海帶發(fā)泡緩沖材料的制備及性能研究

張星云，周靈青，鄂玉萍，王家俊

（浙江理工大學(xué)材料與紡織學(xué)院，杭州310018）

海帶發(fā)泡緩沖材料的制備及性能研究

張星云，周靈青，鄂玉萍，王家俊

（浙江理工大學(xué)材料與紡織學(xué)院，杭州310018）

以新鮮海帶為原料，經(jīng)鹽酸酸化和NaOH溶液堿處理，利用真空冷凍干燥方法制備海帶發(fā)泡緩沖材料，并對(duì)其結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行研究。結(jié)果表明：海帶發(fā)泡緩沖材料呈致密的枝化結(jié)構(gòu)，由薄壁構(gòu)成開(kāi)孔。當(dāng)NaOH質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.1%時(shí)，緩沖材料的密度（ρ*）、孔壁材料的密度（ρs）和相對(duì)密度（ρ*/ρs）最小，分別為0.0449g/cm3、0.6483g/cm3和0.0693，而緩沖材料的平均孔徑、初始彈性模量和壓縮吸收能最大，分別為0.4 mm、0.15 MPa和42.38 kJ/m3。隨著NaOH質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，海帶發(fā)泡緩沖材料的平均孔徑減小，ρ*、ρs和ρ*/ρs則增大，初始彈性模量先減小后略微增大，壓縮吸收能呈減小趨勢(shì)。因此當(dāng)NaOH濃度為1.1%時(shí)，海帶發(fā)泡緩沖材料的靜態(tài)緩沖性能最好。

海帶；海藻酸鈉；真空冷凍干燥；發(fā)泡緩沖材料；枝化結(jié)構(gòu)

0　引 言

緩沖材料被廣泛用于產(chǎn)品的保護(hù)。泡沫塑料是目前普遍應(yīng)用的緩沖材料，然而，泡沫塑料取自石油且難以降解，造成了嚴(yán)峻的資源和環(huán)境問(wèn)題。泡沫塑料現(xiàn)有的替代品如瓦楞紙板、蜂窩紙板、紙漿模塑、植物纖維發(fā)泡緩沖材料［1-2］，在制造過(guò)程中往往需要添加發(fā)泡劑和成核劑等，這可能產(chǎn)生雙酚類或其他有毒物質(zhì)而對(duì)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重污染［3-4］。

海帶是一種存量豐富、獲取方便、成本低廉的生物質(zhì)原料，富含海藻酸鹽。海藻酸鹽具有無(wú)毒、可降解、穩(wěn)定性好、黏度高［5］和形成纖維能力強(qiáng)［6］等特點(diǎn)，可制備成多孔支架等，廣泛應(yīng)用于化工和生物醫(yī)藥等領(lǐng)域，也有學(xué)者將其制備成薄膜應(yīng)用于包裝領(lǐng)域。應(yīng)用擠出、注射等方法制備發(fā)泡材料一般都需要添加各種助劑，在生產(chǎn)過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生有毒物質(zhì)而產(chǎn)生環(huán)境問(wèn)題。近年來(lái)，真空冷凍干燥法由于以無(wú)污染的水作為致孔劑而受到了廣泛的關(guān)注，所制備材料呈多孔結(jié)構(gòu)、外觀也較好，已用于泡沫塑料［7］、多孔支架［8］、多孔薄膜［6］和多孔陶瓷［9］等的制備。本文以海帶為原料，通過(guò)真空冷凍干燥法制備可降解、可再生的海帶發(fā)泡緩沖材料，探討不同濃度NaOH溶液對(duì)緩沖材料性能的影響，并對(duì)其泡孔形貌，孔徑分布、密度和孔隙率，以及靜態(tài)緩沖性能進(jìn)行研究。

1　實(shí) 驗(yàn)

1.1實(shí)驗(yàn)材料與儀器

實(shí)驗(yàn)材料：新鮮海帶（購(gòu)自杭州下沙農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)），鹽酸（36.46%，分析純，杭州高晶精細(xì)化工有限公司生產(chǎn)），氫氧化鈉（分析純，天津市永大化學(xué)試劑有限公司），去離子水（自制）。

主要儀器和設(shè)備：電子天平（PL203，梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司），50克手提式高速萬(wàn)能粉碎機(jī)（DFT-50，溫嶺市林大機(jī)械有限公司），循環(huán)水式真空泵（SHZ-D，鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司），精密增力電動(dòng)攪拌器（JJ-1，常州普天儀器制造有限公司），冰箱（BCD-182C，杭州華日電冰箱有限公司；U410，NBS），真空冷凍干燥系統(tǒng)（74200-30，Labconco公司），流變儀（Physica MCR301，德國(guó)Anton Paar商貿(mào)有限公司），實(shí)體顯微鏡（M165C，LEICA公司），萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)（RGL-214，深圳市瑞格爾儀器有限公司）。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

海帶發(fā)泡緩沖材料的制備過(guò)程如圖1所示，主要包括海帶預(yù)處理和真空冷凍干燥兩個(gè)過(guò)程。其中，海帶預(yù)處理包括粉碎、酸化、清洗、堿處理以及機(jī)械攪拌幾個(gè)步驟，真空冷凍干燥包括冷凍和一次干燥兩個(gè)步驟。

圖1　海帶發(fā)泡緩沖材料的制備流程

1.2.1海帶預(yù)處理

首先，用自來(lái)水沖洗新鮮海帶，在將其切成長(zhǎng)3～4 cm、寬0.5 cm左右的小片；隨后，將小片海帶放進(jìn)手提式高速萬(wàn)能粉碎機(jī)中粉碎約5 min。在室溫下，將粉碎的海帶完全浸沒(méi)在質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%的HCl溶液中，浸泡4 h。酸化使海帶中的不溶性海藻酸鹽轉(zhuǎn)化為海藻酸，其化學(xué)反應(yīng)式為［10］：

其中：M為Ca、Fe等金屬離子，Alg代表海藻酸根。

用去離子水沖洗酸化的海帶，直至海帶處理液的p H值為6～7。接著，用循環(huán)水真空泵抽濾多余的水，過(guò)濾紙的孔徑為20μm。然后，取50 g酸化的海帶加入50 mL的一定濃度的NaOH溶液中進(jìn)行堿處理。由于Na+對(duì)酸化后海帶影響較大，本實(shí)驗(yàn)控制NaOH的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.2%、1.1%、2.3%、4.6%、7.0%、9.3%和11.7%。在堿處理過(guò)程中海藻酸轉(zhuǎn)化為可溶性的海藻酸鈉，其化學(xué)反應(yīng)式為［11］：

1.2.2真空冷凍干燥

將堿處理的海帶先在-20℃的冰箱中冷凍6 h，再在-80℃的冰箱中冷凍6 h。堿處理后的海帶中含有海藻酸鈉等多種成分，而海藻酸鈉等屬天然多糖其共晶溫度一般為-20℃，所以在-80℃下可全部?jī)鼋Y(jié)。堿處理的海帶在-80℃中直接冷凍形成小顆粒冰晶后會(huì)使一次干燥時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，為防止一次干燥時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，本實(shí)驗(yàn)采用了兩步冷凍。最后，在真空冷凍干燥系統(tǒng)中一次干燥48 h后取出，獲得海帶發(fā)泡緩沖材料。緩沖材料一般在一定的溫濕度條件下進(jìn)行使用，所以結(jié)合水的存在并不影響其緩沖性能，故未進(jìn)行二次干燥。

1.3測(cè)試與表征

1.3.1流變特性

堿處理的海帶的粘彈性通過(guò)Physica MCR301流變儀的動(dòng)態(tài)振蕩測(cè)試來(lái)衡量，測(cè)試溫度（25± 0.5）℃，角頻率范圍0.1～500/s。

1.3.2結(jié)構(gòu)與形貌

選用橫截面平整的試樣，通過(guò)實(shí)體M165C顯微鏡觀察其形貌和結(jié)構(gòu)。

1.3.3孔徑及孔徑分布

孔徑及孔徑分布是緩沖材料的重要性能指標(biāo)之一。利用軟件Nano Measurer 1.2對(duì)光學(xué)顯微圖進(jìn)行分析，得到試樣孔徑的類面積分布圖。

1.3.4密度及孔隙率

根據(jù)國(guó)標(biāo)GB/T 8168—2008測(cè)量緩沖材料的密度（ρ*）：將試樣切成邊長(zhǎng)為30 mm的立方體，量出其質(zhì)量（m0）和體積（V）。ρ*根據(jù)下式計(jì)算得到：

孔壁材料的密度（ρs）可利用質(zhì)量體積法來(lái)測(cè)定：將試樣粉碎至0.15 mm以下。稱取2 g試樣粉末（ms）加入比重瓶中，比重瓶放置在23℃的恒溫水浴中，隨后向其加入無(wú)水乙醇（至刻線處）。擦干比重瓶外壁，稱量含有樣品和乙醇的比重瓶質(zhì)量記為m1。然后清洗烘干比重瓶，向其加入無(wú)水乙醇剛好至刻線處，稱量其質(zhì)量，記為m2。利用下式計(jì)算ρs：

其中，ρ表示無(wú)水乙醇的密度。以上實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。

緩沖材料的孔隙率（θ）可由下式來(lái)計(jì)算：

1.3.5靜態(tài)緩沖性能

用微機(jī)控制RGL-214電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)對(duì)試樣進(jìn)行靜態(tài)壓縮測(cè)試，討論其靜態(tài)緩沖性能。在壓縮測(cè)試之前，取邊長(zhǎng)為30 mm的立方體試樣在恒溫恒濕箱（溫度23℃，相對(duì)濕度50%）中放置24 h。參考國(guó)標(biāo)GB/T 8168—2008，將試樣放在壓縮機(jī)平臺(tái)上，以靜態(tài)壓縮速度12 mm/min壓縮試樣直至壓縮載荷急劇增加，得到應(yīng)力—應(yīng)變曲線。

2　結(jié)果與討論

2.1流變特性

不同濃度NaOH溶液處理海帶的動(dòng)態(tài)振動(dòng)頻率掃描曲線如圖2所示。圖2可見(jiàn)，堿處理海帶的復(fù)數(shù)黏度遵循一般聚合物的剪切稀化規(guī)律，隨著頻率增加其復(fù)合黏度近似線性減小。在頻率掃描中分子鍵的破壞和重組可能會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變化而影響堿處理海帶的流變特性［5］。高頻率時(shí)，沒(méi)有足夠的時(shí)間使斷裂的內(nèi)部分子鍵進(jìn)行重組，可能導(dǎo)致永久性的分子取向或長(zhǎng)鏈聚合物的解纏結(jié)，因此，復(fù)數(shù)黏度在高頻率下減?。?］。

圖2　不同濃度NaOH溶液處理海帶的動(dòng)態(tài)振動(dòng)頻率掃描曲線

圖3　轉(zhuǎn)角頻率為312 Hz時(shí)不同濃度NaOH溶液處理海帶的復(fù)數(shù)黏度

同一頻率時(shí)不同濃度NaOH溶液處理海帶的復(fù)數(shù)黏度變化見(jiàn)圖3。圖3可見(jiàn)，隨著NaOH溶液濃度的增加，堿處理海帶的復(fù)數(shù)黏度先增大后減小，當(dāng)濃度超過(guò)4.6%時(shí)，復(fù)數(shù)黏度略微下降。這是由于不同濃度NaOH溶液使海藻酸鈉的含量發(fā)生變化［8］。當(dāng)NaOH溶液濃度0.2%時(shí)，海藻酸鈉的含量太少而使復(fù)數(shù)黏度較低；隨著NaOH溶液濃度的增加，海藻酸鈉含量增加，使堿處理的海帶的復(fù)數(shù)黏度提高。然而，當(dāng)NaOH溶液濃度超過(guò)1.1%時(shí)，NaOH溶液可能過(guò)量，在逐漸增強(qiáng)的堿性環(huán)境下，海藻酸鈉的糖苷鍵發(fā)生斷裂［10］，使海藻酸鈉解聚，導(dǎo)致復(fù)數(shù)黏度下降［12-13］。但當(dāng) NaOH溶液濃度超過(guò)4.6%時(shí)，進(jìn)一步增加NaOH的含量，其對(duì)海藻酸鈉解聚作用差異不大，即海藻酸鈉的解聚作用達(dá)到了極限，因此復(fù)數(shù)黏度只略微下降。

2.2結(jié)構(gòu)與形貌

圖4為海帶發(fā)泡緩沖材料的數(shù)碼照片。圖4（a）可見(jiàn)試樣的橫截面有大量的泡孔；圖4（b）可見(jiàn)試樣坍塌易碎，不宜切割。

圖4　不同濃度NaOH處理海帶發(fā)泡緩沖材料的數(shù)碼照片

圖5　不同濃度NaOH處理得到的海帶發(fā)泡緩沖材料的光學(xué)顯微鏡照片

圖5為不同濃度NaOH處理得到的海帶發(fā)泡緩沖材料的光學(xué)顯微鏡照片。由圖5可見(jiàn)，海帶發(fā)泡緩沖材料呈開(kāi)孔結(jié)構(gòu)，泡孔的四周由薄壁組成，相互之間連通，排列形成致密的枝化結(jié)構(gòu)。NaOH溶液濃度小于1.1%時(shí)，海藻酸鈉的含量太少，海帶發(fā)泡緩沖材料的膠黏性太差，發(fā)生松散的現(xiàn)象。隨著NaOH溶液濃度的增加，形成多孔結(jié)構(gòu)變得明顯，可清楚看到泡孔之間相互連通。當(dāng)NaOH溶液濃度增加到4.6%時(shí)，海帶發(fā)泡緩沖材料的孔洞較小，孔壁粘連變差。尤其是濃度大于7.0%時(shí)，海帶發(fā)泡緩沖材料坍塌嚴(yán)重，多孔結(jié)構(gòu)很難保持。產(chǎn)生這樣的現(xiàn)象可能是因?yàn)?，隨著NaOH溶液濃度增加，海藻酸鈉發(fā)生劇烈解聚，使堿處理的海帶之間已不能很好地連接在一起。故后續(xù)實(shí)驗(yàn)未對(duì)NaOH溶液濃度小于1.1%和大于7.0%的試樣進(jìn)行測(cè)試。

2.3孔徑及孔徑分布

隨著NaOH溶液濃度的增加，各組試樣的泡孔孔徑分布的范圍由寬變窄，從0～1.2 mm到0～0.4 mm，如圖6所示。

圖6　不同濃度NaOH溶液處理海帶發(fā)泡緩沖材料的孔徑類面積分布

圖7為不同濃度NaOH溶液處理海帶發(fā)泡緩沖材料的平均孔徑。由圖7可以看出，泡孔的平均尺寸隨著NaOH溶液濃度的增加而減小，由0.4 mm減小到0.11 mm。海帶發(fā)泡緩沖材料的泡孔主要由冰晶升華產(chǎn)生。在冷凍過(guò)程中，堿處理海帶中含有海藻酸鈉等多種成分，所以冰異相成核［14］。海藻酸鈉等天然多糖的共晶溫度（也稱共晶點(diǎn)）一般為-20℃［15］，在-80℃中可保證堿處理的海帶全部?jī)鼋Y(jié)。冰晶一旦形成，外部增長(zhǎng)比內(nèi)部快，冰晶的生長(zhǎng)呈各向異性；在生長(zhǎng)中會(huì)發(fā)生多尖端分裂，從而在主枝上形成許多分枝，并在一定的生長(zhǎng)方向上分解，因此整體結(jié)構(gòu)又呈準(zhǔn)各向同性［16］。隨著NaOH溶液濃度的增加，堿處理海帶的冰點(diǎn)降低，冰晶的生長(zhǎng)受阻，使冰晶的尺寸變小［17］。同時(shí)，海藻酸鈉解聚致使緩沖材料的泡孔結(jié)構(gòu)被破壞，故海帶發(fā)泡緩沖材料的平均孔徑減小。

圖7　不同濃度NaOH溶液處理海帶發(fā)泡緩沖材料的平均孔徑

2.4密度及孔隙率

表1　不同濃度NaOH溶液處理海帶發(fā)泡緩沖材料的ρ*、ρ和ρ*/ρs

根據(jù)式（5），θ與ρ*/ρs存在一定的關(guān)系。因此，θ隨NaOH溶液濃度的增加而逐漸減小。圖8為不同濃度NaOH溶液處理的海帶發(fā)泡緩沖材料的孔隙率。圖8可見(jiàn)，NaOH溶液濃度為1.1%和2.3%時(shí)，θ較高，可達(dá)90%以上。當(dāng)濃度大于2.3%后，緩沖材料的多孔結(jié)構(gòu)減少，導(dǎo)致θ下降［19］。

圖8　不同濃度NaOH溶液處理的海帶發(fā)泡緩沖材料的孔隙率

2.5靜態(tài)緩沖性能

在靜態(tài)壓縮測(cè)試開(kāi)始時(shí)，發(fā)泡緩沖材料都會(huì)出現(xiàn)一個(gè)線彈性階段，然后是應(yīng)力基本恒定的屈服階段，最后進(jìn)入一個(gè)應(yīng)力大幅增加的密實(shí)化階段。其中，線彈性階段主要受孔壁的彎曲控制；載荷繼續(xù)增加時(shí)，孔穴發(fā)生彈性屈曲繼而產(chǎn)生屈服平臺(tái)；隨著應(yīng)變的進(jìn)一步增加，孔穴幾乎完全坍塌，以至于各壁面接觸，緩沖材料被大幅壓縮，應(yīng)力也迅速增大。

不同濃度NaOH溶液處理海帶發(fā)泡緩沖材料的應(yīng)力—應(yīng)變曲線形狀（與泡沫塑料的相似）明顯可見(jiàn)線彈性、平臺(tái)屈服和密實(shí)化三個(gè)階段，如圖9所示。其中屈服應(yīng)變?yōu)?.74～0.413，密實(shí)化應(yīng)變?yōu)?.596～0.873。

圖9　不同濃度NaOH溶液處理海帶發(fā)泡緩沖材料的應(yīng)力—應(yīng)變曲線

靜態(tài)壓縮測(cè)試中所得的屈服應(yīng)力、屈服應(yīng)變、密實(shí)化應(yīng)力和密實(shí)化應(yīng)變數(shù)據(jù)如表2所示。其中，屈服應(yīng)力和屈服應(yīng)變是從線彈性階段到平臺(tái)屈服階段的屈服點(diǎn)得到，密實(shí)化應(yīng)力和密實(shí)化應(yīng)變由平臺(tái)屈服階段切線和密實(shí)化階段切線的交點(diǎn)來(lái)確定［20］。

表2　靜態(tài)壓縮試驗(yàn)中海帶發(fā)泡緩沖材料的力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果

圖10為不同濃度NaOH溶液處理海帶發(fā)泡緩沖材料的初始彈性模量。圖10可見(jiàn)，不同濃度NaOH處理后，緩沖材料的初始彈性模量在0.04～0.15 MPa之間；隨著NaOH溶液濃度的增加，初始彈性模量先大幅減小后輕微增加，在濃度為4.6%時(shí)，達(dá)到極小值。通常多孔材料的初始彈性模量受兩個(gè)方面因素的影響：一是孔壁材料的初始彈性模量，其他條件相同時(shí)，多孔材料的初始彈性模量隨著孔壁材料的初始彈性模量減小而減小；二是多孔材料的孔隙率，與孔壁材料初始彈性模量影響相反，多孔材料的孔隙率越小，多孔材料的初始彈性模量越大。本實(shí)驗(yàn)中，隨著NaOH溶液濃度增加，海藻酸鈉的解聚加劇，這從圖3也可以看出。這會(huì)導(dǎo)致孔壁材料的膠黏性變?nèi)酰瑥亩箍妆诓牧系某跏紡椥阅Ａ考眲∠陆?。另一方面，?dāng)NaOH溶液濃度增加時(shí)，孔隙率降低，一定程度上補(bǔ)償孔壁材料初始彈性模量降低對(duì)多孔材料初始彈性模量減小的影響。因此，隨著NaOH溶液濃度的增加，多孔材料的初始彈性模量呈現(xiàn)先急劇減小后略微增加的趨勢(shì)。

圖10　不同濃度NaOH溶液處理海帶發(fā)泡緩沖材料的初始彈性模量

在靜態(tài)壓縮測(cè)試開(kāi)始時(shí)的線彈性階段，緩沖材料幾乎不吸收能量；而在平臺(tái)屈服階段，開(kāi)始吸收大量能量［21］。應(yīng)用-應(yīng)變曲線中，達(dá)到名度ε時(shí)單位體積材料吸收的能量為，W=密實(shí)化應(yīng)變時(shí)單位體積材料吸收的能量稱為緩沖材料的能量吸收值，反映包裝緩沖材料吸收能量的能力。如圖11所示，不同濃度NaOH溶液處理的海帶發(fā)泡緩沖材料的能量吸收值在26.42～42.38 kJ/m3之間，其值隨著NaOH溶液濃度的增加而減小，反映了緩沖材料吸收能量的能力降低。本實(shí)驗(yàn)中，隨著NaOH溶液濃度的增加，海藻酸鈉的解聚作用增強(qiáng)（如圖3所示），從而孔壁材料的強(qiáng)度降低，所以使緩沖材料吸收能量的能力降低，緩沖性能變差。

圖11　不同濃度NaOH溶液處理海帶發(fā)泡緩沖材料的能量吸收值

3　結(jié) 論

以新鮮海帶為原料，將其經(jīng)過(guò)酸化和堿處理后，利用真空冷凍干燥方法制備海帶發(fā)泡緩沖材料。光學(xué)顯微顯示，海帶發(fā)泡緩沖材料呈致密的枝化結(jié)構(gòu)，由薄壁構(gòu)成開(kāi)孔。當(dāng)堿處理的NaOH濃度為1.1%時(shí)，緩沖材料的密度（ρ*）、孔壁材料的密度（ρs）和相對(duì)密度（ρ*/ρs）最小，分別為0.0449、0.6483g/cm3和0.0693，而緩沖材料的平均孔徑、初始彈性模量和壓縮吸收能最大，分別為0.4 mm、0.15 MPa和42.38 kJ/m3。隨著NaOH濃度的增加，海帶發(fā)泡緩沖材料的平均孔徑減小，ρ*、ρs和ρ*/ρs則增大，初始彈性模量先減小后小幅地增大，壓縮能量吸收值呈減小趨勢(shì)，使緩沖性能變差。

［1］曹紹文，吳其葉.發(fā)泡型植物纖維緩沖包裝材料［J］.中國(guó)包裝工業(yè)，2002（9）：8-11.

［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］.濟(jì)南：山東大學(xué)，2012：1-3.

［3］LiF，Guan K，Liu P，et al.Ingredient of biomass packaging material and compare study on cushion properties［J］.International Journal of Polymer Science，2014，2014：146509-146515.

［4］Kaisangsri N，Kerdchoechuen O，Laohakunjit N. Characterization of cassava starch based foam blended with plant proteins，kraft fiber，and palm oil［J］. Carbohydrate Polymers，2014，110：70-77.

［5］Ma J，Lin Y，Chen X，et al.Flow behavior，thixotropy and dynamical iscoelasticity of sodium alginate aqueous solutions［J］.Food Hydrocolloids，2014，38：119-128.

［6］Blanco P N，Montero M P，Guillén M G.Antioxidant film development from unrefined extracts of brown seaweeds Laminaria digitata and Ascophyllum nodosum［J］.Food Hydrocolloids，2014，37：100-110.

［7］Therese A，Egil M J，Olav G，et al.Ionically gelled alginate foams：physical properties controlled by type，amount and source of gelling ions［J］.Carbohydrate Polymers，2014，99：249-256.

［8］Guo P，Yuan Y，Chi F.Biomimetic alginate/ polyacrylamide porous scaffold supports human mesenchymal stem cell proliferation and chondrogenesis［J］.Materials Science and Engineering C：Materials for Biological Applications，2014，42：622-628.

［9］劉培生.多孔材料引論［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2004：190.

［10］Vauchel P，Leroux K，Kaas R，et al.Kinetics modeling of alginate alkaline extraction from Laminaria digitata［J］.Bioresource Technology，2009，100（20）：1291-1296.

［11］張善明，劉 強(qiáng)，張善壘.從海帶中提取高粘度海藻酸鈉［J］.食品加工，2002，（3）：86-87.

［12］Lupo B，Maestro A，Porras M，et al.Preparation of alginate microspheres by emulsification/internal gelation to encapsulate cocoa polyphenols［J］.Food Hydrocolloids，2014，38：56-65.

［13］Holmea H K，Lindmoa K，Kristiansena A，et al. Thermal depolymerization of alginate in the solid state［J］.Carbohydrate Polymers，2003，54（4）：431-438.

［14］Sman R G M，Voda A，Dalen G，et al.Ice crystal interspacing in frozen foods［J］.Journal of Food Engineering，2013，116（2）：622-626.

［15］熊春華.海藻酸鈣多孔材料的制備與性能研究［D］.武漢：武漢紡織大學(xué)，2012：1-40.

［16］Shibkov A A，Golovin Y I，Zheltov M A，et al. Morphology diagram of nonequilibrium patterns of ice crystals growing in supercooled water［J］.Physica：A，2003，319：65-79.

［17］華澤釗.冷凍干燥新技術(shù)［M］.北京：科學(xué)出版社，2006：88-89.

［18］巨楊妮.環(huán)保型紙纖維發(fā)泡緩沖材料的研究［D］.無(wú)錫：江南大學(xué)，2012：21.

［19］Kanungo B P，Gibson L G.Density-property relationships in collagen-glycosaminoglycan scaffolds［J］.Acta Biomaterialia，2010，6（2）：344-353.

［20］朱 宏.發(fā)泡聚乙烯醇的緩沖與吸液特性研究［D］.杭州：浙江理工大學(xué)，2014：13.

［21］Gibson L J，Ashby M F.Cellular solids：structure and properties［M］.2nd ed.Cambridge：Cambridge University Press，1997：277-279.

Preparation of Laminaria Japonica Foamed Cushioning Material and the Research on lts Properties

ZHANG Xing-yun，ZHOU Ling-qing，E Yu-ping，WANG Jia-jun
（College of Materials and Textiles，Zhejiang Sci-Tech University，Hangzhou 310018，China）

The laminaria japonica foamed cushioning materials were prepared by taking fresh laminaria japonica as raw material，acidification and NaOH solution treatment as well as vacuum freeze-drying mehtod，and the structure and properties were studied.The results exhibited that laminaria japonica foamed cushioning materials presented dense-branching structure and an open pore formed by thin walls. when NaOH concentration was 1.1%，the density of the cushioning material（ρ*），density of pore wall material（ρs），and relative density（ρ*/ρs）were the smallest，0.0449 g/cm3，0.6483g/cm3and 0.0693 respectively.In addition，average pore size of cushioning material，initial elastic modulus and compression energy absorption reached the largest，0.4 mm，0.15 MPa，and 42.38 kJ/m3，respectively.With the increase in NaOH concentration，average pore size of laminaria japonica foamed cushioning materials decreased；ρ*，ρsandρ*/ρsincreased；initial elastic modulus first decreased and then increased slightly；compression energy absorption showed decreasing trend.Thus，when NaOH concentration was 1.1%，static cushioning property of laminaria japonica foamed cushioning materials reached the best.

laminaria japonica；sodium alga acid；vacuum freeze-drying；foamed cushioning material；dense-branching structure

TB484.6

A

1673-3851（2015）06-0781-07

（責(zé)任編輯：張祖堯）

2015-01-29

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（51303160）；浙江省高校重點(diǎn)學(xué)科研究生創(chuàng)新基金項(xiàng)目（2013CLXK07）

張星云（1990-），女，浙江嵊州人，碩士研究生，主要從事包裝緩沖材料的研究。

王家俊，E-mial：wangjjhz@163.com