增塑剂对以天然植物纤维类为填料的发泡缓冲材料性能的影响

增塑剂对以天然植物纤维类为填料的发泡缓冲材料性能的影响

宋晓利,武军

(北京印刷学院,　北京　102600)

[摘要]　研究了在不同增塑剂用量的情况下,试验样品的密度、动态缓冲曲线和静态缓冲曲线。通过对增塑剂用量与试验样品密度、动态缓冲系数及静态缓冲系数的关系的分析,得出了增塑剂对缓冲材料影响的规律。选择了最佳的增塑剂用量。

关键词:增塑剂;天然植物纤维;缓冲材料

中图分类号:TB484.9　文献标识码:A　文章编号:1001-3563(2005)03-0042-03

TheInfluenceofPlasticizeronthePerformanceofNaturalPlantFibreFoamingBufferingMaterials

SONGXiao-li,WUJun

(BeijingInstitueofGraphicCommunication,Beijing102600,China)

Abstract:Incaseofdifferentadditionofplasticizer,thethedensity,

thedynamicbuffercurveandthe

staticbuffercurvewerestudied.Throughtheanalysisoftherelationbetweenadditionofplasticizeranddensi-tyoftestspecimen,dynamicbufferingcoefficientandstaticbufferingcoefficient,thelawofthebufferingperformanceforadditionofplasticizerwasdetermined.Theoptimumadditionofplasticizerwasselected.

Keywords:Plasticizer;Paturalplantfibre;Buffermaterial

　　为了缓解白色污染对环境所造成的压力,人们将目光转向了可降解又能缓解资源短缺的植物纤维类缓冲材料。在缓冲材料中,不管何种填料,它们都有一定的补强以及降低成本的作用,为了更多的增加填料的填充量,必须增强材料基质的柔韧性和黏结性。文中讨论了增塑剂在缓冲材料中对缓冲材料性能的影响。

图1　实验的工艺路线

Fig.1Theprocessingrouteoftheexperiment

表1　增塑剂的不同用量与样品密度

1　实验

1)　实验设计。通过改变增塑剂在材料中所占的比例,得出增塑剂对材料影响的规律,找出对材料性能影响最好的添加量。

2)　实验材料与设备。

(1)实验材料:材料基质、天然纤维类填料、增塑剂、软化剂、脱模剂。

(2)实验设备:天平、开放式炼塑剂、平板硫化机、Y02—2/ZF型动态压缩实验机(西北机械厂);微机控制电子万能试验机(深圳市新三思材料检测有限公司)。

3)　实验的工艺路线,如图1所示。

　　4)　实验配方。增塑剂(采用的是邻苯类增塑剂)的用量与试样密度见表1。

Tab.1Differentadditionofplasticizer

andthedensityofspecimen

序号增塑剂用量/mL

3

10

280.29

3150.32

4200.28

试样密度/(g/cm)0.29

5)增塑剂的用量与试验样品密度的关系见图2。

2　实验结论与分析

随着增塑剂用量的增加,开始其密度没有大的变化,但随着增塑剂用量的继续增加,试验样品的密度反而增加,当密度达到最大值后,随着增塑剂用量的继续增加,然后试验样品的密度反而减小。出现此种现象的原因是:当增塑剂相对较小

收稿日期:2005-03-29;修订日期:2005-04-11

作者简介:宋晓利,女,河南商丘人,北京印刷学院研究生,主攻方向为包装材料。

42宋晓利等　增塑剂对以天然植物纤维类为填料的发泡缓冲材料性能的影响

上表现为没有太大的反应,相反增塑剂具有一定的质量,在此种情况下,反而增塑剂本身质量对材料的密度的影响占了主导地位。当密度达到最大值后,随着增塑剂用量的继续增加,然后试验样品的密度反而减小,出现此种现象的原因是;增塑剂充分发挥了其增塑的作用,降低了材料基质分子间次价键[1],使材料基质变的柔软并且容易发泡,从而致使材料的密度下降。

图2　试验样品密度与增塑剂用量关系图

Fig.2Relativecurvebetweendensityoftestspecimentanddifferentadditionofplasticizer

时,表现为试验样品的密度没有太大的变化。随着增塑剂的增加,试验样品的密度上升,但是增塑剂的用量相对材料基质来说,其用量还是相对较小的,其增塑作用较小,从材料的本身

3　材料的力学性能

在此实验中,动态压缩实验和静态压缩实验执行GB8167-87和GB8168-87。其动态压缩实验和静态压缩实验,情况见图3～6。

　　图3　试验样品1的a-σst曲线和P(N)-位移(mm)曲线　　　　　　　图4　试验样品2的a-σst曲线和P(N)-位移(mm)曲线

　　Fig.3Thea-σstcurveandtheFore(N)--Displacement　　　　　　　　　(mm)curveoftestspeciment1

Fig.4Thea-σstcurveandtheFore(N)-Displacement　　　　(mm)curveoftestspeciment2

　　图5　试验样品3的a-σst曲线和P(N)-位移(mm)曲线　　　　　　　图6　试验样品4的a-σst曲线P(N)-位移(mm)曲线

　　Fig.5Thea-σstcurveandtheFore(N)—Displacement　　　　　　　(mm)curveoftestspeciment3　

　　1)增塑剂用量不同的试验样品缓冲系数(C)与应力的(σst)关系如图7所示。

　　从图7a可以看出,在应力大于0.03kg/cm2时,增塑剂含量为8ml时,其缓冲系数较小,说明在同一载荷和同一厚度的情况下,此材料所产生的冲击加速度是最小的,其吸收的能量是最大的,即缓冲性能较好。

Fig.6Thea-σstcurveandtheFore(N)—Displacement　　　(mm)curveoftestspeciment4

　　从图7b可以看出,应力在20KPa左右时,增塑剂含量为8ml时,其缓冲系数较小,说明在同一载荷和同一厚度的情况下,此材料所产生的冲击加速度是最小的,其吸收的能量是最大的,即缓冲性能较好。

2)缓冲系数(C)与增塑剂用量的关系,如图8所示。

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包装工程　PACKAGINGENGINEERINGVo.l26No.32005大的变化,然后随着增塑剂用量的增加,试验样品的密度增加,当试验样品的密度达到最大值后,随着增塑剂用量的增加,试验样品的密度减小。这个趋势说明,增塑剂的用量与试验样品的密度并不成线性关系。增塑剂用量太小,增塑剂起不到很好的增塑作用,增塑剂用量太大,对材料的束缚性以及材料的力学性能有着至关重要的影响。增塑剂的用量与增塑剂本身的极性以及增塑剂对材料中的各组分尤其是对材料基质的作用有着很大的联系。

2)随着增塑剂用量的增加,试验样品的缓冲系数先减小

图7　4组试样的动静态缓冲系数-应力曲线图

后增加,当增塑剂的用量为8ml时,试验样品的缓冲系数达到最小,也就是说当增塑剂的用量在此值时,材料的缓冲性能最好。

3)综合试验样品的密度以及缓冲性能两个方面,我们认为增塑剂用量为8ml时,是最好的用量。

Fig.7Thebufferingcoefficient—stresscurveof

differentadditionofplasticizer

5　结　语

通过对增塑剂用量与试验样品的密度、动态缓冲系数及静态缓冲系数关系的分析,在缓冲材料中,增塑剂用量与试验样

图8　增塑剂用量与动、静态缓冲系数的关系

品的密度及缓冲性能并不呈线性关系,而是有最佳用量的问题。以后,在缓冲材料的研制及生产过程中,应注意增塑剂的用量问题,增塑剂用量并不是越多越好。选择最佳的用量,即可降低成本又可得到最佳的缓冲性能。

Fig.8Relativecurvebetweenbufferingcoefficientandadditionofplasticizer

4　实验分析及结论

4.1　分析

从图8中可以看出,随着增塑剂的含量的增加,动态缓冲系数和静态缓冲系数,先减小后增加,最后变化不大。也就是说随着增塑剂含量的增加,在同一厚度及同样的载荷作用下,材料所产生的冲击加速度越来越小,其缓冲性能越来越好。而且图8a、b都显示当增塑剂的用量为8ml时,缓冲系数出现了最低点。

产生此现象的原因:是随着增塑剂用量的增加,增塑剂使材料基质的柔韧性增加,材料越来越柔软,材料吸收能量的性能增加,所以其缓冲性能越来越好,但当增塑剂的用量大于8ml时,材料的柔软性相对较大,当物体冲击缓冲材料时,材料吸收能量的本领下降,当材料还没有完全吸收物体所产生的能量,材料已经被完全压缩,因此其缓冲性能并不好,所以在增塑剂的用量大于8ml时,其缓冲性能是越来越差的。从图中我们还可看到当增塑剂的用量达到一定的量时,材料的缓冲系数变化不大,出现此种现象的原因是相对与材料基质来说,增塑剂的用量已经是达到了极限,虽然增塑剂的量增加,但是并不能使材料基质变的更加柔软,因此在增塑剂的用量在此阶段时,材料的静态缓冲系数基本保持不变。4.2　结论

1)随着增塑剂用量的增加,试验样品的密度开始没有太

[1]　冯亚青,王利军,陈立功,等.助剂化学及工艺学[M].北京:化学

工业出版社,1997

参

考

文

献

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