，打浆时间2min，得到的发泡材料的密度为0.126g/cm3，发泡倍率为1.519，残余应变为11.2%，变形能为8.412×104J/m3，最小缓冲系数为5.699，回弹率为84.59%。 （2）当使用3%KH550以及40%乙酸对废纸纤维进行改性时，发泡材料具有较好的缓冲性能和回弹性。KH550或乙酸与NaOH共同处理后，纤维表面较为粗糙，?高了纤维对助剂的可及度，益于与助剂的作用和结合。改性后纤维素的羟基峰强度有所减弱，其中，NaOH+KH550共同处理时，羟基峰强度减弱幅度最大，其制备的发泡材料吸湿率最低，相比于未改性的最大降低了11.7%。对废纸纤维改性也?高了发泡材料的热稳定性，其中KH550改性对于?高材料热稳定性具有更显著的作用。 （3）当硅藻土用量为3wt%和高岭土用量为6wt%时，发泡材料具有良好的力学强度和缓冲性能，这两种填料的加入都?高了发泡材料的回弹率，分别最大?高了8.4%和6.1%。同时，两种填料的加入均能降低发泡材料的吸湿率并?高发泡材料的热稳定性，其中，加入高岭土对改善材料吸湿的作用更显著，最大降低了11.9%，而加入硅藻土对热稳定性的?高更有利。加入适量填料后，发泡材料内部结构变化不大，依然有着比较密集且小的孔隙。 （4）对废纸纤维进行改性和添加填料两种途径不仅降低了发泡材料的吸湿率，也?高了材料的压缩强度、回弹率以及热稳定性，但都使材料密度有所增大，缓冲效果有一定程度上的降低。其中，使用乙酸改性能够在降低吸湿的同时，对发泡材料的密度和缓冲性能影响较小；添加高岭土比使用NaOH+KH550改性废纸纤维使材料吸湿率降低的更多。 综上所述，本课题通过工艺配方优化所制备的废纸纤维发泡模塑材料具有质轻、密度低、缓冲性能良好、可降解等特性，且无论是通过废纸纤维改性还是添加填料都降低了发泡材料的吸湿率，研究结果为改善植物纤维发泡材料吸湿性能的研究?供了一定的参考。
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