天然高分子材料智能活性包装膜的制备及其性能研讨

摘要：在当前时代背景下，环境保护已成为全球性的共识，绿色可持续发展理念在各个行业领域得到了普遍的推广和应用。加之线上购物的普及，产品运输过程中的安全性成为消费者和商家共同关注的焦点，特别是一些需要特别保护的易碎品，稍有疏忽就会受到损坏，造成经济损失，所以提升产品运输安全已经势在必行，所以本文严格遵循“减量化、再利用、资源化”的设计原则，对天然高分子材料智能活性包装膜的制备进行研究，并对其所具备的性能展开探讨，以供参考借鉴。

关键词：天然高分子；高分子材料；智能活性包装膜

在“限塑令”等国家有关政策不断趋严、全民环境保护意识不断增强的背景下，环保型的缓冲包装已逐步成为业界关注的焦点与发展趋势。由于自然界中存在着大量的可生物降解性和可再生性，因此，天然大分子具有取代石化泡沫的潜力。本文以瓦楞纸板为研究对象，以其特殊的褶皱构造及材质优势为研究对象，对其进行了结构优化。通过对其折叠方式、机械性能及缓冲性能的研究，综合考虑制品的特点及储运环境，提出一种既能对制品起到防护作用，又能减少生产成本，又可回收再使用的新型缓冲包装。通过对其进行合理的设计，可以提高其在储运中的完整性，从而更好地适应现代物流对缓冲包装的需求。

1.实验

1.1实验材料与仪器

主要材料：废弃瓦楞纸板，木薯淀粉，高活性干酵母，碳酸钠，水。

主要仪器：热压机，集热式等温式磁力搅拌器，磨机，万能试验机，光学显微镜，体视显微镜，扫描电镜，傅立叶红外光谱分析仪等。

1.2制备方法与工艺

（1）废纸纤维：用通用磨浆机将其磨成绒团状，待用。（2）淀粉糊化：将木薯淀粉33.3克、葡萄糖6.0克和200毫升的水中称重，将磁铁添加到一个恒温热的磁性搅拌机中，打开搅拌，在80°C处进行水浴，使淀粉糊变得粘性，在15min20min的范围内进行糊化，然后将淀粉糊冷却到常温，待用。（3）物料混合：将适量的酵母添加到常温下的淀粉浆中，使其均匀分布；用打蛋器将上述淀粉浆加入66.6克废纸浆中，用搅拌机将其充分拌匀，制成一种均一的湿纸浆。（4）发泡：将坯料平放在模子内，在33℃的温度下进行3小时的发泡。热压：将发泡好的湿坯料放入预先加热好的热压模内，关闭模内，在170℃保温30分钟，待泡沫物料成型后，取出。

2.结果讨论与分析

2.1胶粘剂的添加顺序

在液态环境下，气泡属于非稳态热力学系统，其黏性对其使用寿命有显著的影响。通常情况下，非常粘的泡泡是非常平稳的。另外，因实验材料为纤维素纤维，泡沫体积小，故其力学性能不佳，需加入增强剂。所以有必要在实验中加入适当的黏合剂。在经过初步的探索和试验后，我们得出了几种胶粘剂对泡沫材料性能有一定的影响。结果表明，明胶具有较好的分散性，但其增稠效果较弱，表面易发生皱缩，而增强泡沫的强度较好。甲基纤维素的分散性好，增稠效果好，泡沫体泡孔分布均匀。瓜尔胶分散效应不显著，但其增厚效应显著，气泡内空腔更多，但外观良好，表面未出现塌缩现象。因此，为了得到满意的泡沫材料，必须对胶粘剂进行复合。

2.2发泡剂用量对废纸纤维发泡材料缓冲性能的影响

发泡剂酵母用量与应力－变形曲线有很大的影响。复合材料的力学性能随时间变化规律可以划分为两个时期：前一阶段，应力随应变的增大而升高，但上升的速率相对较慢；泡沫体在受压时，经历了一次弹性蜕变，此时，其弹性形变阶段趋于缓和；在应力再度增大后，胞体才会产生塑性变形，这时，胞体仍有一定的缓冲性。后一阶段，胞体破碎，物料被压缩，达到致密状态，此时的缓冲性已完全丧失。在降低酵母浓度时，胞腔数量减少、分布不均匀、回弹能力弱、内纤维间距短、易致紧，经历了缓冲期后，迅速转入致密状态，相应的应力－应变关系更大，缓冲能力更弱。提高酵母添加量，可使其在相同的受力条件下更易形变，且在塑性形变过程中生长，表现出良好的缓冲性。当碰撞压力相等时，缓冲器因子越低，则说明该物质所能承受的能量越多，其缓冲能力越强。采用不同用量的泡沫填充复合材料，其缓冲因子—应力变化规律是一致的，都是随压力增加而降低，达到最低值后，就停止了快速增长，而最小的缓冲因子大多位于4～5之间。结果表明：3克的泡沫填充物的缓冲因子最低，具有最好的缓冲作用，泡沫的组成对泡沫的缓冲能力有很大的影响。

2.3发泡剂用量对废纸纤维发泡材料密度与孔隙率的影响

酵母的用量直接决定了发泡体系产气量的多少，从而对泡沫物质的致密性和气孔率产生一定的影响。以酵母菌为起沫剂，制成了一种密度0.23～0.28g/cm3，孔隙度在54%～59%的纸张/淀粉基复合材料。添加较多的酵母，其成核部位更多，生成的气体也更多，在样品中生成更多的微孔，使得测试样品的孔隙度更大，视密度降低。

2.5泡孔结构

图1中a～e分别为不同比例的起沫剂样品的扫描电镜照片，结果表明：废弃纸张与淀粉之间有较好的黏结，且纤维在纸张上的分散比较均匀。在少量的起泡剂的加入下，气泡的数目少。若将各菌种视为一种成核中心，在加入量很小的情况下，其呈分散状态，个别的发酵气体无法达到充分的发泡效果。随着添加酵母泡沫剂，气泡数目增多且分布更加均匀，聚集在一起的细菌聚集在一起，生成二氧化碳，实现了物料的充分发泡。过量加入酵母，会产生大量的细菌群体，产生更多的气体，从而产生更多的气泡，而更多的成核位置会让更多的气泡聚集在一起，从而造成气泡之间的相互联系和融合，从而降低气泡的品质；如果气体产量太高，物质的熔融物质无法完全包围气泡，就会引起气泡的坍塌或破碎。

结束语：

综上所述，目前常用的包装材料大多是一次性使用，因此容易产生很多废料，不仅会带来环境的污染，而且在传统的包装材料和生产工艺中也存在着高昂的生产成本。因此，做出一种结构设计上最优的新的功能性缓冲包装，增强其压缩强度和缓冲能力，减少商品损耗，减少产品的损耗，减少产品的制造成本，能够使其在市场上的竞争能力得到极大的提升。利用可再生的原料，可以有效地减轻对环保的影响，推动可持续发展的环保包装，适应现代化的物流产业对包装材料的需求。

参考文献

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作者简介

林奕含（2004.06-），女，汉族，吉林省辽源市人，大学本科在读，研究方向：计算机科学与技术