基于改性大豆蛋白的轻质代木包装材料制备工艺研究

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为合理利用包装与农业废弃物,生物质材料的制备技术研究已日益广泛并成为包装行业的热点。本课题以废弃瓦楞纸板(OCC)、小麦秸秆为主要原料,用大豆分离蛋白(SPI)制备胶粘剂,通过热压工艺,制备出一种轻质代木包装材料,并对其工业化生产技术与材料的性能做了探究。具体的研究内容与结论如下:1、研究了改性时间、改性剂种类、改性剂浓度、复合改性等因素对SPI胶粘剂粘度与粘接强度的影响。结果表明:适宜的改性方式为NaOH+Ca(OH)2、SDBS、脲三段复合改性,每段各60min,改性温度40℃。2、研究了复配剂种类、复配剂浓度、络合剂浓度等因素对SPI胶粘剂流变性与粘接强度的影响。结果表明:添加络合剂可促进复配剂与SPI分子的交联,在剪切速率适中的条件下,试样的力学性能及胶液的粘度随CMCNa与Na2B4O7?10H2O浓度的增大先上升后下降。3、研究了胶粘剂的改性方式对轻质代木包装材料性能的影响。结果表明:以OCC条与秸秆粉末为基材,改性SPI为胶粘剂制备试样,在施胶比1:10,板坯含水率25%、热压温度140℃、热压压力2MPa、热压时间15min条件下,适宜的基材为OCC与秸秆绝干质量比8:2,胶粘剂为复合改性SPI。4、研究了胶粘剂的复配方式、基材形态、基材配比、铺装介质、板坯含水率、热压工艺参数等因素轻质代木包装材料性能对影响。结果表明:以OCC纤维和秸秆粉末为基材,复配SPI为胶粘剂制备试样,在节约时间和成本的因素下,适宜的工艺条件为OCC与秸秆绝干质量比7:3、施胶比1:10、板坯含水率35%、温度140℃、热压压力2MPa、热压时间30min,复配改性胶粘剂的最佳质量配比为NaOH:Ca(OH)2:SDBS:脲:CMCNa:Na2B4O7?10H2O:SPI:水=0.01:0.01:0.1:1.2:0.2:0.06:1:10。5、研究了SPI胶粘剂改性与复配前后、试样成型前后的性能变化与机理。6、研究了基于工业化生产的工艺与设备的选择及改进,以提高生产效率,实现连续化作业。本文的研究扩展了包装与农作物废弃物、大豆蛋白的应用范围,所制备的轻质代木包装材料能够达到相关标准并应用于包装领域替代部分木质结构,同时为实际生产提供一定的理论基础。
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