可降解緩沖包裝材料研究進(jìn)展綜述

盧佳欣，劉惠，沈丹丹，茍進(jìn)勝，孟星彤,孫小琪

（北京林業(yè)大學(xué)，北京，100083）

可降解緩沖包裝材料研究進(jìn)展綜述

盧佳欣，劉惠，沈丹丹，茍進(jìn)勝，孟星彤,孫小琪

（北京林業(yè)大學(xué)，北京，100083）

目的 為緩解傳統(tǒng)包裝廢棄物對環(huán)境造成的壓力，開發(fā)綠色可降解的發(fā)泡材料是主要方向，本文總結(jié)了可用于緩沖包裝的可降解發(fā)泡材料，旨在為新型包裝材料的研發(fā)提供一定的參考依據(jù)。方法 總結(jié)了幾種可降解發(fā)泡材料的發(fā)泡方法，包括擠出發(fā)泡法，加熱發(fā)泡法和溶液發(fā)泡法，詳細(xì)闡述了每種發(fā)泡方法的原理及技術(shù)改進(jìn)手段；介紹了可降解發(fā)泡材料的應(yīng)用現(xiàn)狀，辨析了各種材料的優(yōu)點(diǎn)和存在的問題。結(jié)論 雖然可降解發(fā)泡材料發(fā)展迅速，但目前各類材料均存在一定的缺陷，應(yīng)進(jìn)一步加大研究力度，提高性能，以便能更好地運(yùn)用到實(shí)際生產(chǎn)中。

可降解；發(fā)泡材料；緩沖包裝

近年來，隨著包裝行業(yè)的不斷發(fā)展，我國對于緩沖包裝材料的需求量逐年上升，其中發(fā)泡聚乙烯（EPE）、發(fā)泡聚苯乙烯（EPS）、發(fā)泡聚乙烯醇（PVOH）等是常見的緩沖包裝材料。但其在土壤中的自然分解速度極慢，由此給環(huán)境帶來了一定的壓力，許多國家嚴(yán)令限制使用聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）等緩沖包裝材料，提倡使用可降解材料來代替塑料產(chǎn)品[1-4]。

可降解緩沖包裝發(fā)泡材料是以淀粉、植物纖維以及木質(zhì)素等生物質(zhì)材料作為主料再添加一定的輔料及發(fā)泡劑等助劑通過特殊工藝加工制備而成的，具有原材料來源廣泛、成本低廉、整個生命周期對環(huán)境無污染等優(yōu)點(diǎn)，符合綠色環(huán)保型包裝材料的要求，而且可以提升農(nóng)作物的經(jīng)濟(jì)價值和附加值。

近年來，采用基于可再生資源的天然高分子材料和其它可降解高分子材料來制備緩沖包裝材料已成為該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。例如，淀粉、纖維素和木質(zhì)素等生物質(zhì)材料在自然界中含量極為豐富、屬于可再生資源，基于這些材料制備的發(fā)泡材料在廢棄后易于生物降解。另外，可降解材料的發(fā)泡技術(shù)也正在不斷改進(jìn)，并日漸成熟，制備的緩沖材料性能也有了很大的程度的提高，有些材料甚至可以和聚苯乙烯泡沫材料（EPS）等相媲美[5-6]。本文主要綜述了常用的幾種可降解材料的發(fā)泡方法、常見的可降解發(fā)泡材料及這些材料在包裝領(lǐng)域的應(yīng)用，旨在為可降解發(fā)泡材料的研發(fā)提供一些參考。

1 可降解材料發(fā)泡方法

1.1 擠出發(fā)泡法

擠出發(fā)泡法利用的是降壓發(fā)泡的原理，在擠出機(jī)內(nèi)實(shí)現(xiàn)的。先將混合均勻的原料放置在擠壓機(jī)中制成可發(fā)性顆粒，然后將顆粒填入設(shè)置好工藝參數(shù)的注塑機(jī)中擠出，最后根據(jù)不同的模具成型不同形狀的產(chǎn)品[7]。目前，擠出發(fā)泡法主要應(yīng)用于淀粉類材料的發(fā)泡。

淀粉的擠出發(fā)泡就是將淀粉作為基料，再加入水等助劑，在擠出機(jī)中受到熱和剪切力，淀粉內(nèi)部結(jié)構(gòu)被破壞形成熱塑性淀粉。加熱后的淀粉將受到由螺桿擠壓和擠出機(jī)料筒的限制而形成的巨大壓力，此壓力使水分過熱卻不氣化。當(dāng)受熱的淀粉熔體從機(jī)頭擠出后，物料中的水分因?yàn)閴毫Φ尼尫哦鴼饣舭l(fā)，使其在淀粉熔體中形成多孔結(jié)構(gòu)。與此同時，熱塑性淀粉也因?yàn)槲锪蠝囟鹊南陆岛退舭l(fā)造成材料玻璃化溫度的上升而從高彈態(tài)回到玻璃態(tài)，最后凍結(jié)多孔結(jié)構(gòu)形成泡沫材料[8-10]。Yogaraj等[11]運(yùn)用此方法研究并證明了實(shí)驗(yàn)所用淀粉的種類，發(fā)泡劑，添加劑及擠出條件如溫度、壓力等對淀粉發(fā)泡材料的性質(zhì)有很大的影響。為了降低淀粉泡沫的親水性以及材料的生產(chǎn)成本，Guan等[12]用雙螺桿擠出機(jī)擠出淀粉和醋酸淀粉共混物而得到了高發(fā)泡倍率、高可壓縮性和低吸水性等性能優(yōu)良的泡沫產(chǎn)品。

超臨界流體擠出發(fā)泡是一種可應(yīng)用于生產(chǎn)淀粉基發(fā)泡材料的新興發(fā)泡方法。它是通過將超臨界二氧化碳注入熔體中以形成微孔結(jié)構(gòu)的方式來發(fā)泡[13]。在此基礎(chǔ)上，Alavi等人還通過減小口模直徑，提高機(jī)頭壓力和降低熔體溫度來提高超臨界流體擠出發(fā)泡材料的發(fā)泡率[14]。

1.2 加熱發(fā)泡法

加熱發(fā)泡成型工藝是指在烘焙模型中加入高分子材料、助劑與發(fā)泡劑的混合物，通過加熱使其發(fā)泡成型。

淀粉加熱發(fā)泡法是將淀粉與水的混合物注入烘焙模型中，然后加熱升溫，使其高于淀粉的凝膠化溫度。此時，淀粉凝膠化變成粘稠的糊狀物，淀粉糊吸水膨脹以致充滿整個模具。由于水蒸氣從模具的氣孔中逸出，導(dǎo)致模具中的壓力逐漸增大，使得模具內(nèi)部的溫度不斷上升，加速了水蒸氣和多余淀粉物料從模具的邊緣溢出。隨著水蒸氣的蒸發(fā)，淀粉成為含水率較低的發(fā)泡材料[15-16]。Dujdao等[17]在加熱發(fā)泡的基礎(chǔ)上添加了聚己內(nèi)脂（PCL），將其與淀粉共混得到發(fā)泡材料，并研究了相對濕度、存放溫度、PCL 含量、增塑劑種類等對所得泡沫材料的吸水性和機(jī)械性能影響。

蔗渣發(fā)泡同樣是采用加熱發(fā)泡的方式來制得發(fā)泡材料，是以甘蔗渣為主要原料，輔以淀粉或其他生物質(zhì)原料，采用微波加熱進(jìn)行發(fā)泡的一種方法。柴希娟等[18]以制糖工業(yè)廢料甘蔗渣為主要植物纖維原料，輔以木纖維，采用微波加熱發(fā)泡技術(shù)，制備出了緩沖性能良好的可降解發(fā)泡材料。解林坤等[19]也以蔗渣和淀粉為主要原料，通過微波加熱法制備了緩沖包裝發(fā)泡材料。武漢遠(yuǎn)東綠世界公司成功研制出一種新型的雙發(fā)泡緩沖包裝材料。此材料的主要原料為高含量的纖維填充物和改性淀粉，在高效復(fù)合發(fā)泡劑的作用下，通過低溫（不超過150℃）發(fā)泡造粒，高溫發(fā)泡的方法成型[20]。通過此方法制得的材料具有良好的抗震、抗壓性能。

1.3 溶液發(fā)泡法

溶液發(fā)泡法是發(fā)泡材料成型的常用方法之一。溶液發(fā)泡法是指在反應(yīng)物反應(yīng)結(jié)束后，向其混合溶液中添加發(fā)泡劑，發(fā)泡劑受熱或兩種物質(zhì)相互反應(yīng)釋放氣體，從而帶動基體材料形成多孔結(jié)構(gòu)的方法。

羅華超等[21]用溶液發(fā)泡法，輔以NaCO3、NaHCO3等助劑，以甲醛為交聯(lián)劑，硫酸為發(fā)泡劑制備聚乙烯醇/堿木質(zhì)素發(fā)泡材料。結(jié)果表明材料的拉伸強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度較聚乙烯醇材料有很大的提升，緩沖性能良好，而且材料可天然降解，可替代部分包裝襯墊。

陳禾木等[22-23]也用溶液發(fā)泡法以改性堿木質(zhì)素與聚乙烯醇( PVA) 為原料，甲醛為交聯(lián)劑，采用無機(jī)發(fā)泡原理，制備了聚乙烯醇/堿木質(zhì)素發(fā)泡材料(PLFM)。材料不僅表觀密度低，吸水倍率小，還提高了生物相容性、耐熱性和熱穩(wěn)定性。

2 可降解發(fā)泡材料

2.1 淀粉基發(fā)泡材料

2.1.1淀粉/EVA發(fā)泡材料

孫剛等[24]以淀粉和EVA為基體，加入發(fā)泡劑、增塑劑等助劑，利用擠出發(fā)泡的方法制備出了可生物降解且具有較好力學(xué)性能的發(fā)泡材料。這種材料在緩沖包裝領(lǐng)域具有良好的發(fā)展前景，如水果、蔬菜的長途運(yùn)輸包裝；各種陶瓷、玻璃器具、電子儀器等易碎物品的內(nèi)包裝及緩沖襯墊等。

目前，淀粉/EVA復(fù)合發(fā)泡材料的發(fā)展也存在一些問題：淀粉/EVA復(fù)合發(fā)泡材料雖可降解，但是降解的程度并不高，應(yīng)進(jìn)一步優(yōu)化改善；其次該材料在膨脹率和回彈率等方面還處于劣勢，應(yīng)進(jìn)一步提升；還有原材料的選擇范圍不夠?qū)挿?，?yīng)該擴(kuò)大植物淀粉和塑料基體的種類等；淀粉/EVA復(fù)合發(fā)泡材料大多在理論和實(shí)驗(yàn)研究階段，并沒有投入實(shí)際生產(chǎn)，應(yīng)加快實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化[25]。

2.1.2淀粉/竹粉發(fā)泡材料

陳三梅等[26]探究了以淀粉為基體，竹粉為增強(qiáng)劑，再添加各種助劑制備了淀粉/竹粉復(fù)合發(fā)泡材料。此種復(fù)合材料主要采用竹粉和淀粉，原料來源廣泛，不僅綠色環(huán)保，還在一定程度上減少了對森林資源的亂砍濫伐，增加了對竹子資源的利用。一方面起到了保護(hù)森林的作用，另一方面也提升了農(nóng)作物的經(jīng)濟(jì)價值和附加值。淀粉/竹粉復(fù)合發(fā)泡材料不僅價格低廉，耐水性能強(qiáng)，表觀密度小，膨脹率和回彈率性能好，還可以部分代替塑料發(fā)泡材料，減少對環(huán)境的污染；而且材料都可完全降解，也緩解了環(huán)境污染和資源緊缺等問題。

竹粉/淀粉發(fā)泡復(fù)合材料在實(shí)驗(yàn)研究中也存在些許問題：雖然注塑發(fā)泡法制得的材料表面光滑，泡孔分布均勻，但其在實(shí)際生產(chǎn)中的效率較低，所以要進(jìn)行工藝改善，如通過增加口模處的冷卻系統(tǒng)，來增強(qiáng)泡孔的固化定型；實(shí)驗(yàn)中對于降解的部分過于理想化，若要運(yùn)用到實(shí)際中還需要特殊的處理場地等。

2.1.3淀粉/秸稈發(fā)泡材料

郁青等[27]采用馬鈴薯、玉米淀粉作基體材料，稻草秸稈粉、玉米秸稈粉作增強(qiáng)材料，以NaHCO3為發(fā)泡劑, 采用一次模壓法制備了淀粉稻稈發(fā)泡緩沖材料，其成型工藝較簡單，原材料消耗量較小。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明淀粉秸稈發(fā)泡緩沖材料的抗壓性能和回彈性能較好，降解性較強(qiáng)，有良好的綜合性能，應(yīng)用前景廣泛。

淀粉/秸稈發(fā)泡材料主要應(yīng)用于玻璃工藝品、高檔電子產(chǎn)品等易破損產(chǎn)品的包裝及運(yùn)輸中，并且被大力推廣。[28-29]

淀粉/秸稈發(fā)泡材料目前存在的問題：實(shí)驗(yàn)過程中淀粉和秸稈的混合不均勻，可能會影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果；淀粉/秸稈發(fā)泡材料吸濕率依然太高，耐水性不好，對材料的性能產(chǎn)生不利的影響；當(dāng)前對淀粉/秸稈發(fā)泡材料的利用仍在試驗(yàn)階段，還未達(dá)到工業(yè)化大規(guī)模連續(xù)化生產(chǎn)的要求。

2.2 木質(zhì)素發(fā)泡材料

2.2.1木質(zhì)素/PVA發(fā)泡材料

PVA緩沖性能良好，其吸液保液的性能使之最適用于液態(tài)產(chǎn)品的防護(hù)包裝[30]。它具有可生物降解性[31]且是最便宜的可降解塑料[32]。羅華超等的研究發(fā)現(xiàn)以PVA為原料制備的聚乙烯醇縮甲醛泡沫材料具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和生物相容性且易降解，但力學(xué)性能較差、成本較高，而且實(shí)驗(yàn)過程存在的甲醛問題也未解決，因此難以得到應(yīng)用和推廣[33-34]。為了增強(qiáng)材料的力學(xué)性能，同時增加堿木質(zhì)素的利用率,制備高性能的發(fā)泡材料,任世學(xué)等人以聚乙烯醇(PVA)和堿木質(zhì)素為原料,甲醛為交聯(lián)劑,采用無機(jī)發(fā)泡原理,制備了聚乙烯醇-堿木質(zhì)素發(fā)泡材料(PLFM)[35],并測定其相關(guān)性能。陳穎超等為進(jìn)一步探究原料對發(fā)泡材料性能的影響，將聚乙烯醇改性，再加入相應(yīng)木質(zhì)素，利用甲醛交聯(lián)，硫酸發(fā)泡形成發(fā)泡材料。得到了性能有所差異的材料，并探究出了最佳工藝條件[36]。

木質(zhì)素/PVA發(fā)泡材料雖然在力學(xué)性能有很大提升，但不免存在很多問題：在木質(zhì)素/PVA 發(fā)泡材料的制備過程中，甲醛作為交聯(lián)劑使木質(zhì)素和 PVA 發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，高溫固化、水洗后，發(fā)泡材料必然還殘余有未反應(yīng)完全的甲醛。因此，即使制備木質(zhì)素/ PVA發(fā)泡材料的工藝十分完善，材料性能十分優(yōu)越，但還不能立即運(yùn)用于緩沖包裝上，還應(yīng)對發(fā)泡材料做是否有游離甲醛揮發(fā)等相關(guān)的安全檢測，以確保發(fā)泡材料在使用過程中不對人體產(chǎn)生危害。

2.2.2木質(zhì)素?zé)崴馨l(fā)泡材料

木質(zhì)素的熱塑發(fā)泡是在其玻璃化溫度以上通過加入的發(fā)泡劑經(jīng)熱分解產(chǎn)生氣體的作用下發(fā)泡而成。木質(zhì)素與共混材料必須具有良好的相容性才能得到木質(zhì)素與人工高分子材料的共混物以及相應(yīng)的發(fā)泡產(chǎn)品。周建等人將木質(zhì)素作為增強(qiáng)劑填充到具有良好粘結(jié)性和柔韌性的可發(fā)泡共混材料LDPE-EVA中，使用低密度聚乙烯接枝馬來酸酐（增容劑）來解決木質(zhì)素共混物相容性差的問題，并篩選出了較好的共混工藝。然后經(jīng)過擠出、造粒、發(fā)泡，得到了性能較好的發(fā)泡材料[37-38]。

此實(shí)驗(yàn)一方面增加了木質(zhì)素的活性，另一方面改善了共混物的相容性。結(jié)果表明木質(zhì)素發(fā)泡材料顯著提高了材料的力學(xué)性能和可降解性。但同時也存在很多問題：木質(zhì)素結(jié)構(gòu)復(fù)雜，及其本身的熱塑性，導(dǎo)致了木質(zhì)素在緩沖包裝上的應(yīng)用有一定的局限性；木質(zhì)素在反應(yīng)中僅僅作為增強(qiáng)劑，而且相容性也比較低，對于數(shù)量極大地木質(zhì)素來說，利用率極低；實(shí)驗(yàn)中對木質(zhì)素的探究只是進(jìn)行了一小部分，對木質(zhì)素的單元以及更詳細(xì)的研究是我們下一步的工作目標(biāo)。

2.3 植物纖維發(fā)泡材料

2.3.1秸稈纖維發(fā)泡材料

黃君等[39]以秸桿為原料，加入玉米淀粉、甘油、膠黏劑、填充劑和交聯(lián)劑后加熱烘焙發(fā)泡，制得發(fā)泡體，并分析了發(fā)泡體的密度，力學(xué)性能和降解性能等。夏星蘭等[40-41]將秸稈植物纖維進(jìn)行表面改性，增加了纖維活性，通過添加不同劑量的偶聯(lián)劑或偶聯(lián)劑與引發(fā)劑的混合物，測試制品的力學(xué)性能。利用發(fā)泡技術(shù)制備出秸稈纖維/PVC發(fā)泡材料制品。這種材料不僅解決了資源匱乏的問題，還保護(hù)了環(huán)境，是一種綠色可降解發(fā)泡材料，還可作為小件包裝的運(yùn)輸襯墊等。

目前，秸稈纖維發(fā)泡技術(shù)還不夠成熟，在連續(xù)化和自動化方面的成型技術(shù)還有待提升；在發(fā)泡劑的選擇上，應(yīng)避免使用對環(huán)境和使用者有傷害的化學(xué)類試劑；研究仍然處于試驗(yàn)階段，還未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的實(shí)際生產(chǎn)。

2.3.2植物纖維/聚乳酸發(fā)泡材料

袁華等[42-43]用擠出發(fā)泡法制備了淀粉/PLA復(fù)合發(fā)泡材料，并研究了淀粉、AC發(fā)泡劑等對發(fā)泡材料性能的影響。同時制備了改性淀粉/PLA復(fù)合材料及發(fā)泡材料，研究了淀粉/PLA復(fù)合發(fā)泡材料體系的相容性和流變性能。在此基礎(chǔ)上，盛雨峰等[44]采用表面處理的方式對蔗渣纖維/PLA復(fù)合材料進(jìn)行改性，結(jié)果表明，材料的力學(xué)性能得到很大的改善。

目前，從總的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢來看，我國對于植物纖維與聚乳酸的研究有所增長，其發(fā)展前景良好。但是其在農(nóng)作物利用和保護(hù)環(huán)境方面的發(fā)展還比較緩慢，從促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)健康發(fā)展的角度來看，其發(fā)展也遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平。

2.3.3筍殼/淀粉復(fù)合發(fā)泡材料

筍殼以植物纖維為主要成分，具有優(yōu)良的生物可降解特性[45]，為了降低筍殼對環(huán)境的污染，王華林等以廢棄物筍殼為原料，玉米淀粉為添加劑，采用加熱烘焙技術(shù)以及傳統(tǒng)的加工設(shè)備制備了筍殼/淀粉復(fù)合發(fā)泡材料，其生產(chǎn)工藝相對簡單；同時，此發(fā)泡材料還可用于替代聚苯乙烯、聚氨酯和聚烯烴等化學(xué)泡沫。所以，其在降低生產(chǎn)成本和解決環(huán)境污染等方面表現(xiàn)出很大優(yōu)勢，具有很大的發(fā)展?jié)摿46-47]。

目前而言，國內(nèi)對于筍殼/淀粉復(fù)合發(fā)泡材料研究和專利相對較少，應(yīng)用范圍相對狹小；加工竹筍后剩余的筍殼容易腐爛，不利于對其的回收利用。

3 發(fā)泡材料在緩沖包裝上的應(yīng)用

3.1 電器上的應(yīng)用

一般電器從生產(chǎn)到使用會經(jīng)過運(yùn)輸，堆碼等一系列過程，在此過程中容易出現(xiàn)由于緩沖不當(dāng)而造成的機(jī)械性損壞，而采用發(fā)泡緩沖包裝可以減少一定的沖擊、震蕩，保證了其在惡劣的物流條件下不受損壞[48-49]?？山到獍l(fā)泡材料是一種環(huán)保型綠色包裝材料，其本身無污染、可降解、可再生。并且其原材料來源廣泛，在整個生產(chǎn)過程中能量消耗較少，綜合成本較低，制備工藝較簡單。在防靜電、防腐蝕等性能方面優(yōu)于泡沫塑料制品，而且其防震隔振性能也優(yōu)于紙漿模塑制品，可用作大型電子產(chǎn)品和家用電器的緩沖包裝，其發(fā)展前景良好。

3.2 果蔬產(chǎn)品的應(yīng)用

隨著社會的不斷發(fā)展，越來越多的人采用線上的形式購買果蔬產(chǎn)品，既方便又實(shí)惠。但同時也帶來了一定的問題，如新鮮果蔬處理不當(dāng)出現(xiàn)腐爛，由于包裝不當(dāng)?shù)膿p壞或者包裝件破損造成對其他物品的污染[50-51]。目前最常用的緩沖包裝是紙箱、塑料或者紙漿模塑等，但其對環(huán)境造成了一定的壓力同時承載果蔬的性能較差。可降解發(fā)泡材料應(yīng)用于果蔬的緩沖包裝，生產(chǎn)成本較低，工藝較簡單，廢棄后可降解，既解決了環(huán)境污染的問題，同時其抗壓性和防震性能良好，又保證了果蔬在貯存和運(yùn)輸過程中不受機(jī)械性損傷[52-53]。由此看來，可降解材料在緩沖包裝上有很大的應(yīng)用前景。

3.3 藥品上的應(yīng)用

玻璃藥品極易損壞，而且易造成對其他物品的二次污染，可降解發(fā)泡材料應(yīng)用于藥品類的緩沖包裝具有吸液保液的特性[54]，可有效防止藥品的損壞及其對其他藥品的污染。而且發(fā)泡材料綠色無污染，可自然降解，其應(yīng)用市場巨大。

4 總結(jié)

以淀粉、纖維素和木質(zhì)素等生物質(zhì)材料為主要原料的綠色可降解緩沖包裝材料更符合時代的發(fā)展要求，研究、開發(fā)此類材料，初步替代并最終淘汰發(fā)泡聚乙烯與發(fā)泡聚苯乙烯等泡沫塑料是整個緩沖包裝材料行業(yè)的大勢所趨。研究發(fā)泡緩沖包裝材料需要一定的技術(shù)水平和重視程度，隨著人們對環(huán)境污染認(rèn)識的不斷提升，發(fā)泡材料發(fā)展技術(shù)的不斷成熟，相信會有越來越多的可降解材料走出實(shí)驗(yàn)室，走向產(chǎn)業(yè)化，并在電子產(chǎn)品、農(nóng)副產(chǎn)品等領(lǐng)域發(fā)揮重要的作用。

雖然可降解緩沖包裝材料發(fā)展前景廣闊，但是由于技術(shù)水平的限制，目前的應(yīng)用情況不是很理想，綜合來看，可降解的緩沖包裝材料主要存在以下問題：

（1）發(fā)泡技術(shù)不成熟

綜合前人做出的研究來看，由于發(fā)泡技術(shù)不成熟，自動化和連續(xù)化的生產(chǎn)規(guī)模難以完善；大部分的發(fā)泡技術(shù)只限于實(shí)驗(yàn)室，還未投入實(shí)際生產(chǎn)。

（2）生物質(zhì)材料利用率低

就目前而言，對于生物質(zhì)材料的研究大多為秸稈、蔗渣等，對于筍殼類易腐爛的材料利用率不高，應(yīng)擴(kuò)大植物纖維等生物質(zhì)材料的選擇范圍。

（3）性能有待提高

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，發(fā)泡材料的泡孔分布不均勻，材料的膨脹率、回彈率處于相對劣勢，吸濕性強(qiáng)影響了了材料的力學(xué)性能。

[1]方婷．緩沖包裝材料緩沖性能的研究[D]．天津科技大學(xué),2013．

[2]呂禹．生物質(zhì)緩沖包裝材料成型機(jī)理及緩沖特性研究[D]．山東大學(xué),2012．

[3]Effects of operating conditions on degradab1e cushioning extrudate's ce11u1ar structure and the specific heat．

[4]Po1ymeric materia1s for embo1ic and chemoembo1ic app1ications．

[5]薛福連．綠色緩沖包裝材料的現(xiàn)狀及發(fā)展[J]． 湖南包裝,2012,03：25-26+30．

[6]張琪．新型綠色包裝材料在緩沖包裝中的應(yīng)用研究[J]．印刷質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)化,2013,12：22-23．

[7]曾廣勝,張禮,黃鶴．淀粉/PVA復(fù)合材料擠出發(fā)泡片材的制備及性能[J]． 塑料,2016,02：37-39+43．

[8]Shogren R L, Fanta G F, Doane W M． Deve1opment of Starch based p1astics-a reexamination of se1ected po1ymer systems in historica1 perspective [J]． Starch / Starke, 1993, 45：276-280．

[9]Lorcks J． Properties and app1ications of compostab1e starchbased p1astics materia1 [J]． Po1ymer Degradation Stabi1ity, 1998,59： 245-249．

[10]李靜,崔永巖,張學(xué)盈,李慧．發(fā)泡工藝技術(shù)對淀粉發(fā)泡的影響[J]．中國塑料,2015,03：103-105+117．

[11]Nabar, Yogaraj, Narayan, Ramani． Biodegradab1e starch foam packaging for automotive app1ications [C]． G1oba1 P1astics Environmenta1 Conference 2004 - P1astics： He1ping Grow a Greener Environment, GPEC, 2004, 157-169．

[12]Guan, Junjie; Hanna, Mi1ford A． Extruding foams from corn starch acetate and native corn starch [J]．Biomacromo1ecu1es, 2004, 5(6)： 2329-2339．

[13]王洪武．淀粉基生物降解材料擠出發(fā)泡研究進(jìn)展[J]．塑料科技,2010,04：96-99．

[14]A1avi S, Rizvi S H． Strategies for enhancing expansion in starch-based microce11u1ar foams produced by supercritica1 f1uid extrusion [J]． Internationa1 Journa1 of Food Properties, 2005, 8(1)： 23-24．)

[15]陳小健,臺立民．淀粉基復(fù)合泡沫塑料制備工藝研究進(jìn)展[J]．中國塑料,2010,09：1-5．

[16]王會才,崔永巖．影響淀粉發(fā)泡的因素[J]．現(xiàn)代塑料加工應(yīng)用,2004,01：50-54．

[17]Dujdao, Manisara, Pitt． Characterization of starch/ po1y (ε-capro1actone) hybrid foams [J]． Po1ymer Testing, 2004,23(6)：651-657．

[18]柴希娟,張加研,扈煥軍．微波輻照蔗渣制備可降解發(fā)泡材料的工藝研究[J]．林產(chǎn)化學(xué)與工業(yè),2009,S1：165-168．[19]解林坤,強(qiáng)明禮,何蕊,張旭良．蔗渣纖維發(fā)泡緩沖包裝材料研究[J]．包裝學(xué)報,2009,01：19-22．

[20]肖俊芳,肖生苓,高獻(xiàn)策．發(fā)泡型植物纖維緩沖包裝材料性能及制備工藝的研究[J]．森林工程,2012,05：36-37+41．

[21]羅華超,任世學(xué),馬艷麗,方桂珍．聚乙烯醇-堿木質(zhì)素發(fā)泡材料的制備與性能[J]．北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報,2015,04：127-134．）

[22]陳禾木,羅華超,王琛等．有機(jī)發(fā)泡劑制備聚乙烯醇-堿木質(zhì)素發(fā)泡材料及性能研究[J]．北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報,2015(7)：109-116．

[23]Wang J W． Lignin Waste Po1yurethane Cushion Packaging Materia1s Research [J]． App1ied Mechanics & Materia1s, 2014, 488-489(488-489)：98-101．

[24]孫剛．淀粉/EVA復(fù)合發(fā)泡材料的制備與性能研究[D]．湖南工業(yè)大學(xué),2014．

[25]孫剛,曾廣勝,張禮．工藝參數(shù)對淀粉/EVA復(fù)合發(fā)泡材料擠出發(fā)泡的影響[J]．包裝學(xué)報,2014,01：40-43．

[26]陳三梅．竹粉/淀粉復(fù)合發(fā)泡材料的制備及其性能研究[D]．湖南工業(yè)大學(xué),2014．

[27]郁青,何春霞．淀粉/秸稈纖維緩沖包裝材料的制備及其性能[J]．材料科學(xué)與工程學(xué)報,2010,01：136-139．

[28]王典,李發(fā)弟,張養(yǎng)東,卜登攀,孫鵬,周凌云．馬鈴薯淀粉渣-玉米秸稈混合青貯料對肉羊生產(chǎn)性能、瘤胃內(nèi)環(huán)境和血液生化指標(biāo)的影響[J]．草業(yè)學(xué)報,2012,05：47-54．

[29]劉軍軍．稻麥秸稈和淀粉制備復(fù)合材料研究[D]．南京農(nóng)業(yè)大學(xué),2012．

[30]朱宏．發(fā)泡聚乙烯醇的緩沖與吸液特性研究[D]．浙江理工大學(xué)，2014．

[31]Tang X, A1avi S． Recent advances in starch, po1yviny1 a1coho1 based po1ymer b1ends, nanocomposites and their biodegradabi1ity[J]． Carbohydrate Po1ymers, 2011, 85(1)：7-16．[32]王冬梅,Jim Song,周浩等．發(fā)泡聚乙烯醇(PVOH)吸液性能研究[J]．深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院報,2012,11(3)：47-50．

[33]姜玉,魏風(fēng)軍．聚乙烯醇縮甲醛泡沫塑料的研究進(jìn)展[J]．中國塑料,2011(4)：12-16．

[34]Li X, Li Y, Zhang S, et a1． Preparation and characterization of new foam adsorbents of po1y(viny1 a1coho1)/chitosan composites and their remova1 for dye and heavy meta1 from aqueous so1ution[J]． Chemica1 Engineering Journa1, 2012, 183(8)：88-97．

[35]羅華超,任世學(xué),馬艷麗,方桂珍．聚乙烯醇-堿木質(zhì)素發(fā)泡材料的制備與性能[J]．北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報,2015,04：127-134．

[36]羅華超,陳禾木,陳穎超等．聚乙烯醇/改性堿木質(zhì)素發(fā)泡材料的制備與性能[J]．生物質(zhì)化學(xué)工程,2015(2)：1-6．

[37]周建．木質(zhì)素基發(fā)泡材料基礎(chǔ)研究[D]．西南科技大學(xué),2007．

[38]周建,羅學(xué)剛．國外可降解淀粉發(fā)泡材料最新研究進(jìn)展[J]．材料導(dǎo)報,2006,10：64-67．

[39]黃君,王華林．秸稈/淀粉發(fā)泡材料的制備與表征[J]．安徽化工,2011,37(2)：21-23．

[40]夏星蘭．秸稈纖維/PVC發(fā)泡材料的研究[D]．江西農(nóng)業(yè)大學(xué),2013．

[41]高德,周建偉,張萍,王振林．植物秸桿綠色包裝材料的研究現(xiàn)狀與發(fā)展前景[J]．包裝工程,2008,12：30-34．

[42]Woo Jin Choi,Robert L Powe11,Dae Su Kim．Curing behaviorand properties of ep oxy n anocom posites w ith amine fu nctiona1-ized mu1tiw a11 carb on nan otub es [ J]．Po1y m Compos,2009．

[43]蔡杰,和平生,熊漢國．淀粉/PLA可降解復(fù)合材料性能研究[J]．現(xiàn)代塑料加工應(yīng)用,2011,06：14-17．

[44]盛雨峰,溫變英,李曉媛,胡笑千．蔗渣纖維表面處理方法對蔗渣纖維/聚乳酸復(fù)合材料力學(xué)性能的影響[J]． 復(fù)合材料學(xué)報,2012,06：60-65．

[45]王華林,褚紅亮,黃君,姜紹通．筍殼/淀粉復(fù)合發(fā)泡材料的制備與特性[J]．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2012,11：243-247．

[46]Cheung H Y, Ho M P, Lau K T, et a1． Natura1 fibrereinforced composites for bioengineering and environmenta1 engineering app1ications[J]． Composites Part B： Engineering, 2009, 40(7)： 655-663．

[47]趙月圓,鄂玉萍,蔣玥彤．竹纖維/淀粉發(fā)泡復(fù)合材料制備及性能研究[J]．包裝工程,2016,09：1-6．

[48]辛麗穎．緩沖包裝材料的應(yīng)用及發(fā)展[J]．印刷技術(shù),2016,10：42-431．

[49]劉文華．泡沫塑料在緩沖包裝上的應(yīng)用及設(shè)計[J]．塑料科技,2015,12：62-65．

[50]裴朵．鮮雞蛋運(yùn)輸結(jié)構(gòu)包裝設(shè)計研究[D]．北京工業(yè)大學(xué),2014．

[51]胡洋．皇冠梨振動損傷試驗(yàn)與緩沖包裝結(jié)構(gòu)設(shè)計[D]．北京林業(yè)大學(xué),2016．

[52]李萍,王若伊,林頓,茅林春．果蔬運(yùn)輸振動損傷及其減振包裝設(shè)計[J]．食品工業(yè)科技,2013,05：353-357．

[53]劉偉,李文陽,寇繼云．果蔬緩沖包裝材料現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]．勞動保障世界(理論版),2013,08：146．

[54]黃惠華,田維榮,晏馬成．藥品包裝材料對液體藥劑質(zhì)量的影響[J]．藥學(xué)實(shí)踐雜志,2004,22(6)：302-311．

[55]戈進(jìn)杰． 生物降解高分子材料及其應(yīng)用[M]． 北京： 化學(xué)工業(yè)出版社, 2002．

Degradable Foaming Material and Its Application in Cushion Packaging

LU Jia-xin, LIU Hui, SHEN Dan-dan, GOU Jin-sheng, MENG Xing-tong, SUN Xiao-qi

In order to reduce the impact of traditional packaging waste on the environment, developing green biodegradable foam materials is the main direction. This article summarizes the biodegradable foam materials that can be used to cushion packaging,aiming to provide a reference for developing new packaging materials. This paper introduces the foaming methods of several kinds of biodegradable materials, including extrusion foaming, heating foaming and solution foaming. Moreover,this paper also elaborates the principle and the ways of technical improvement for each foaming method, including the present application of biodegradable foaming materials, and their advantages and disadvantages. Despite of the rapid development of biodegradable foam materials, there still exist some drawbacks. More efforts should be placed to improve the performance of those materials, so that they can be better put into use in the future.

degradable; foam materials; cushioning packaging

TS206.4

A

1400 (2017) 03-0041-07

10.19362/j.cnki.cn10-1400/tb.2017.03.003

盧佳欣（1995-），女，浙江人，北京林業(yè)大學(xué)學(xué)生，研究方向?yàn)榘b廢棄物能源化利用.

茍進(jìn)勝（1979-），男，甘肅人，博士，北京林業(yè)大學(xué)副教授，主要研究方向?yàn)榘b廢棄物能源化利用和計算機(jī)技術(shù)在包裝領(lǐng)域的應(yīng)用研究.