植物纤维发泡缓冲材料的应用研究

摘要： 石油资源紧张、环境保护要求越来越高，植物纤维缓冲包装材料受到了越来越多的重视。本文概述了植物纤维缓冲包装材料与EPS类发泡缓冲包装材料比较原料的资源优势、绿色环保优势，制作理论基础研究，制品的性能特点以及国内外目前的开发利用现状。

Abstract: With the constraints of petroleum resource and more and more high requirements for environmental protection, plant fiber cushioning materials are more and more valued. This paper outlines the resources advantages and green environmental protection advantages of raw materials of plant fiber cushioning packing materials with EPS foaming cushioning packing materials, making theory foundation research, product performance characteristics and the status quo of the development and utilization at home and abroad.

关键词： 植物纤维；环境保护；发泡缓冲材料

Key words: plant fiber；environmental protection；forming and cushioning material

中图分类号：TS71+1文献标识码：A文章编号：1006-4311（2012）15-0038-01

0引言

目前，在日常家用电器、精密仪器、电子计算机、电子元器件等包装材料中大量使用的是聚苯乙烯（EPS）、聚氨酯（PU）类发泡缓冲包装材料，它是一种高分子化学合成材料，主要来源于石油，并且其包装废弃物，不能自然降解和完全回收，因此资源浪费现象非常普遍。根据“蒙特利尔议定书”规定，要求全面禁止采用氟利昂生产EPS，但是很多国家没有落实[1]。随着能源短缺问题、环境问题的加剧，这些不能自然降解和回收利用的EPS类缓冲包装材料的应用将受到越来越大的限制，开发环保、可降解的绿色的植物纤维发泡缓冲材料成为近年来的研究热点。

绿色的植物纤维发泡缓冲材料是指使用可回收利用、可降解的植物纤维、黏合剂和发泡剂为原材料制成缓冲性能较好的发泡纸制品[2]。

1植物纤维发泡缓冲材料可行性制备基础工艺

植物纤维是天然高分子材料，含有多个羟基，纤维素分子间具有极强的氢键作用。这些羟基不仅缔合成分子内氢键，而且缔合成分子间氢键，增强了纤维素分子链的线型完整性和刚性，但仅靠植物纤维本身的强度和韧度不足以抵抗外界的压力以及冲击，而造成包装变形。

为保证植物纤维发泡缓冲材料具有良好的强度和缓冲作用，需要添加增强剂、发泡剂等其它化学物质以提高其强度，以达到工业应用的目的。目前的发泡工艺有以下两种[3]：

①蒸气发泡法。

通过水蒸气向外散发时的疏散作用发泡，形成颗粒型发泡植物纤维纸浆的制作工艺，这种方法制作发泡制品不污染环境是最佳的绿色发泡方法，但抄造的设备和成本较使用化学发泡剂发泡的高，希望通过实验研究降低蒸气发泡法的成本。

②化学发泡法。

化学发泡剂添加至植物纤维纸浆中，加热至一定的温度，发泡剂热分解产生气体而发泡。发泡剂分为有机发泡剂和无机发泡剂。

2环境保护及资源开发

植物纤维的化学结构是1，4-β-D-呋喃式失水聚葡萄糖，因此由植物纤维制备的缓冲包装材料具有很好的生物降解性、环境保护性。它主要来源于木材及植物秸秆等可再生的有机资源，每年地球上植物纤维的产量大约1500亿吨，来源十分广泛[4]。

3开发利用现状

植物纤维发泡缓冲材料，最早使用的是瓦楞纸衬垫、隔板以及废纸条等。这些纤维制品缓冲性能并不理想，与EPS发泡塑料比较优势不大。但是，因为能源问题、环保问题，EPS泡沫塑料制品被淘汰和禁止势在必行。

目前，可替代EPS泡沫塑料的替代品有以下几类。

3.1 植物纤维发泡缓冲材料

目前常用的原料有：农作物秸秆纤维，废纸纤维、棉纤维、麻纤维等。这种材料在低应力条件下，具有比聚苯乙烯泡沫塑料更好的缓冲性能，而且可降解、原料价廉易得。

3.2 二次纤维和淀粉为原料制成的包装缓冲材料

把回收的废纸纤维粉碎成细末状，再加入一定的量的淀粉混合均匀，然后用蒸汽发泡的方法使其形成多孔的小球。用这种小球作包装缓冲填料，能承受的冲撞优于苯乙烯而且价钱便宜。

3.3 木材纤维热压发泡缓冲包装材料

利用聚合物发泡技术与人造板工艺技术相结合，采用碳酸氢钠为发泡剂，采用中密度纤维板厂的人造纤维板粉碎后，加入黏胶、发泡剂等，在160℃左右热压发泡。

植物纤维发泡缓冲材料防静电、防腐蚀性能优于EPS发泡材料，抗震性能则优于纸浆模塑产品，与木材纤维热压发泡缓冲包装材料的抗震缓冲性能基本相当，但不需要热塑成型，降低了制品的制作难度。

4结论

目前，由于石油资源日趋紧张、环境保护问题日益突出，聚苯乙烯（EPS）、聚氨酯（PU）类发泡缓冲包装材料势必会被植物纤维发泡缓冲包装材料所代替。

植物纤维发泡缓冲包装材料采用非化学发泡剂法发泡对环境友好，在保障使用效果的前提下也会取代化学发泡法，相信经过不懈的研究植物纤维发泡缓冲包装材料的成本及缓冲性能会达到满意的效果。

参考文献：

[1]秦国民，田代年．“白色污染”的危害及治理对策[J]．黑龙江环境通报，2005，29（1）：16-18．

[2]侯树亭．中国EPS泡沫塑料回收利用状况及技术进展[J]．塑胶工业，2006，（5）：25-27．

[3]李友良，王家俊．废纸浆发泡缓冲材料的研究[J]．包装工程，2008，29（11）：5-7．

[4]李新平，索晓红．纤维素纤维发泡缓冲包装材料概述[J]．包装工程，2007，28（4）：182-184．

[5]骆光林，郭彦峰，徐筱．绿色缓冲包装材料的现状及发展[J]．中国环保产业.