蜂窝纸板胶黏剂的制备及防潮性能测试毕业论文.docx

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蜂窝纸板胶黏剂的制备及防潮性能测试毕业论文

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第1章绪论1

1.1研究容1

1.2蜂窝纸板的发展现状1

1.3蜂窝纸板的发展历史2

1.4蜂窝纸板发展前景2

1.5蜂窝纸板胶黏剂的国外发展现状3

1.5.1国外发展现状3

1.5.2国发展现状3

1.6研究蜂窝纸板胶黏剂的设想3

1.7目前市场上用于纸板已有的胶黏剂及其优缺点3

1.8研究的设想及方案4

1.8.1淀粉胶黏剂的耐水差原因4

1.8.2粘接基本原理4

1.8.3根据原理设计研究方案5

1.9研究意义5

1.9.1透湿性5

1.9.2防潮研究5

第2章蜂窝纸芯淀粉胶的制备及蜂窝纸板的制作7

2.1淀粉胶的制备7

2.2蜂窝纸板的制作8

2.2.1纸芯的制作8

2.2.2施胶对蜂窝纸板性能的影响10

2.2.3纸芯的拉伸11

2.2.4贴面工艺12

2.3制造工艺对试样的影响分析13

2.4温湿度的影响分析13

第3章蜂窝纸板的静态压缩试验14

3.1实验目的及原理14

3.1.1实验目的14

3.1.2实验基本原理14

3.2试验设备及材料14

3.2.1实验仪器14

3.2.2实验材料14

3.3裁取试样并进行预处理15

3.3.1定位15

3.3.2划基准线15

3.3.3裁切纸板15

3.3.4试样预处理15

3.4实验方法及试验过程中出现的问题16

3.4.1测试方法16

3.4.2试验过程中出现的问题17

第4章实验数据处理18

4.1对纸板压缩力-位移曲线的分析18

4.2转换成应力—应变曲线并分析19

4.3实验结果分析22

4.3.1变形过程分析22

4.3.2建立拟合函数23

4.4其他影响蜂窝纸板力学性能的因素26

结论28

参考文献29

致谢30

毕业设计诚信声明31

第1章绪论

1.1研究容

（1）调查蜂窝纸板和蜂窝纸板胶黏剂的应用现状及发展前景；

（2）了解蜂窝纸板的制造工艺及性能特点，并制作蜂窝纸板；

（3）在查阅相关资料的基础上，设计并确定实验方案；

（4）采用不同配方配置纸芯胶黏剂制作芯纸；

（5）裁切试样，对不同配方制作的蜂窝纸板进行静态缓冲压缩试验；

（6）统计并处理实验数据，分析实验结果，比较得出不同湿度对纸板静态缓冲性能的影响，并提供相关技术参数。

1.2蜂窝纸板的发展现状

蜂窝纸板是一种深受重视、值得推广的包装材料。

因为它符合国家“代木包装”的产业政策。

国家限制采伐森林，限制木材用于包装。

在《出口货物代木包装指导目录》中，蜂窝纸板成为代木首选材料，它不仅能节约木材，更主要是打破美、加、欧盟等对我国贸易所设置的障碍。

它还符合价格规律。

木材价格总趋势上升不会变。

它还符合保护环境和可持续发展政策。

目前制约蜂窝纸板发展的问题是技术和市场。

技术问题显而易见。

我国蜂窝纸板生产线的完整性、稳定性、加工精度、外观质量等与国外先进设备相比，还存在很大的差距。

生产设备自动化程度低，有的工序仍用手工作业，生产效率低；成型加工设备比较简单，在制品成型过程中，如压痕、封边、印刷、防潮、平整性、光滑度等方面存在问题，生产的蜂窝纸板制品表面粗糙、色彩不佳，难以达到标准化和系列化，难以满足用户需求。

尤其是防水、防潮问题还没有很好解决。

蜂窝纸板制成的包装箱、托盘经漂洋过海受潮后强度减弱，经不起撞击和摇摆，造成货物破损。

二是市场问题。

市场与技术是直接关联的[1]，技术问题影响到市场问题。

尽管蜂窝纸板在包装领域用途很广，潜在市场很大，但其技术水平还低，尚属初级阶段，好的产品还没有大量生产出来，未能在市场广泛存在，现在市场还较模糊。

影响市场的首先是价格问题，由于蜂窝纸板生产效率低，原材料利用率低，其价格实际上不比木质包装便宜多少，使用户难以接受。

影响市场的还有伐木效果问题，作为伐木包装制品的蜂窝纸板主要用途是托盘、缓冲衬垫，而防水、防潮等技术问题尚未很好解决，影响使用效果，难以进一步拓展市场。

1.3蜂窝纸板的发展历史

蜂窝纸板已有近60年历史．最早用在军事上，在第二次世界大战时，它作降落伞空运落下的工具．起缓冲作用．使降落的空运货物在落地时尽量少受损伤。

二十世纪五、六十年代，在发达国家中，蜂窝纸板已开始应用于建材、包装等领域。

我国蜂窝技术先由航天工业引进．以铝材用于制造航天材料。

二十世纪80年代后期．蜂窝纸板始用于军品。

1988年经中国人民解放军总后勤部立项．下达了研究任务书：

1990年完成了产品的测试试验１：

作，并制作了包装箱、纸托盘等包装产品．在军队所属仓库及军援贸物资中进行了试用，取得了明显的效果。

1992年由总后卫生药材仓库研制的蜂窝纸芯生产设备和蜂窝纸板粘结设备试制成功。

尽管这条生产线存在着许多设计缺陷．但却结束了手工制做蜂窝纸板的历史，引发了国众多厂家竞相开始蜂窝纸板生产设备的研制。

到1997年底，除一些引进英国、德国、荷兰、韩国等国外设备的企业外，国研制牛产蜂窝纸板的企业已达27个。

机械、电子、外贸等系统也先后开展了大量的推广应用试验工作。

组织力量研制了机电产品周转箱、电子产品缓冲包装箱、平板玻璃包装箱、外贸出口纸托盘等，在相关行业试用或使用，在保护容物、降低包装费用等方面取得了较好的效果[2]。

1.4蜂窝纸板发展前景

蜂窝纸板是一种新型的可以循环再生使用的绿色环保材料，它采用蜂窝结构作为纸芯，经过复合，形成蜂窝纸板。

蜂窝纸板的夹芯不仅提高了板材的刚度和稳定性，而且改善了板材整体的力学性能。

由于蜂窝纸板具有强度大、刚性好、缓冲、保温、隔热、隔音等众多优点，经过特殊处理后还能够阻燃、防潮，防水、防霉以及防静电作用，而越来越多地得到重视和应用。

在包装行业主要利用蜂窝纸板的耐压和缓冲性能将其作为包装纸箱和包装缓冲垫等，所以在商品的包装方面，蜂窝纸板有可能逐渐取代木质包装和其它重型包装，成为主流包装材料之一。

由于蜂窝纸板具有良好的发展和应用前景，所以有关蜂窝纸板的研究就成为各包装研究院所和包装企业的研究热点殊处理后还能够阻燃、防潮，防水、防霉以及防静电作用，而越来越多地得到重视和应用。

在包装行业主要利用蜂窝纸板的耐压和缓冲性能将其作为包装纸箱和包装缓冲垫等，所以在商品的包装方面，蜂窝纸板有可能逐渐取代木质包装和其它重型包装，成为主流包装材料之一。

由于蜂窝纸板具有良好的发展和应用前景，所以有关蜂窝纸板的研究就成为各包装研究院所和包装企业的研究热点

1.5蜂窝纸板胶黏剂的国外发展现状

1.5.1国外发展现状

胶粘剂以其胶接方便、快速、经济、节能而著称。

已在尖端技术、国民经济和日常生活中,为改革产品结构、节约原材料、提高生产率、节省能源和降低成本等方面取得了良好的效果。

因此,世界各经济发达国家莫不竞相发展。

1995年美国胶粘剂和密封胶销售量为926万t，美国胶粘剂用途分配为:

包装工业25%,工业装配22%,木材加工16%,运输11%,建筑9%,民用7%,牙科及医用1%,其它9%。

德、英、法三国胶粘剂市场分布为:

纸、包装30%,建筑28%,木材、家具19%,汽车5%,胶粘带4%,织物、卫生品3%,钉书1%,鞋业1%,其它、家用8%[1]。

从以上可以看出胶黏剂用于纸、包装方面比较广泛[4]。

1.5.2国发展现状

我国合成胶黏剂生产以及粘接技术的推广应用始于1958年，至此一些中小企业开始建立投产，不断地研发新胶种。

改革开放以来，我国胶黏剂产业发展迅速，产量急剧增长，质量不断提高，应用领域渐扩展到建筑业、纸制品及包装、制鞋、汽车、电子、木工、家用电器、住房设备、运输、航天航空和医疗卫生等行业。

近五年产量平均增长达到11.6%[4]。

从国发展来看，胶黏剂在纸品方面应用比较广泛。

1.6研究蜂窝纸板胶黏剂的设想

鉴于胶黏剂在纸品方面应用广泛，而蜂窝纸箱在各行各业的应用非常广泛，既可用作大型出口设备的包装，又可用于包装各类小型物品。

蜂窝纸板不同于瓦楞纸板，不可直接折叠，具优良的抗压、抗弯和缓冲性能。

构成蜂窝纸板的蜂窝结构是一种独具特色的夹层结构，即指由胶粘剂将蜂窝夹芯与面板粘接起来的粘接体系。

粘接的剥离强度、剪切强度、节点强度、抗压强度以及环境强度等，对蜂窝纸板的质量关系极大[3]。

所以对粘结蜂窝芯的胶黏剂的研究有着很重要的意义。

1.7目前市场上用于纸板已有的胶黏剂及其优缺点

（1）玉米淀粉（胶粉）[5]：

玉米淀粉、胶粉是在碱性条件下用氯气处理，处理后的淀粉含有负电荷阴离子的氧化淀粉。

适用于非承力纸蜂窝制品。

如用于超过50公斤以上的包装箱、托盘等就存在下列致命的缺点：

A、粘接强度低；B、胶层固化后完全失去弹性而变脆。

当受到弯曲、冲击、挤压、剪切等外力时，很容易造成脆性破坏。

耐老化性、防潮耐水性不好。

不适合在高温、高湿的环境下使用或存放，易霉变。

（2）白乳胶：

主要成份为聚醋酸乙烯脂。

白乳胶能粘接多种材料、干燥快、强力好、固含量高、使用期长、适合大面积作业。

但这种胶一是防潮耐水性不好；二是耐热性差，容易产生蠕变。

这恰恰是承力和次承力结构制品致命的弱点。

为了克服以上缺点，必须进行改性处理。

（3）黄糊精：

黄糊精通常是在酸性条件下，用加热的方法使淀粉的分子量降解，而溶于水。

这种胶固含量高、初粘性好、粘强力大、使用期长、价格适中、干燥速度比较快，特别是胶膜弹性膜量高、刚性好，很适合作芯条胶。

但这类胶的耐水性差，限制了它的应用效果。

（4）接技共聚淀粉树脂胶粉：

该类胶是在淀粉大分子的主链上接枝另一种线型单体聚合物，例如：

丙烯酸、丙烯晴、丙烯酰胺、苯乙烯、醋酸乙烯等单体。

接枝共聚物能明显提高粘接强度，胶膜的柔软性好、干燥速度快，其优良的粘接特性比普通玉米淀粉胶、糊精好得多，是一种较理想的纸板用胶粘剂，但它的耐水性差。

1.8研究的设想及方案

1.8.1淀粉胶黏剂的耐水差原因

淀粉胶黏剂耐水性差的原因有两个[6]:

一是淀粉分子链段上带有较多的羟基亲水基团,二是成膜后不能形成网状交联结构,因此改善其耐水性等可以从这两方面入手。

1.8.2粘接基本原理

（1）机械理论。

这种理论认为,任何材料的表面实际上都不是很光滑的,由于胶黏剂渗入被粘接物体的表面或填满其凹凸不平的表面,经过固化,产生楔合、钩合、锚合现象,从而把被粘接的材料连接起来。

（2）吸附理论。

当胶黏剂分子充分润湿被粘接物体的表面,并且与之良好接触,胶黏剂分子与被粘物表面之间的距离接近分子间力的作用半径（0.5nm）时,两种分子之间就要发生相互吸引作用,最终趋于平衡[6]。

其界面间的相互作用力主要为德华力、氢键,即分子间作用力。

（3）扩散理论。

该理论认为粘接力是由于扩散作用而产生的,即高聚物分子本身或链段相互扩散穿过最初接触面,从而导致界面的消失和过渡区的产生。

（4）静电理论。

静电理论认为胶黏剂与被粘接材料接触时,在界面两侧会形成双电层,如同电容器的两个极,从而产生了静电吸引力。

该理论可以很好地解释聚合物膜与金属的胶接。

1.8.3根据原理设计研究方案

蜂窝纸板是纸制品，其力学性能受到温湿度的影响很明显，所以蜂窝纸板的力学性能对温度和湿度都很敏感。

纸蜂窝芯的施胶面在施胶后得到了强化作用，施胶面的强度要大于没有施胶的面。

收缩率大小直接影响到蜂窝纸板力学性能的好坏，对于收缩率不大的蜂窝纸板来说，适当地收缩会起到强化作用，提高了蜂窝纸板的力学性能，而对于收缩率较大的蜂窝纸板来说，会造成蜂窝纸板结构的破坏，降低了蜂窝纸板的力学性能[7]。

为探究湿度对蜂窝纸板力学性能的影响，先参考文献和目前有的国家标准，借鉴目前对淀粉胶黏剂改性的制备，得出水性防潮胶黏剂的初步配方，制备改性胶黏剂，对改