课程设计说明书

目录。1.设计任务书 1

2.绪论 2

2.1所选课题的综述 2

2.2所设计任务的目的和意义 2

2.3设计结果简述 2

3.设计配方 2

4.性能测试方案 3

4.1力学性能基础参数测定 3

4.1.1试验设备 3

4.1.2试验过程 3

4.2植物纤维淀粉餐盒有限元分析 3

4.3植物纤维淀粉餐盒压溃试验 3

5.预期达到的主要性能能指标 3

5.1力学性能 3

5.2有限元分析 4

5.3压溃试验 4

6.工艺流程 5

7.设计结果概要 5

8.设计体会及今后的改进意见 5

9.参考文献 6

10.主要符号说明 7

1.1设计时间及地点。

1、设计时间：2024年12月12日—— 12月23日

2、设计地点：6#楼302教室。

1.2设计目的和要求。

通过课程设计，要求更加熟悉工程设计基本内容，掌握聚合物配方设计的主要程序及方法，锻炼和提高学生综合运用理论知识和技能的能力、独立工作和创新能力。

1.3设计题目和内容

1.4设计方法和步骤。

1、设计方案简介

根据设计任务书所提供的条件和要求，通过对现有资料的分析对比，对选定的课题进行综述，确定相关的工艺流程图。

2、提供一篇关于所选研究专题的文献综述（主要论述近年来，研究专题国内外研究进展情况，参考文献不少于10篇，英文文献不少于1篇），综述的内容及格式完全按照正式发表**的规范要求。字数不少于。

3、提供一份所选研究专题的课程设计说明书，内容主要包括设计目的、设计内容、实施方案（主要包括所选用原材料药品、所用实验仪器、实施步骤、性能测试及表征等）、预期达到的主要技术指标及工作进度等，并画出满足上述课程设计任务书的工艺流程图。

4、编写文献综述和课程设计说明书。

1.5设计成果的编制。

本课程的设计任务要求学生做文献综述1篇、设计说明书1份、图纸1张。

塑料作为一种新材料，具有质轻、坚实耐用、易加工、性能良好、**低廉等优点，其用途已渗透到国民经济各个部门和人们生活的各个方面。然而，在塑料给人们生活带来便利，改善生活质量的同时，使用后的大量塑料废弃物给人类赖以生存的自然环境造成了严重影响，特别是一次性塑料包装材料和日用杂品，不易**利用，也不易被环境降解，形成了“白色垃圾”。

为治理“白色污染”，目前国内外已有多种绿色产品推出：淀粉类、双降解塑料类、纸浆模塑类、植物纤维淀粉类等[12]。

降解材料是指在材料中加入某些能促进降解的添加剂制成的材料，合成本身具有降解性能的材料以及由生物制成的材料或采用可再生原料制成的材料。其在使用和保存期内能满足原来应用性能要求，使用后在特定的环境条件下，在较短的时间内化学结构发生变化，从而引起性能损失。

理想的生物降解高分子材料是一种具有优良使用性能，废弃后可被环境微生物完全分解为co2和h2o，最终被无机化而成为自然界中碳元素循环的一个组成部分的高分子材料。

生物降解材料的降解机理就是材料被真菌、霉菌和细菌等作用消化吸收的过程[6]。一般认为生物降解并非单一机理，是复杂的生物物理、生物化学作用，同时伴有其他物理化学作用，如水解、氧化等，这些作用相互促进，具有协同效应。

生物降解过程主要分为三个阶段：（1）高分子材料表面被微生物黏附，黏附表面的方式会受到高分子材料表面张力、表面结构、多孔性、温度和湿度等因素的影响；（2）微生物在高分子表面分泌的酶的作用下，通过水解和氧化等反应将高分子断裂成相对分子量较低的小分子化合物；（3）微生物吸收或消耗小分子化合物，经过代谢最终形成co2、h2o。

降解过程除以上生物化学作用外，还有生物物理作用，即微生物侵蚀高分子后，细胞增大致使高分子材料发生机械性破坏[10]。

植物纤维淀粉类餐盒是以植物纤维（稻草纤维、秸秆纤维、蔗渣纤维）和淀粉为主料，其他添加剂为辅料，经过热压成型、喷涂防水防油胶、杀菌包装等工艺生产出的绿色环保产品。该绿色产品具有原料可再生、环境污染小、生产成本低等优点，是塑料产品的最佳替代品。

本设计结果包含植物纤维淀粉类餐盒配方、制备以及性能测试方案。

本设计植物纤维淀粉餐盒配方如下：

植物纤维（稻草纤维）20%、碳酸钙和添加剂（发泡剂、增塑剂）50%、

淀粉（玉米淀粉）30%。

1）电子万能实验机；（2）智能信号采集处理分析仪。

在恒温条件下，把标准试样放置在万能试验机上以0.5 mm/min 的速度进行加载，根据试验所测数据，拟合处理。

植物纤维淀粉餐盒在运输使用过程中容易受到压力，本部分内容采用有限。

元法模拟餐盒在受压情况下的破坏状况，探索餐盒在外载荷作用下其内部的应力分布规律。

为验证有限元**的正确性，我们进行餐盒整体的压溃试验。

在恒温条件下，将餐盒放于万能试验机上以0.5mm/min 的速度缓慢加载。为保证餐盒整体受载均匀，在餐盒上方放置硬质轻板，通过应变片采集数据。

表 1 弹性模量和抗拉强度值。

表2 泊松比值。

表 3 材料的力学性能参数。

5.2有限元分析。

餐盒 4 个角出现应力集中，；餐盒底部所受应力最小，应变也最小。餐盒盒体周围所受应力及产生的应变都较餐盒底部大，故餐盒4角的应力集中成为餐盒承载强度的瓶颈，应着手改善餐盒的结构设计，减小餐盒 4 角的应力分布。

植物纤维淀粉餐盒材料在力学性能上表现出明显的韧性特征，在餐盒压缩到峰值载荷约 957 n 以后仍然能够承受外力继续变形。餐盒的 4个上角由于是应力集中的地方，在压缩过程中率先出现撕裂现象，和有限元分析的结果相吻合。在进行餐盒结构设计时，应尽量在这个位置避免应力集中。

植物纤维淀粉类餐盒是以植物纤维（稻草纤维、秸秆纤维、蔗渣纤维）和淀粉为主料，其他添加剂为辅料，经过热压成型、喷涂防水防油胶、杀菌包装等工艺生产出的绿色环保产品。其主要生产工艺流程为：粉碎→搅拌→输送→定容加料→加温、压制、排气→取坯→输送→脱水→浸胶→流平→烘干→消毒→包装入库。

本设计给出了植物纤维淀粉餐盒材料的配方，以及测定配方的基础参数：弹性模量 e、泊松比μ、抗拉强度σb的方案和预期结果。

**了植物纤维淀粉餐盒4个上角位置为应力集中位置，为餐盒的结构设计提供了。

理论依据。通过餐盒整体压溃试验方案，可以证实餐盒具有良好的韧性，为餐盒的运输、使用等提供了理论基础。

两周的课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在设计过程中，与同学分工设计，和同学们相互**，相互学习，相互监督。学会了合作，学会了运筹帷幄，学会了宽容，学会了理解，也学会了做人与处世。

课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程．”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义．我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础．

通过这次塑料配方设计，本人在多方面都有所提高。通过这次设计，综合运用本专业所学课程的理论，从而培养和提高学生独立工作能力，巩固与扩充了课程所学的内容，掌握塑料配方设计的方法和步骤，同时各科相关的课程都有了全面的复习，独立思考的能力也有了提高。

在这次设计过程中，体现出自己单独设计塑料配方的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。

在此感谢我们的雷佑安、赵亚奇老师。，老师严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；老师循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪；这次设计的每个实验细节，都离不开老师您的细心指导。而您开朗的个性和宽容的态度，帮助我能够很顺利的完成了这次课程设计。

同时感谢对我帮助过的同学们，谢谢你们对我的帮助和支持，让我感受到同学的友谊。由于本人的设计能力有限，在设计过程中难免出现错误，恳请老师们多多指教，我十分乐意接受你们的批评与指正，本人将万分感谢。

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