竹纖維發(fā)泡緩沖包裝材料防護(hù)性能研究.pdf

1、在環(huán)境污染嚴(yán)重、自然界資源匱乏的大背景下，EPS等不可降解的泡沫塑料被逐漸叫停是必然趨勢(shì)，取而代之的是綠色緩沖包裝材料。其中植物纖維類發(fā)泡材料是近幾年的研究熱點(diǎn)，它是以植物纖維(廢舊報(bào)紙、紙箱紙和其他植物纖維材料)以及膠粘劑為主要原料，添加發(fā)泡劑、增塑劑等其他助劑制作而成，具有不污染環(huán)境、制作工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、原料豐富等優(yōu)點(diǎn)，可替代EPS作為緩沖材料，也可填補(bǔ)紙漿模塑產(chǎn)品無法用于大型包裝物件的缺陷，是發(fā)泡塑料的理想替代品。竹也是植物纖

2、維中的一大類，雖然在近幾年對(duì)其的研究越來越多，但在緩沖發(fā)泡材料的應(yīng)用上才剛剛起步。
　　 目前對(duì)竹纖維作為發(fā)泡緩沖材料的研究有了階段性成果，而且對(duì)其工藝條件的控制以及產(chǎn)品的發(fā)泡機(jī)理、微觀結(jié)構(gòu)、泡孔缺陷的研究也有了重大突破，但在力學(xué)性能的研究上還有待發(fā)展。
　　 本文主要論述了竹纖維發(fā)泡緩沖包裝材料的制備過程，并做出靜動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的測(cè)試。根據(jù)竹纖維發(fā)泡材料靜態(tài)平壓實(shí)驗(yàn)應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線特征，可把曲線分解為三個(gè)階段：線性段、

3、波形段和大應(yīng)變時(shí)應(yīng)力急劇增加段。根據(jù)動(dòng)態(tài)力學(xué)性能測(cè)試，可歸納出作為緩沖材料的竹纖維發(fā)泡材料具有以下三個(gè)基本特征：1。材料厚度h和靜應(yīng)力σ0一定時(shí)，沖擊加速度G隨跌落高度H的增大而增加；2.跌落高度H和靜應(yīng)力σ0一定時(shí)，沖擊加速度G隨材料厚度h的增大而減少；3.當(dāng)應(yīng)變?chǔ)?0<ε<εb)一定時(shí)，應(yīng)力σ隨跌落高度H的增加而增加；隨跌落次數(shù)的增加而增加；隨濕度的增加而降低。
　　 以應(yīng)力-應(yīng)變曲線為基礎(chǔ)，探討了發(fā)泡體制備過程中原材料、原

4、料表面處理、發(fā)泡劑、膠粘劑、增塑劑、滑石粉等因素對(duì)發(fā)泡體力學(xué)性能的影響。
　　 根據(jù)前述竹纖維發(fā)泡材料靜態(tài)平壓實(shí)驗(yàn)應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線及前人進(jìn)行的類似實(shí)驗(yàn)，建立了竹纖維發(fā)泡材料平壓的非線性本構(gòu)模型，平均擬合精度均大于90％，計(jì)算值與實(shí)測(cè)值吻合良好。
　　 在構(gòu)造靜態(tài)模型的基礎(chǔ)上，建立能較全面反映竹纖維發(fā)泡緩沖包裝材料動(dòng)態(tài)響應(yīng)的首次沖擊非線性粘彈塑性模型。再考慮到竹纖維發(fā)泡緩沖包裝材料壓縮過程中的塑性變形、沖擊次數(shù)及損傷特性

5、等的影響，以首次沖擊時(shí)竹纖維發(fā)泡材料非線性彈塑性模型為基礎(chǔ)，根據(jù)實(shí)際測(cè)試數(shù)據(jù)提出的竹纖維發(fā)泡材料緩沖性能的三個(gè)基本特征為依據(jù)，為反映竹纖維發(fā)泡材料襯墊緩沖性能的其他特點(diǎn)，體現(xiàn)塑性應(yīng)變、沖擊次數(shù)、材料損傷、濕度變化對(duì)襯墊動(dòng)態(tài)性能的影響，建立了連續(xù)多次沖擊的22參數(shù)非線性粘彈塑性模型，對(duì)變形種類、溫濕度的影響以及材料對(duì)沖擊能量的吸收性和襯墊塑性變形進(jìn)行了綜合考慮?？蓛H根據(jù)一兩組試驗(yàn)數(shù)據(jù)，識(shí)別出模型參數(shù)，能夠全面反映竹纖維發(fā)泡緩沖包裝材料的緩