论文部分内容阅读
纸浆模塑作为一种绿色环保材料制备工艺,近年来已广泛应用于各大制造行业,尤其是作为包装制品的形式存在。但随着行业要求的提高,纸模包装制品已不满足于仅仅具有缓冲的作用,而是更多的作为展示包装,这就要求制品本身具有一定的表观性能。本课题在现有研究的基础上,以原生纸浆为材料,通过添加浆内助剂的方式改善纸模包装制品的表观性能,结合质量评价指标获得较优助剂配方,通过微观分析研究其作用机理并进行表征。试验所得制品的表观性能改善效果明显,可满足精细制造的要求。具体研究内容如下:(1)从纸浆纤维的基本特性出发,明确了纸模包装制品表面存在的直观缺陷,即容易掉屑和表观平滑性低的问题。引入耐磨性、层间结合强度及摩擦系数作为质量评价指标,结合纸塑制品湿部成型的机理,选用以AKD施胶剂为主的化学添加剂作为浆内助剂,以改善制品的表观性能。(2)研究了浆料及助剂对纸模包装制品表观性能的影响,试验结果表明:较优的浆料配比为针叶木浆20%、竹浆52%、甘浆28%,且各助剂对制品表观性能均有明显改善效果。通过单因素试验确定助剂的用量范围为:AKD施胶剂0.15%-0.25%、CS1.0%-2.0%、PVA0.5%-1.0%、CPAM0.06%-0.09%、CMC0.4%-0.6%、纳米SiO2分散液3%-9%。(3)通过主成分分析法确定了三个评价指标的权重比为耐磨性20%、层间结合强度40%及摩擦系数40%;通过二次正交试验的直观分析确定了较优的助剂配方;通过极差分析与方差分析确定了各因素对制品表观性能的影响主次顺序及理论最优配方;最后通过验证试验确定了两种助剂复配方案:一是AKD施胶剂0.20%、CS1.5%、PVA0.6%、CPAM0.06%、CMC0.6%、纳米SiO2分散液9%,此时制品的表观性能及强度性能均达到最佳改善效果。二是AKD施胶剂0.22%、CS1.25%、CMC0.4%、纳米SiO2分散液9%,此时制品的表观性能及强度性能虽稍弱于前者,但依然能够达到较优水平,且成本较低。(4)对纸模包装制品进行助剂添加前后的微观分析,以表征助剂与纤维的反应作用。使用SEM分析制品的微观形态变化,由此表征助剂对纤维形貌的影响;使用FT-IR分析制品中化学成分的变化,由此表征助剂的反应原理;使用TGA分析制品的热重特性,由此表征制品在热作用下性能变化的内在形式。