废纸纤维发泡材料的相关研究

1、废纸纤维发泡材料的相关研究,内容摘要：,课题研究的目的、意义,植物纤维发泡制品 以可降解纤维（废旧报纸，纸箱纸，其他植物纤维材料等） 为主要原料，添加一定量粘合剂，采用化学的或者物理的发泡 工艺制备出的具有一定缓冲性能的新型环保材料。 特点：不污染环境、制作工艺简单、成本低廉 原料来源广、缓冲性能优于纸浆模塑,课题研究的目的、意义,目前，已有研究中制备出的实验室样品性能已与EPS相当，证明了该产品的研发具有广阔的市场前景，但距其产业化生产还有一段距离。,课题目的：对本实验室已有的废纸纤维发泡制品的制备配方进行优化， 在此基础之上对微波加热发泡及后续干燥工艺进行研究，并 开发一种适于微波发泡的专

2、用模具。,研究意义：本课题的研究将为植物纤维发泡制品的工业化生产中设备 及参数控制提供科学依据，推动植物纤维发泡制品走出实 验室，早日实现工业化生产。,研究背景及国内外研究概况,研究背景,废纸纤维发泡材料应运而生！,发泡塑料难降解、污染环境，需开发一种可生物降解的包装缓冲材料来取代EPS等发泡塑料。,在全球各国致力于提高废纸利用率的同时，我国的废纸回收率依旧低位徘徊，开辟新的废纸回收利用途径。,研究背景及国内外研究概况,综观国内外对该材料的研究，大体上可概括为以下几个方面：,关于原料配方的研究,国外：玉米淀粉，大豆淀粉，大豆纤维，椰子果皮纤维等原材料； 国内：单独使用各类植物纤维发泡、使用废纸

3、纤维发泡、将植物 纤维与其他塑料颗粒混合发泡。,小结：总体来说，国内外对植物纤维发泡制品制备配方的研究 已取得了很大的成果，为进一步的研究奠定了基础。,研究背景及国内外研究概况,关于发泡成型方式的研究,按发泡方式分： 使用化学发泡剂发泡和不使用化学发泡剂发泡。,（化学发泡剂）,（水蒸气）,按成型方式分： 一步成型法 两步成型法,物料混合制浆浇注发泡成型熟化脱模成品 将植物纤维与淀粉混和，在挤压机中加工成发泡型圆柱颗粒， 再以此颗粒作为原料在模具中制成各种形状的包装制品。,小结：国外研究主要集中于以水蒸汽作为发泡介质，采用两步成型 的工艺过程；国内研究大多是使用化学发泡剂发泡，采用一 步成型的工

4、艺过程，但也正积极向无污染制备方式转变。,研究背景及国内外研究概况,关于发泡机理的研究,泡孔的形成过程分为3个阶段： 气泡核的形成、气泡核的膨胀生长、气泡的稳定固化。,小结：目前，对发泡机理的研究已有很多，但具体影响泡孔形 成的因素很多，且各因素之间相互作用，因此发泡成型 机理比较复杂，而这也是影响发泡制品质量的关键因素。,水蒸气,水蒸气,a,b,c,d,研究背景及国内外研究现状,现有研究中存在的问题,（1）植物纤维发泡缓冲材料的原料来源广泛，不同原材料制成的制品 缓冲性能不一，与生产工艺成熟的EPS相比，较难实现工业化生产；,（2）目前的研究集中于制备配方及发泡机理的研究，缺乏对制品加工 工

5、艺及参数、发泡模具等的研究，限制了植物纤维发泡材料的工 业化生产；,（3）目前制备出的实验室制品在成本控制方面，与价格低廉的EPS发泡 塑料相比还稍逊，这也影响了该材料取代EPS的进程。,课题研究内容,课题研究内容,原料配方的优化,纤维原料的 改性预处理,复合发泡剂 配方优化,制品防潮 性能优化,在已有配方中的废纸 纤维原料中加入一定 比例未经打浆过的原 植物纤维；在打浆前 对纤维原料进行润胀及预处理。,采用无机发泡剂碳 酸钠代替原配方中 的AC发泡剂，减少 AC发泡剂的使用可能 对环境造成的影响。,在配方中加入适当 的防潮剂，研究制 品的防潮性能及防 潮剂对发泡效果的 影响。,课题研究内容,

6、微波加热发泡工艺,通过微波加热发泡试验，探究微波加热发泡过程、机理；探讨微波功率和辐照时间两因素对发泡效果的影响；进而确定实验室条件下的微波加热发泡最佳工艺参数。,加热干燥工艺,选用不同的干燥方式及 参数对其进行干燥，试图找出其干燥规律，并结合对干燥能耗的计算，得到适宜的干燥工艺方式及参数。,课题研究内容,微波发泡专用模具的研发,通过微波加热发泡试验，分析微波加热发泡过程中水蒸气蒸发 过程和材料含水率的变化规律，探究其对发泡效果的影响；,如何 研发,？,结合适宜用于微波辐射加热的几种材料的特点和材料成型模 具的难易程度，选择一种适宜的模具材料；,采用不同形状的简易模具进行微波加热发泡的对比试验

7、，探讨 模具形状对发泡效果的影响，确定合适的模具形状及尺寸参数。,本实验室 已有配方,纤维原料改性预处理,发泡剂配方优化,防潮性能的优化,通过性能测试确定优化配方,确定实验室条件下最佳工艺参数,微波加热发泡工艺研究,干燥工艺过程研究,分析微波加热发泡过程及特点,分析适宜微波辐射材料的成模难易程度,采用不同形状简易模具进行微波发泡对比试验,开发微波发泡专用模具,课题研究的技术路线,课题创新点,原料配方优化,确定基础配方,提供工艺参数,提供专用设备,实现产业化,创 新 点,发泡及干燥工艺研究,研发微波发泡专用模具,推动废纸纤维发泡制品的工业化生产,课题创新点,已有研究基础和可能出现的问题,已有研究基础： （1）本实验室已通过大量试验研究，初步得到了各项性能 较佳的制备配方； （2）在已往的试验研究中发现，纤维发泡材料受环境的影 响较大，在湿气重的环境中，材料会吸湿受潮，使用 性能会大大下降； （3）在发泡干燥工艺过程中，水分含量的变化率对发泡效果 影响较大。,已有研究基础和可能出现的问题,可能出现的问题： （1）本课题的难点在于微波发泡专用模具的开发，学校实 验室不具备模具制造的条件，因此需设计好模具