一种竹纤维梯度密度发泡缓冲包装材料及其制备方法
阅读：1074发布：2020-06-27
专利汇可以提供一种竹纤维梯度密度发泡缓冲包装材料及其制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种竹 纤维 梯度 密度 发泡缓冲 包装 材料制备方法，其原料组份及重量比为：竹纤维3-7克， 淀粉 5-15克， 碳 酸氢铵3-7克，丙三醇0-7毫升， 水 7.5-22.5毫升；具体制备步骤包括竹浆纤维原料的烘干、 粉碎 、清洗、干燥后加入丙三醇和淀粉胶黏剂搅拌均匀，加入不同 质量 的发泡剂碳酸氢铵并继续搅拌均匀制得混合物料，按照设定的密度梯度逐层放入模具中并 压实 整平；将所述模具连同所述混合物料一起放入电 蒸锅 内，利用 蒸汽 热量发泡，冷却脱模干燥。本发明加工成本低廉，在要求兼具低密度、高机械性能和低成本的设计中有较多的应用。，下面是一种竹纤维梯度密度发泡缓冲包装材料及其制备方法专利的具体信息内容。
1.一种竹纤维梯度密度发泡缓冲包装材料制备方法，其特征在于，
其原料组份及重量比为：竹纤维3-7克，淀粉5-15克，碳酸氢铵3-7克，丙三醇0-7毫升，水7.5-22.5毫升；
具体制备步骤如下：
步骤一，将竹浆纤维原料置于鼓风干燥箱中烘干，然后使用粉碎机对所述竹浆纤维原料进行粉碎处理，再置于氢氧化钠溶液中浸泡后清洗至中性，室温下干燥制得竹浆纤维；
步骤二，将淀粉置于水中搅拌均匀并糊化，制得胶黏剂；
步骤三，取至少3份所述胶黏剂分别加入所述竹浆纤维和丙三醇搅拌均匀；分别加入不同质量的发泡剂碳酸氢铵并继续搅拌均匀制得至少3份混合物料；
步骤四，将所述至少3份混合物料按照不同的碳酸氢铵加入量分层叠放，一起放入模具中并压实整平；将所述模具连同所述混合物料一起放入电蒸锅内，利用蒸汽热量发泡；
步骤五，待所述混合物料发泡完全后取出冷却脱模制得半成品；再将所述半成品放入鼓风干燥箱中烘干，去除表面多余的水分，再取出置于通风处干燥，制得包含至少3个分层的竹纤维梯度密度发泡缓冲包装材料，所述各分层的材料密度沿厚度方向呈梯度变化；所述各分层内部竹纤维之间具有均匀而密集的孔洞结构。
2.如权利要求1所述竹纤维梯度密度发泡缓冲包装材料制备方法，其特征在于，所述各分层的材料密度沿厚度方向逐层增加或减少。
3.如权利要求1所述竹纤维梯度密度发泡缓冲包装材料制备方法，其特征在于，所述各分层的材料密度沿厚度中心向两边对称地逐层增加或减少。
4.如权利要求1所述竹纤维梯度密度发泡缓冲包装材料制备方法，其特征在于，其原料组份及重量比分别为：竹纤维3克，淀粉6克，碳酸氢铵2-4克，丙三醇3毫升，水9毫升。
5.如权利要求1所述竹纤维梯度密度发泡缓冲包装材料制备方法，其特征在于，所述步骤一中，所述鼓风干燥箱的烘干温度为75℃，烘干时间为2小时；所述粉碎机的转速为25000转/分钟，粉碎时间为20秒。
6.如权利要求1所述竹纤维梯度密度发泡缓冲包装材料制备方法，其特征在于，所述步骤一中，氢氧化钠溶液的质量分数为7％，浸泡时间为2小时。
7.如权利要求1所述竹纤维梯度密度发泡缓冲包装材料制备方法，其特征在于，所述步骤四中，所述电蒸锅内的蒸汽温度为100℃，发泡时间为20分钟。
8.如权利要求1所述竹纤维梯度密度发泡缓冲包装材料制备方法，其特征在于，所述步骤五中，所述鼓风干燥箱的烘干温度为65℃，烘干时间为20分钟。
9.如权利要求1所述竹纤维梯度密度发泡缓冲包装材料制备方法，其特征在于，所述淀粉为小麦淀粉、玉米淀粉、马铃薯淀粉、红薯淀粉、木薯淀粉的一种或任意几种的混合物。
一种竹纤维梯度密度发泡缓冲包装材料及其制备方法
技术领域
背景技术
[0002] 泡沫塑料普遍应用带来的白色污染和石油匮乏正日益受到社会广泛关注，开发新型可降解绿色包装材料成为当前的研究热点。淀粉和植物纤维都是可降解材料研究和应用的重要原料。以天然淀粉或改性淀粉为基体，添加发泡剂/发泡助剂及其他助剂制备的发泡材料，存在材料表面粗糙、膨胀率低、回弹性差等问题，通过添加各种增强纤维制备的纤维/淀粉发泡复合材料可以克服上述缺陷，目前国内外学者已经对采用玉米秸秆、废纸纤维、蔗渣、黄麻/亚麻纤维、杂交狼尾草、中药残渣等为原料制备各种淀粉/纤维复合发泡缓冲材料的配方、工艺及性能进行了研究。竹纤维是植物纤维中的一大类，可作为增强体系制备发泡缓冲材料。CN109734987已经公开了一种竹纤维微孔发泡材料及其制造方法。
[0003] 但是在这种方法中，制备和研究的竹纤维发泡缓冲材料都是均一密度的，侧重研究材料整体密度对性能的影响。近些年，随着功能梯度概念的出现，研究已经发现如果材料的某个要素(组成、结构)沿厚度方向由一侧向另一侧呈连续梯度变化时，材料的性质和功能也会呈现出梯度变化。而且发现由于发泡体密度的梯度分布，使其性能优于均一密度发泡材料，并且加工成本低廉，在要求兼具低密度、高机械性能和低成本的设计中有较多的应用。
发明内容
[0004] 本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
[0005] 本发明的目的在于提供一种竹纤维梯度密度发泡缓冲包装材料的制备方法，由该方法制备的竹纤维缓冲包装材料的密度沿厚度方向由一侧向另一侧呈连续梯度变化，从而重量更轻，性质和功能优于均一密度发泡材料。
[0006] 为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种竹纤维梯度密度发泡缓冲包装材料制备方法，其原料组份及重量比为：竹纤维3-7克，淀粉5-15克，碳酸氢铵3-7克，丙三醇0-7毫升，水 7.5-22.5毫升；
[0007] 具体制备步骤如下：
[0009] 步骤二，将淀粉置于水中搅拌均匀并糊化，制得胶黏剂；
[0010] 步骤三，取至少3份所述胶黏剂分别加入所述竹浆纤维和丙三醇搅拌均匀；分别加入不同质量的发泡剂碳酸氢铵并继续搅拌均匀制得至少3份混合物料；
[0012] 步骤五，待所述混合物料发泡完全后取出冷却脱模制得半成品；再将所述半成品放入鼓风干燥箱中烘干，去除表面多余的水分，再取出置于通风处干燥，制得包含至少3个分层的竹纤维梯度密度发泡缓冲包装材料，所述各分层的材料密度沿厚度方向呈梯度变化；所述各分层内部竹纤维之间具有均匀而密集的孔洞结构。
[0013] 优选的是，其中所述各分层的材料密度沿厚度方向逐层增加或减少。
[0014] 优选的是，其中所述各分层的材料密度沿厚度中心向两边对称地逐层增加或减少。
[0015] 优选的是，其原料组份及重量比分别为：竹纤维3克，淀粉6 克，碳酸氢铵2-4克，丙三醇3毫升，水9毫升。
[0016] 优选的是，其中所述步骤一中，所述鼓风干燥箱的烘干温度为 75℃，烘干时间为2小时，所述粉碎机的转速为25000转/分钟，粉碎时间为20秒。
[0017] 优选的是，其中所述步骤一中，氢氧化钠溶液的质量分数为7％，浸泡时间为2小时。
[0018] 优选的是，其中所述步骤四中，所述电蒸锅内的蒸汽温度为 100℃，发泡时间为20分钟。
[0019] 优选的是，其中所述步骤五中，所述鼓风干燥箱的烘干温度为 65℃，烘干时间为20分钟。
[0021] 本发明至少包括以下有益效果：由于采用来源更为广泛的竹纤维为主要原料，使用无机发泡剂、利用简单工艺制备出的具有梯度密度的竹纤维发泡缓冲材料，其力学性能和能量吸收性能优于传统的均一密度竹纤维发泡缓冲材料，而且还可根据实际需要设计梯度密度和构型，实现力学性能的定制。加工成本低廉，在要求兼具低密度、高机械性能和低成本的设计中有较多的应用。
[0024] 图2为本发明实施例1、实施例2、实施例3与实施例4所得对称型梯度密度竹纤维发泡材料的应力-应变曲线；
[0025] 图3为本发明实施例1所得对称型梯度密度竹纤维发泡材料、实施例5和实施例6所得非对称型梯度密度竹纤维发泡材料与对比例7、对比例8所得均一密度竹纤维发泡材料的应力-应变曲线；
[0026] 图4为本发明对比例7所得的均一密度竹纤维发泡材料的切面视图。
具体实施方式
[0028] 应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
[0029] 实施例1
[0030] 将竹浆纤维原料放入鼓风干燥箱中于75℃烘干2小时后，使用粉碎机对纤维进行粉碎处理，转速25000转/分钟，粉碎时间为20秒。利用质量分数为7％的氢氧化钠溶液浸泡竹浆纤维原料2小时后清洗至中性，室温下干燥后，取三份3克竹浆纤维待用；称取三份6克的淀粉，量取三份9毫升的水，将三份淀粉分别置于三份水中搅拌均匀成为糊状；向上述三份预糊化后的胶黏剂中依次加入竹浆纤维3克、丙三醇3毫升，搅拌均匀；向上述三份混合物料中分别加入3克、2 克、3克的发泡剂碳酸氢铵并搅拌均匀；将上述三份混合物料按照发泡剂加入量为3克的一份置于底层，发泡剂加入量为2克的一份置于中间层，发泡剂加入量为3克的一份置于顶层的顺序排列，将其放入圆柱形模具中并压实整平；将模具连同发泡原料一起放入电蒸锅内，利用蒸汽热量在100℃下发泡20分钟；待混合物料发泡完全后取出，冷却脱模；脱模后，再将半成品放入鼓风干燥箱中，在65℃条件下干燥20分钟，去除其表面多余的水分，再取出置于通风处干燥，即可得到编号为SD 3-2-3的对称梯度密度竹纤维发泡材料。
[0031] 实施例2
[0032] 将竹浆纤维原料放入鼓风干燥箱中于75℃烘干2小时后，使用粉碎机对纤维进行粉碎处理，转速25000转/分钟，粉碎时间为20秒。利用质量分数为7％的氢氧化钠溶液浸泡竹浆纤维原料2小时后清洗至中性，室温下干燥后，取三份3克竹浆纤维待用；称取三份6克的淀粉，量取三份9毫升的水，将三份淀粉分别置于三份水中搅拌均匀成为糊状；向上述三份预糊化后的胶黏剂中依次加入竹浆纤维3克、丙三醇3毫升，搅拌均匀；向上述三份混合物料中分别加入2克、3 克、2克的发泡剂碳酸氢铵并搅拌均匀；将上述三份混合物料按照发泡剂加入量为2克的一份置于底层，发泡剂加入量为3克的一份置于中间层，发泡剂加入量为2克的一份置于顶层的顺序排列，将其放入圆柱形模具中并压实整平；将模具连同发泡原料一起放入电蒸锅内，利用蒸汽热量在100℃下发泡20分钟；待混合物料发泡完全后取出，冷却脱模；脱模后，再将半成品放入鼓风干燥箱中，在65℃条件下干燥20分钟，去除其表面多余的水分，再取出置于通风处干燥，即可得到编号为SD 2-3-2的对称梯度密度竹纤维发泡材料。
[0033] 实施例3
[0034] 将竹浆纤维原料放入鼓风干燥箱中于75℃烘干2小时后，使用粉碎机对纤维进行粉碎处理，转速25000转/分钟，粉碎时间为20秒。利用质量分数为7％的氢氧化钠溶液浸泡竹浆纤维原料2小时后清洗至中性，室温下干燥后，取三份3克竹浆纤维待用；称取三份6克的淀粉，量取三份9毫升的水，将三份淀粉分别置于三份水中搅拌均匀成为糊状；向上述三份预糊化后的胶黏剂中依次加入竹浆纤维3克、丙三醇3毫升，搅拌均匀；向上述三份混合物料中分别加入3克、1.5 克、3克的发泡剂碳酸氢铵并搅拌均匀；将上述三份混合物料按照发泡剂加入量为3克的一份置于底层，发泡剂加入量为1.5克的一份置于中间层，发泡剂加入量为3克的一份置于顶层的顺序排列，将其放入圆柱形模具中并压实整平；将模具连同发泡原料一起放入电蒸锅内，利用蒸汽热量在100℃下发泡20分钟；待混合物料发泡完全后取出，冷却脱模；脱模后，再将半成品放入鼓风干燥箱中，在65℃条件下干燥20分钟，去除其表面多余的水分，再取出置于通风处干燥，即可得到编号为SD 3-1.5-3的对称梯度密度竹纤维发泡材料。
[0035] 实施例4
[0036] 将竹浆纤维原料放入鼓风干燥箱中于75℃烘干2小时后，使用粉碎机对纤维进行粉碎处理，转速25000转/分钟，粉碎时间为20秒。利用质量分数为7％的氢氧化钠溶液浸泡竹浆纤维原料2小时后清洗至中性，室温下干燥后，取三份3克竹浆纤维待用；称取三份6克的淀粉，量取三份9毫升的水，将三份淀粉分别置于三份水中搅拌均匀成为糊状；向上述三份预糊化后的胶黏剂中依次加入竹浆纤维3克、丙三醇3毫升，搅拌均匀；向上述三份混合物料中分别加入1.5克、3克、1.5克的发泡剂碳酸氢铵并搅拌均匀；将上述三份混合物料按照发泡剂加入量为1.5克的一份置于底层，发泡剂加入量为3克的一份置于中间层，发泡剂加入量为1.5克的一份置于顶层的顺序排列，将其放入圆柱形模具中并压实整平；将模具连同发泡原料一起放入电蒸锅内，利用蒸汽热量在100℃下发泡20分钟；待混合物料发泡完全后取出，冷却脱模；脱模后，再将半成品放入鼓风干燥箱中，在 65℃条件下干燥20分钟，去除其表面多余的水分，再取出置于通风处干燥，即可得到编号为SD 1.5-3-1.5的对称梯度密度竹纤维发泡材料。
[0037] 实施例5
[0038] 将竹浆纤维原料放入鼓风干燥箱中于75℃烘干2小时后，使用粉碎机对纤维进行粉碎处理，转速25000转/分钟，粉碎时间为20秒。利用质量分数为7％的氢氧化钠溶液浸泡竹浆纤维原料2小时后清洗至中性，室温下干燥后，取三份3克竹浆纤维待用；称取三份6克的淀粉，量取三份9毫升的水，将三份淀粉分别置于三份水中搅拌均匀成为糊状；向上述三份预糊化后的胶黏剂中依次加入竹浆纤维3克、丙三醇3毫升，搅拌均匀；向上述三份混合物料中分别加入1克、2 克、3克的发泡剂碳酸氢铵并搅拌均匀；将上述三份混合物料按照发泡剂加入量为1克的一份置于底层，发泡剂加入量为2克的一份置于中间层，发泡剂加入量为3克的一份置于顶层的顺序排列，将其放入圆柱形模具中并压实整平；将模具连同发泡原料一起放入电蒸锅内，利用蒸汽热量在100℃下发泡20分钟；待混合物料发泡完全后取出，冷却脱模；脱模后，再将半成品放入鼓风干燥箱中，在65℃条件下干燥20分钟，去除其表面多余的水分，再取出置于通风处干燥，即可得到编号为AD 1-2-3的非对称梯度密度竹纤维发泡材料。
[0039] 实施例6
[0040] 将竹浆纤维原料放入鼓风干燥箱中于75℃烘干2小时后，使用粉碎机对纤维进行粉碎处理，转速25000转/分钟，粉碎时间为20秒。利用质量分数为7％的氢氧化钠溶液浸泡竹浆纤维原料2小时后清洗至中性，室温下干燥后，取三份3克竹浆纤维待用；称取三份6克的淀粉，量取三份9毫升的水，将三份淀粉分别置于三份水中搅拌均匀成为糊状；向上述三份预糊化后的胶黏剂中依次加入竹浆纤维3克、丙三醇3毫升，搅拌均匀；向上述三份混合物料中分别加入3克、2 克、1克的发泡剂碳酸氢铵并搅拌均匀；将上述三份混合物料按照发泡剂加入量为3克的一份置于底层，发泡剂加入量为2克的一份置于中间层，发泡剂加入量为1克的一份置于顶层的顺序排列，将其放入圆柱形模具中并压实整平；将模具连同发泡原料一起放入电蒸锅内，利用蒸汽热量在100℃下发泡20分钟；待混合物料发泡完全后取出，冷却脱模；脱模后，再将半成品放入鼓风干燥箱中，在65℃条件下干燥20分钟，去除其表面多余的水分，再取出置于通风处干燥，即可得到编号为AD 3-2-1的非对称梯度密度竹纤维发泡材料。
[0041] 对比例7
[0042] 将竹浆纤维原料放入鼓风干燥箱中于75℃烘干2小时后，使用粉碎机对纤维进行粉碎处理，转速25000转/分钟，粉碎时间为20秒。利用质量分数为7％的氢氧化钠溶液浸泡竹浆纤维原料2小时后清洗至中性，室温下干燥后，取3克竹浆纤维待用；称取6克的淀粉，量取9毫升的水，将淀粉置于水中搅拌均匀成为糊状；向上述预糊化后的胶黏剂中依次加入竹浆纤维3克、丙三醇3毫升，搅拌均匀；向上述混合物料中加入3克发泡剂碳酸氢铵并搅拌均匀后放入圆柱形模具中，并将其压实整平；将模具连同发泡原料一起放入电蒸锅内，利用蒸汽热量在100℃下发泡20分钟；待混合物料发泡完全，将其取出，冷却脱模；脱模后，再将半成品放入鼓风干燥箱中，在65℃条件下干燥20分钟，去除其表面多余的水分，再取出置于通风处干燥，即可得到编号为UD-3的均一密度竹纤维发泡材料。
[0043] 对比例8
[0044] 将竹浆纤维原料放入鼓风干燥箱中于75℃烘干2小时后，使用粉碎机对纤维进行粉碎处理，转速25000转/分钟，粉碎时间为20秒。利用质量分数为7％的氢氧化钠溶液浸泡竹浆纤维原料2小时后清洗至中性，室温下干燥后，取3克竹浆纤维待用；称取6克的淀粉，量取9毫升的水，将淀粉置于水中搅拌均匀成为糊状；向上述预糊化后的胶黏剂中依次加入竹浆纤维3克、丙三醇3毫升，搅拌均匀；向上述混合物料中加入2克发泡剂碳酸氢铵并搅拌均匀后放入圆柱形模具中，并将其压实整平；将模具连同发泡原料一起放入电蒸锅内，利用蒸汽热量在100℃下发泡20分钟；待混合物料发泡完全，将其取出，冷却脱模；脱模后，再将半成品放入鼓风干燥箱中，在65℃条件下干燥20分钟，去除其表面多余的水分，再取出置于通风处干燥，即可得到编号为UD-2的均一密度竹纤维发泡材料。
[0045] 由图1可以看出，就均一密度竹纤维发泡缓冲材料而言，发泡倍率低(编号为UD-2，▼)的竹纤维发泡缓冲材料在经历短暂的弹性变形阶段后，很快进入塑性变形区，应力随应变增加而快速增加，在应变率30％左右就完全压实进入密实化阶段，而发泡倍率高(编号为 UD-3，▲)的竹纤维发泡缓冲材料的塑性变形区更长，而且在塑性变形区应力随应变的变化更缓，虽然编号为UD-3的发泡材料的塑性区应力平台低于编号为UD-2的发泡材料，但前者的密实化应变率增加到45％左右，更有利于吸收能量，缓和冲击；这是因为发泡倍率高的材料泡孔丰富，泡孔和孔壁的变形可以吸收大量的能量，而发泡倍率低的材料泡孔较少，材料的变形空间有限，冲程效率和吸收能量都比较低。
[0046] 就对称型梯度密度竹纤维发泡缓冲材料而言，SD 2-3-2型发泡材料(●)的平台应力略低于SD 3-2-3型发泡材料(■)，但前者的密实化应变率明显高于后者，因此SD 2-3-2型发泡材料的冲程效率和能量吸收能力是最好的。也就是说，对于对称型梯度密度竹纤维发泡材料而言，表皮层密度高而中心层密度低的发泡材料更有利于承载和缓冲吸能。这是因为对于承受面外载荷的多层结构而言，承受载荷和变形吸能的主要是中心层，中心层的密度低则发泡倍率高，泡孔丰富，有利于缓冲吸能，而表皮层密度高则比较致密，有利于保护中心层。
[0047] 两组对称型梯度密度竹纤维发泡缓冲材料的应力-应变曲线均较两组均一密度竹纤维缓冲材料的应力-应变曲线靠右，对称型梯度密度竹纤维发泡缓冲材料的应力平台也较均一密度竹纤维发泡缓冲材料的应力平台更长更平坦，并且密实化应变率显著增加，从而吸收的能量有明显提高。这也就意味着，对称型梯度密度的竹纤维发泡缓冲材料，无论是表皮层密度高中心层密度低还是表皮层密度低中心层密度高，其缓冲吸能性能均优于对应均一密度的发泡缓冲材料。
[0048] 图2所示为四组对称型梯度密度竹纤维缓冲材料，他们的差异是两组材料(编号为SD 3-1.5-3和编号为SD 1.5-3-1.5)其表皮层和中心层密度差异较大，而另外两组材料(编号为SD 3-2-3和编号为SD 2-3-2)的表皮层和中心层密度差异较小。
[0049] 对比图2中编号为SD 3-1.5-3的梯度密度竹纤维发泡缓冲材料的应力-应变曲线(■)与编号为SD 1.5-3-1.5的梯度密度竹纤维发泡缓冲材料的应力-应变曲线(●)可以看出，表皮层密度高而中心层密度低的材料的能量吸收能力优于表皮层密度低而中心层密度高的材料；而对比编号为SD 3-2-3的梯度密度竹纤维发泡缓冲材料的应力-应变曲线(▲)与编号为SD 2-3-2的梯度密度竹纤维发泡缓冲材料的应力-应变曲线(▼)也可以发现相同的规律。但是，编号为SD 3-1.5-3 的梯度密度竹纤维发泡缓冲材料与编号为SD 1.5-3-1.5的梯度密度竹纤维发泡缓冲材料的能量吸收性能差异不显著，而编号为SD 2-3-2 的梯度密度竹纤维发泡缓冲材料的密实化应变率和能量吸收则明显优于编号为SD 3-2-3的梯度密度竹纤维发泡缓冲材料。
[0050] 图2中，编号为SD 3-1.5-3的梯度密度竹纤维发泡缓冲材料与编号为SD 3-2-3的梯度密度竹纤维发泡缓冲材料是表皮层密度相同而中心层密度不同的两组材料，编号为SD 3-2-3的梯度密度竹纤维发泡缓冲材料应力-应变曲线(▲)与编号为SD 3-1.5-3的梯度密度竹纤维发泡缓冲材料的应力-应变曲线(■)趋势几乎相同，但前者更靠右靠下，两种材料的能量吸收性能相当；编号为SD 1.5-3-1.5的梯度密度竹纤维发泡缓冲材料与编号为SD
2-3-2的梯度密度竹纤维发泡缓冲材料是中心层密度相同而表皮层密度不同的两组材料，但编号为 SD 2-3-2的梯度密度竹纤维发泡缓冲材料的密实化应变率和能量吸收较编号为SD 1.5-3-1.5的梯度密度竹纤维发泡缓冲材料有明显提高。这也就意味着，同样是对称型结构，表皮层密度变化对整体结构能量吸收能力的影响要比中心层密度变化的影响更显著。
2-3-2的梯度密度竹纤维发泡缓冲材料是中心层密度相同而表皮层密度不同的两组材料，但编号为 SD 2-3-2的梯度密度竹纤维发泡缓冲材料的密实化应变率和能量吸收较编号为SD 1.5-3-1.5的梯度密度竹纤维发泡缓冲材料有明显提高。这也就意味着，同样是对称型结构，表皮层密度变化对整体结构能量吸收能力的影响要比中心层密度变化的影响更显著。
[0051] 图3所示为编号为AD 1-2-3(■)与编号为AD 3-2-1(●)的两种非对称型梯度密度竹纤维发泡材料的应力-应变曲线，编号为SD 3-2-3(▲)的对称型梯度密度竹纤维发泡材料的应力-应变曲线以及编号为UD-2(▼)和编号为UD-3(◆)的均一密度竹纤维发泡材料的应力-应变曲线。
[0052] 由图3可以看出，无论是对称型梯度密度材料还是非对称型梯度密度材料，其应力-应变曲线均较均一密度发泡材料靠右，也即对称型梯度密度和非对称型梯度密度的发泡材料的缓冲吸能性能均优于对应的均一密度发泡材料。编号为AD 1-2-3的非对称型梯度密度竹纤维发泡材料具有最大的密实化应变率，其冲程效率接近80％，而编号为AD 3-2-1的非对称型梯度密度竹纤维发泡材料的冲程效率仅为 50％左右，前者较后者有更好的能量吸收性能。编号为SD 3-2-3的对称型梯度密度竹纤维发泡材料的应力-应变曲线则位于两条非对称型梯度密度竹纤维发泡材料应力-应变曲线的中间，其能量吸收性能略优于编号为AD 3-2-1的非对称型梯度密度竹纤维发泡材料，却明显低于编号为AD 1-2-3的非对称型梯度密度竹纤维发泡材料。
[0053] 图4所示为均一密度竹纤维发泡材料的切面视图，由图可以看出，预糊化后的淀粉将竹浆纤维粘结，通过发泡剂的作用进行微观层面的发泡，使竹浆纤维之间出现大量均匀而密集的孔洞结构，进而得到具有一定缓冲结构的发泡材料。
[0055] 如上所述，根据本发明，由于采用来源更为广泛的竹纤维为主要原料，使用无机发泡剂、利用简单工艺制备出的具有梯度密度的竹纤维发泡缓冲材料，其力学性能和能量吸收性能优于传统的均一密度竹纤维发泡缓冲材料，而且还可根据实际需要设计梯度密度和构型，实现力学性能的定制。加工成本低廉，在要求兼具低密度、高机械性能和低成本的设计中有较多的应用。
[0056] 尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
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