CN106042575B - 一种具有调湿功能的蜂窝纸板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有调湿功能的蜂窝纸板及其制备方法。包括上面纸、复合蜂窝芯和下面纸；复合蜂窝芯由多个柱状蜂窝孔组成，每个柱状蜂窝孔内均充满发泡调湿材料，复合蜂窝芯的上、下端面分别粘有面纸。制备方法为制备丙烯酸‑丙烯酸钠‑丙烯酰胺溶液；制备魔芋葡甘聚糖‑(丙烯酸+丙烯酸钠)‑丙烯酰胺复合调湿材料；将复合调湿材料填充在下端面已粘接下面纸的柱状蜂窝孔中，一起置于微波炉中进行微波发泡，之后粘接上面纸即得而成。本发明的蜂窝纸板具有调湿功能，能够主动调节内环境湿度，使内环境湿度保持在50%±5%，有效改善传统蜂窝纸板力学性能易受湿度影响的问题，并且原位发泡方式使得蜂窝纸板缓冲性能进一步改善。
Description
技术领域
本发明涉及蜂窝纸板及其制备方法，特别是涉及一种具有调湿功能的蜂窝纸板及其制备方法。
背景技术
蜂窝纸板作为一种结构新颖、质轻价廉、承载和缓冲性能优异的绿色包装材料，受到广泛关注，并已应用于包装、建筑、农业等诸多领域。在蜂窝纸板制造、存储和使用过程中可能会经历复杂多变的温湿度环境。由于纸质包装材料本身固有的吸湿性，使得蜂窝纸板的性能对环境条件，特别是环境湿度的变化颇为敏感，湿度变化会引起蜂窝纸板性能的改变。对纸板含水量的单向调节，即采用涂覆疏水剂等方法降低纸板含水量或采用喷湿等方法提高纸板含水量，都是单向的、非主动调节的方法，都难以使纸板始终保持良好的性能。
发明内容
为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种具有调湿功能的蜂窝纸板及其制备方法，是将调湿材料与蜂窝纸板复合，使得该复合蜂窝纸板兼具缓冲和双向湿度调节功能。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一、一种具有调湿功能的蜂窝纸板：
本发明包括：上面纸、复合蜂窝芯和下面纸；复合蜂窝芯由多个柱状蜂窝孔组成，每个柱状蜂窝孔内均充满发泡调湿材料，复合蜂窝芯的上端面粘有上面纸，复合蜂窝芯的下端面粘有下面纸，每个柱状蜂窝孔的中心孔垂直于上面纸和下面纸。
所述每个柱状蜂窝孔的径向截面的形状是正六边形、三角形、四边形、圆形或楔形。
二、一种具有调湿功能的蜂窝纸板制备方法，该方法的步骤如下：
1)发泡调湿材料，按质量百分比其组分如下：
NaOH 10%-35%；
丙烯酸 10%-35%；
丙烯酰胺 2%-10%；
魔芋葡甘聚糖 1%-3%；
N, N-亚甲基双丙烯酰胺 0.5%-5%；
司班-60 1%-4%；
过硫酸钾 1%-4%；
其余为水；
2) 制备丙烯酸-丙烯酸钠-丙烯酰胺溶液；
3)制备魔芋葡甘聚糖-(丙烯酸+丙烯酸钠)-丙烯酰胺复合调湿材料；
4) 在柱状蜂窝孔的下端面粘接下面纸，然后将步骤3)制得的复合调湿材料填充至边长为6mm～10 mm的柱状蜂窝孔中，一起放置在微波炉中，调制微波加热时间为1分钟～3分钟和功率为70w～210w，使凝胶状的复合调湿材料发泡，最后粘接上面纸，即可得到具有调湿功能的蜂窝纸板。
本发明具有的有益效果是：
本发明正是因为复合调湿材料以原位发泡方式填充于蜂窝纸板，使得蜂窝纸板具有调湿功能，能够主动调节包装内空间环境湿度，使其保持在（50±5）%RH，有效改善了蜂窝纸板受湿度影响的问题，并且原位发泡方式使得蜂窝纸板的缓冲性能进一步改善。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的复合蜂窝芯的柱状蜂窝孔的结构示意图。
图3是不同孔径边长未填充的蜂窝纸板的静态压缩试验图。
图4是不同孔径边长制得的具有调湿功能的蜂窝纸板的静态压缩试验图。
图5是本发明的蜂窝纸板放湿平衡湿度图。
图6是本发明的蜂窝纸板吸湿平衡湿度图。
图中：1、上面纸，2、复合蜂窝芯，3、下面纸，2-1、柱状蜂窝孔，2-2、发泡调湿材料。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步的说明。
如图1和图2所示，本发明包括：上面纸1、复合蜂窝芯2和下面纸3；复合蜂窝芯2由多个柱状蜂窝孔2-1组成，每个柱状蜂窝孔2-1内均充满发泡调湿材料2-2，复合蜂窝芯2的上端面粘有上面纸1，复合蜂窝芯2的下端面粘有下面纸3，每个柱状蜂窝孔2-1的中心孔垂直于上面纸1和下面纸3。
所述每个柱状蜂窝孔2-1的径向截面的形状是正六边形、三角形、四边形、圆形或楔形。
该方法的步骤如下：
1)发泡调湿材料，按质量百分比其组分如下：
NaOH 10%-35%；
丙烯酸 10%-35%；
丙烯酰胺 2%-10%；
魔芋葡甘聚糖 1%-3%；
N , N-亚甲基双丙烯酰胺 0.5%-5%；
司班-60 1%-4%；
过硫酸钾 1%-4%；
其余为水；
2)制备丙烯酸-丙烯酸钠-丙烯酰胺溶液；
3)制备魔芋葡甘聚糖-(丙烯酸+丙烯酸钠)-丙烯酰胺复合调湿材料；
4) 在柱状蜂窝孔的下端面粘接下面纸，然后将步骤3)制得的复合调湿材料填充至边长为6mm～10 mm的柱状蜂窝孔中，一起放置在微波炉中，调制微波加热时间为1分钟～3分钟和功率为70w～210w，使凝胶状的复合调湿材料发泡，最后粘接上面纸，即可得到具有调湿功能的蜂窝纸板。
所述丙烯酸-丙烯酸钠-丙烯酰胺溶液制备方法：配置成浓度为 10%-35 %的 NaOH溶液，在常温和电磁搅拌下，将配好的10%-35 %NaOH 溶液滴加入10%-35 %丙烯酸中，然后，按照(丙烯酸+丙烯酸钠)：丙烯酰胺= 4:1 的质量比的丙烯酰胺并加入到上述(丙烯酸+丙烯酸钠)溶液中，不断搅拌至丙烯酰胺完全溶解。
所述魔芋葡甘聚糖-(丙烯酸+丙烯酸钠)-丙烯酰胺复合调湿材料制备方法：称取1%-3%的魔芋葡甘聚糖，加入(丙烯酸+丙烯酸钠)-丙烯酰胺的混合溶液中，而后继续搅拌10 min，使魔芋葡甘聚糖均匀混合在溶液中，然后称取0.5%-5%的 N , N-亚甲基双丙烯酰胺作为交联剂，加入上述均匀混合溶液中，继续搅拌 10 min；与此同时，称取1%-4%的司班-60作为分散剂，继续搅拌 10 min，称取1%-4%的过硫酸钾作为引发剂，继续搅拌 10min。
实施例1：
1)制备丙烯酸-丙烯酸钠-丙烯酰胺溶液：
配置成浓度为 35 %的 NaOH溶液，在常温和电磁搅拌下，用滴管将配好的 NaOH溶液缓慢滴加入10%的丙烯酸中，然后，按照（丙烯酸+丙烯酸钠）：丙烯酰胺= 4:1 的质量比称取定量的丙烯酰胺并加入到上述丙烯酸（钠）溶液中，不断搅拌至丙烯酰胺完全溶解。
2)制备魔芋葡甘聚糖-（丙烯酸+丙烯酸钠）-丙烯酰胺复合调湿材料：
称取0.1g的魔芋葡甘聚糖，加入上述混合溶液中，搅拌 10 min，使魔芋葡甘聚糖均匀混合在溶液中，加入0.05g的 N , N-亚甲基双丙烯酰胺作为交联剂，继续搅拌 10min。加入0.1g的司班-60 作为分散剂和0.1g的过硫酸钾作为引发剂。
3)制备具有调湿功能的蜂窝纸板：
在由多个边长为6mm的正六边形柱状蜂窝孔2-1组成的芯层下端面粘接下面纸3，将步骤2)制得的复合调湿材料填充至上述柱状蜂窝孔2-1中，然后放入微波炉中，调制微波加热时间为1min和功率为70w，使凝胶状的复合调湿材料在柱状蜂窝孔中原位发泡，发泡完成后，在复合蜂窝芯2的上端面粘贴上面纸1，从而得到具有调湿功能的蜂窝纸板。
实施例2：
1)制备丙烯酸-丙烯酸钠-丙烯酰胺溶液：
配置成浓度为10 %的 NaOH溶液，在常温和电磁搅拌下，用滴管将配好的 NaOH 溶液缓慢滴加入35%丙烯酸中，然后，按照（丙烯酸+丙烯酸钠）：丙烯酰胺= 4:1 的质量比称取定量的丙烯酰胺并加入到上述丙烯酸（钠）溶液中，不断搅拌至丙烯酰胺完全溶解。
2)制备魔芋葡甘聚糖-（丙烯酸+丙烯酸钠）-丙烯酰胺复合调湿材料：
称取0.3g的魔芋葡甘聚糖，加入上述混合溶液中，搅拌 10 min，使魔芋葡甘聚糖均匀混合在溶液中，加入0.5g的 N , N-亚甲基双丙烯酰胺作为交联剂，继续搅拌 10 min。加入0.5g的司班-60 作为分散剂和0.32g的过硫酸钾作为引发剂。
3)制备具有调湿功能的蜂窝纸板：
在由多个边长为8mm的正六边形柱状蜂窝孔2-1组成的芯层下端面粘接下面纸3，将步骤2)制得的复合调湿材料填充至上述柱状蜂窝孔2-1中，然后放入微波炉中，调制微波加热时间为2min和功率为122.5w，使凝胶状的复合调湿材料在柱状蜂窝孔中原位发泡，发泡完成后，在复合蜂窝芯2的上端面粘贴上面纸1，从而得到具有调湿功能的蜂窝纸板。
实施例3：
1)制备丙烯酸-丙烯酸钠-丙烯酰胺溶液：
配置成浓度为 35 %的 NaOH溶液，在常温和电磁搅拌下，用滴管将配好的 NaOH溶液缓慢滴加入20%丙烯酸中，然后，按照（丙烯酸+丙烯酸钠）：丙烯酰胺= 4:1 的质量比称取定量的丙烯酰胺并加入到上述丙烯酸（钠）溶液中，不断搅拌至完全溶解。
2)制备魔芋葡甘聚糖-（丙烯酸+丙烯酸钠）-丙烯酰胺复合调湿材料：
称取0.2g的魔芋葡甘聚糖，加入上述混合溶液中，搅拌 10 min，使魔芋葡甘聚糖均匀混合在溶液中，加入0.3g的 N , N-亚甲基双丙烯酰胺作为交联剂，继续搅拌 10 min。加入0.5g的司班-60 作为分散剂和0.4g的过硫酸钾作为引发剂。
3)制备具有调湿功能的蜂窝纸板：
在由多个边长为10mm的正六边形柱状蜂窝孔2-1组成的芯层下端面粘接下面纸3，将步骤2)制得的复合调湿材料填充至上述柱状蜂窝孔2-1中，然后放入微波炉中，调制微波加热时间为3min和功率为210w，使凝胶状的复合调湿材料在柱状蜂窝孔中原位发泡，发泡完成后，在复合蜂窝芯2的上端面粘贴上面纸1，从而得到具有调湿功能的蜂窝纸板。
如图3和图4所示，分别为不同尺寸未填充的原蜂窝纸板和填充后具有调湿功能的蜂窝纸板的静态压缩应力-应变曲线图。
从图3中可看出，未填充的原蜂窝纸板的静态压缩应力-应变曲线可分成四个阶段：弹性阶段、屈服阶段、平台阶段和密实化阶段。初始弹性阶段的结束后，由于胞壁的屈曲失稳，载荷迅速下降，因此在应力-应变曲线的弹性阶段和屈服阶段交界处形成一个“尖峰”，这个尖峰说明蜂窝纸板必须经历较高的初始峰值载荷之后方能进入真正起吸能作用的平台区；随着压力的增加，蜂窝胞壁开始发生渐进叠缩，在相当长的变形过程中，随着应变的增加，应力基本上保持不变，表明该阶段蜂窝纸板能够在近乎恒定的应力水平下持续稳定的吸收能量。随着压力的进一步增加，蜂窝纸板进入密实化阶段，应力急剧上升，这个阶段表明缓冲包装材料的孔隙几近压实。由图3可以看出，其他条件相同时，蜂窝孔边长越小，应力平台越高，能量吸收性能也越好。
从图4中可看出，填充后具有调湿功能的蜂窝纸板的压缩应力应变曲线上不存在由于屈曲失稳而形成的“尖峰”，填充后的蜂窝纸板在短暂的弹性变形之后就进入稳定吸收冲击能量的平台区，更有利于保护被包装物。同时，由图4还可以看出，填充后的蜂窝纸板的平台应力是未填充蜂窝纸板的近20倍，缓冲吸能性能得到了大幅提升。
如图5和图6所示，当内空间环境湿度较低时，发泡调湿材料能够主动放湿，并在80min内将密闭容器内的相对湿度由30%调节到55%，并保持在55%的相对湿度；而当内空间环境湿度较高时，发泡调湿材料又能够主动吸湿， 2个小时内密闭空间的湿度变化很快，随着时间推移，大约11个小时之后能将内空间环境湿度调节到50%，并保持在50%的相对湿度。
综合图5和图6可知，发泡调湿材料可以主动调节内空间的湿度，使内空间相对湿度保持在（50±5）% RH，可有效解决某些高精度仪器受环境湿度影响的问题。
Claims (2)
1.一种具有调湿功能的蜂窝纸板的制备方法，该蜂窝纸板，包括：上面纸(1)、复合蜂窝芯(2)和下面纸(3)；复合蜂窝芯(2)由多个柱状蜂窝孔(2-1)组成，每个柱状蜂窝孔(2-1)内均充满发泡调湿材料(2-2)，复合蜂窝芯(2)的上端面粘有上面纸(1)，复合蜂窝芯(2)的下端面粘有下面纸(3)，每个柱状蜂窝孔(2-1)的中心孔垂直于上面纸(1)和下面纸(3)；
其特征在于：该蜂窝纸板的制备方法的步骤如下：
1)发泡调湿材料的原料，按质量百分比其组分如下：
NaOH 10%-35%；
丙烯酸 10%-35%；
丙烯酰胺 2%-10%；
魔芋葡甘聚糖 1%-3%；
N, N-亚甲基双丙烯酰胺 0.5%-5%；
司班-60 1%-4%；
过硫酸钾 1%-4%；
其余为水；
2)制备丙烯酸-丙烯酸钠-丙烯酰胺溶液；
3)制备魔芋葡甘聚糖-丙烯酸+丙烯酸钠-丙烯酰胺复合调湿材料；
4)在柱状蜂窝孔的下端面粘接下面纸，然后将步骤3)制得的复合调湿材料填充至边长为6mm～10 mm的柱状蜂窝孔中，一起放置在微波炉中，调制微波加热时间为1分钟～3分钟和功率为70w～210w，使凝胶状的复合调湿材料发泡，最后粘接上面纸，即可得到具有调湿功能的蜂窝纸板。
2.根据权利要求1所述的一种具有调湿功能的蜂窝纸板的制备方法，其特征在于：所述每个柱状蜂窝孔(2-1)的径向截面的形状是正六边形、三角形、四边形、圆形或楔形。
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