【摘要】：嚴(yán)重的環(huán)境污染、大量的資源能源消耗,足制約21世紀(jì)可持續(xù)發(fā)展的重大問(wèn)題。為治理“白色污染”,目前國(guó)內(nèi)外已有多種綠色產(chǎn)品推出：淀粉基塑料類、紙漿模塑類、生物質(zhì)全降解類等。其中,生物質(zhì)全降解類餐盒是以植物纖維(稻草纖維、秸稈纖維、蔗渣纖維)和淀粉為主料,其他添加劑為輔料,經(jīng)過(guò)發(fā)泡成型、噴涂防水防油膠、殺菌包裝等工藝生產(chǎn)出的綠色環(huán)保產(chǎn)品。該綠色產(chǎn)品具有原料可再生、環(huán)境污染小、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn),是塑料產(chǎn)品的最佳替代品。目前,生物質(zhì)全降解一次性餐飲具制品存在著成型機(jī)理不明確、成分配伍不成熟、核心生產(chǎn)裝備不完善、生物質(zhì)全降解材料基礎(chǔ)性能研究較少和國(guó)內(nèi)外缺乏有效的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等問(wèn)題。因此,發(fā)展生物質(zhì)全降解一次性餐飲具制品關(guān)鍵技術(shù)成為當(dāng)前亟需解決的課題。本論文在綜合國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究基礎(chǔ)上,以生物質(zhì)全降解一次性餐飲具制品“成分配伍技術(shù)及成型機(jī)理-成型工藝技術(shù)-產(chǎn)品性能”為主線,對(duì)課題中生物質(zhì)全降解制品成分配伍技術(shù)及成型機(jī)理、成型工藝技術(shù)及成型模具、力學(xué)性能、降解機(jī)理和環(huán)境友好性分析等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了重點(diǎn)研究。 針對(duì)生物質(zhì)全降解一次性餐飲具材料成型機(jī)理、成分配伍方案不成熟問(wèn)題,本文首先以熱力學(xué)理論、高分子理論和膠體與界面化學(xué)理論等為指導(dǎo),提出了生物質(zhì)全降解材料的四步式發(fā)泡機(jī)理,研究了發(fā)泡過(guò)程中發(fā)泡劑的共混、氣泡成核階段、氣泡增長(zhǎng)階段和固化成型階段等四階段相變機(jī)制。其次提出了生物質(zhì)全降解材料均相成核-水橋聯(lián)接成型機(jī)理,研究了成型過(guò)程中纖維、淀粉和添加劑的水橋聯(lián)結(jié)成型機(jī)理及植物纖維在成型過(guò)程中的“巢拱”轉(zhuǎn)變機(jī)制。最后在研究生物質(zhì)全降解制品各原料物理化學(xué)特性的基礎(chǔ)上,初步確定了幾種典型生物質(zhì)全降解一次性餐飲具制品成分配伍技術(shù)方案,為后續(xù)研究提供了理論基礎(chǔ)。 針對(duì)生物全降解制品的成型工藝及成型模具不成熟問(wèn)題,本文首先研究了生物質(zhì)全降解制品的制備過(guò)程及影響制品成型的因素,研究開(kāi)發(fā)了新型模具,研究了生物質(zhì)全降解制品成型工藝參數(shù)選擇原則,并初步開(kāi)發(fā)了幾種典型生物質(zhì)全降解產(chǎn)品的工藝參數(shù)；然后以有限元理論為基礎(chǔ),結(jié)合成型模具的實(shí)際工況,對(duì)模具工作過(guò)程的熱場(chǎng)、熱力耦合場(chǎng)進(jìn)行仿真分析研究,分析了模具工作表面的溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)和應(yīng)變場(chǎng)的工況,為模具結(jié)構(gòu)優(yōu)化和成型參數(shù)的優(yōu)化提供了理論基礎(chǔ)。 針對(duì)生物質(zhì)全降解材料缺乏基礎(chǔ)力學(xué)性能研究的問(wèn)題。本文首先研究了生物質(zhì)全降解材料的微觀組織形式形成機(jī)理,并采用SEM技術(shù)對(duì)生物質(zhì)全降解材料的微觀組織形式進(jìn)行分析。其次,以生物質(zhì)全降解餐盒為研究對(duì)象,通過(guò)力學(xué)性能試驗(yàn),獲得生物質(zhì)全降解材料的力學(xué)性能參數(shù),并利用有限元法對(duì)餐盒進(jìn)行仿真,模擬餐盒在使用過(guò)程中的受壓狀況,確定生物質(zhì)全降解餐盒的應(yīng)力集中情況,并和餐盒在實(shí)驗(yàn)室受壓狀態(tài)下的情況進(jìn)行對(duì)照,驗(yàn)證了計(jì)算機(jī)仿真的正確性,為該產(chǎn)品的使用和運(yùn)輸提供了理論基礎(chǔ)。最后,以《GB/T 18006.1-1999一次性可降解餐飲具通用技術(shù)條件》為標(biāo)準(zhǔn),研究生物質(zhì)全降解餐盒的使用性能,主要包括：質(zhì)量測(cè)定、容積測(cè)定、耐水試驗(yàn)、耐油試驗(yàn)、負(fù)重性能試驗(yàn)、盒蓋折次試驗(yàn)、含水率和跌落實(shí)驗(yàn)等,并與淀粉基塑料餐盒、紙漿模塑餐盒的使用性能進(jìn)行了對(duì)比。 針對(duì)生物質(zhì)全降解制品在自然環(huán)境中的降解機(jī)理問(wèn)題,本文首先提出了生物質(zhì)全降解材料在自然界中的雙階段降解機(jī)理,廢棄制品進(jìn)入到自然環(huán)境中,填埋之前以纖維素光降解和熱降解為主,填埋進(jìn)土壤后以微生物降解和水解為主,最后實(shí)現(xiàn)完全生物降解。然后以霉菌實(shí)驗(yàn)的方法,研究了生物質(zhì)全降解餐盒在整個(gè)降解周期內(nèi)的微生物生長(zhǎng)程度和質(zhì)量損失率,探討了試樣大小、環(huán)境條件對(duì)降解性能的影響,并把這些降解指標(biāo)與作為陽(yáng)性對(duì)照的濾紙和作為陰性對(duì)照的聚乙烯塑料進(jìn)行了對(duì)比分析。同時(shí),還與紙漿模塑餐盒、淀粉基塑料餐盒的降解性能進(jìn)行了對(duì)比。 針對(duì)生物質(zhì)全降解制品缺乏有力環(huán)境友好性評(píng)價(jià)的問(wèn)題,本文首先建立了可降解包裝材料的綠色度評(píng)價(jià)指標(biāo)模型,運(yùn)用全生命周期理論和模糊層次分析對(duì)其進(jìn)行了評(píng)價(jià)和分析；其次,通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查得到定性評(píng)價(jià)后,利用概率統(tǒng)計(jì)的原理對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理,構(gòu)造比較矩陣,并采用和積法計(jì)算最大特征根和特征向量,得到各指標(biāo)的相對(duì)重要度。然后又計(jì)算得到各指標(biāo)相對(duì)于被評(píng)價(jià)產(chǎn)品的綜合重要度。用邏輯推理指派法確定各指標(biāo)的隸屬函數(shù)后,得到該指標(biāo)的隸屬度。根據(jù)各評(píng)價(jià)指標(biāo)的隸屬度和綜合重要度運(yùn)用線形加權(quán)的方法得到的生物質(zhì)全降解可降解包裝材料的綠色度；最后,把6種典型可降解包裝材料和傳統(tǒng)發(fā)泡塑料包裝材料的綠色度進(jìn)行了對(duì)比,認(rèn)為生物質(zhì)類全降解包裝材料具有很好的發(fā)展前景。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TS972.23

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 肖烈;張忠河;何永梅;楊國(guó)峰;尤希鳳;;國(guó)內(nèi)外生物質(zhì)裂解技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2008年36期

2 胡海軍;程光旭;禹盛林;王玉亮;杜阡陌;;一種基于層次分析法的危險(xiǎn)化學(xué)品源安全評(píng)價(jià)綜合模型[J];安全與環(huán)境學(xué)報(bào);2007年03期

3 陳緋;生物降解塑料的研究進(jìn)展[J];鞍山科技大學(xué)學(xué)報(bào);2003年03期

4 趙東,孫艷玲,趙小津;植物秸稈杯型容器成型過(guò)程的計(jì)算機(jī)模擬[J];北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2002年Z1期

5 宋曉利,武軍;增塑劑對(duì)以天然植物纖維類為填料的發(fā)泡緩沖材料性能的影響[J];包裝工程;2005年03期

6 史锃瑛;劉曄;;緩沖包裝材料發(fā)泡機(jī)理及泡體破壞因素的研究[J];包裝工程;2007年07期

7 景全榮;劉壯;高德;;可降解餐具碗壓縮特性及有限元分析[J];包裝工程;2007年09期

8 姜峰;李劍峰;李方義;陳建;魏寶坤;;基于層次分析法的包裝材料綜合效益分析評(píng)價(jià)[J];包裝工程;2007年12期

9 徐鋒;高德;景全榮;;基于有限元法的可降解餐具力學(xué)性能分析[J];包裝工程;2008年10期

10 劉志忱;紙漿模塑機(jī)理及其模具設(shè)計(jì)研究[J];包裝世界;2002年06期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 胡琳娜;玄武巖纖維復(fù)合型體材料及降解機(jī)理研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2003年

2 王向東;不同聚丙烯發(fā)泡體系的擠出發(fā)泡行為研究[D];北京化工大學(xué);2008年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前7條

1 周勝;基于模糊層次分析法的機(jī)電產(chǎn)品綠色度綜合評(píng)價(jià)的研究與實(shí)現(xiàn)[D];浙江大學(xué);2002年

2 佘彬鶯;網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)植物纖維緩沖材料特性的研究[D];福建農(nóng)林大學(xué);2007年

3 焦安勇;基于有限元模擬分析的生物質(zhì)壓縮成型機(jī)的研發(fā)[D];吉林大學(xué);2009年

4 張德智;植物纖維緩沖材料漿料流變特性的研究[D];福建農(nóng)林大學(xué);2009年

5 劉剛;生物質(zhì)全降解制品生產(chǎn)線仿真與優(yōu)化研究[D];山東大學(xué);2010年

6 魯海寧;生物質(zhì)全降解餐飲具模具結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化[D];山東大學(xué);2010年

7 孟憲策;聚碳酸酯和聚乳酸的生命周期評(píng)價(jià)[D];北京工業(yè)大學(xué);2010年

本文編號(hào)：2786900