LU505732B1 - Superelastisches intelligentes packungspuffermaterial mit drucküberwachungsfunktion und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents
Superelastisches intelligentes packungspuffermaterial mit drucküberwachungsfunktion und verfahren zu seiner herstellung Download PDFInfo
- Publication number
- LU505732B1 LU505732B1 LU505732A LU505732A LU505732B1 LU 505732 B1 LU505732 B1 LU 505732B1 LU 505732 A LU505732 A LU 505732A LU 505732 A LU505732 A LU 505732A LU 505732 B1 LU505732 B1 LU 505732B1
- Authority
- LU
- Luxembourg
- Prior art keywords
- superelastic
- pressure monitoring
- buffer material
- aerogel
- monitoring function
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 34
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 238000012856 packing Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 239000004964 aerogel Substances 0.000 claims abstract description 50
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000035939 shock Effects 0.000 claims abstract description 7
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 claims abstract description 6
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 claims abstract description 6
- 239000006250 one-dimensional material Substances 0.000 claims abstract description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 6
- 230000004224 protection Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 claims description 18
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims description 18
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 claims description 15
- BFXIKLCIZHOAAZ-UHFFFAOYSA-N methyltrimethoxysilane Chemical compound CO[Si](C)(OC)OC BFXIKLCIZHOAAZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 claims description 8
- 238000009450 smart packaging Methods 0.000 claims description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 5
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 claims description 4
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 claims description 4
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 claims description 4
- -1 octadecyldimethylphenyl chloride Chemical compound 0.000 claims description 4
- 230000009102 absorption Effects 0.000 claims description 3
- JNYAEWCLZODPBN-JGWLITMVSA-N (2r,3r,4s)-2-[(1r)-1,2-dihydroxyethyl]oxolane-3,4-diol Chemical compound OC[C@@H](O)[C@H]1OC[C@H](O)[C@H]1O JNYAEWCLZODPBN-JGWLITMVSA-N 0.000 claims description 2
- WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N (3-aminopropyl)triethoxysilane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)CCCN WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- IIZPXYDJLKNOIY-JXPKJXOSSA-N 1-palmitoyl-2-arachidonoyl-sn-glycero-3-phosphocholine Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCC(=O)OC[C@H](COP([O-])(=O)OCC[N+](C)(C)C)OC(=O)CCC\C=C/C\C=C/C\C=C/C\C=C/CCCCC IIZPXYDJLKNOIY-JXPKJXOSSA-N 0.000 claims description 2
- KWIUHFFTVRNATP-UHFFFAOYSA-N Betaine Natural products C[N+](C)(C)CC([O-])=O KWIUHFFTVRNATP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- VZHSPOGGZRVINX-UHFFFAOYSA-N FC(C(F)(F)[Si](OC)(OC)OC)(CCCCCCCCCC(F)(F)F)F Chemical compound FC(C(F)(F)[Si](OC)(OC)OC)(CCCCCCCCCC(F)(F)F)F VZHSPOGGZRVINX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- KWIUHFFTVRNATP-UHFFFAOYSA-O N,N,N-trimethylglycinium Chemical compound C[N+](C)(C)CC(O)=O KWIUHFFTVRNATP-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims description 2
- 235000021355 Stearic acid Nutrition 0.000 claims description 2
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 claims description 2
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 claims description 2
- 229960003237 betaine Drugs 0.000 claims description 2
- YHWCPXVTRSHPNY-UHFFFAOYSA-N butan-1-olate;titanium(4+) Chemical compound [Ti+4].CCCC[O-].CCCC[O-].CCCC[O-].CCCC[O-] YHWCPXVTRSHPNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 claims description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 2
- 239000007822 coupling agent Substances 0.000 claims description 2
- GVGUFUZHNYFZLC-UHFFFAOYSA-N dodecyl benzenesulfonate;sodium Chemical compound [Na].CCCCCCCCCCCCOS(=O)(=O)C1=CC=CC=C1 GVGUFUZHNYFZLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 2
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000787 lecithin Substances 0.000 claims description 2
- 229940067606 lecithin Drugs 0.000 claims description 2
- 235000010445 lecithin Nutrition 0.000 claims description 2
- QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Natural products CCCCCCCC(C)CCCCCCCCC(O)=O OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229950008882 polysorbate Drugs 0.000 claims description 2
- 229920000136 polysorbate Polymers 0.000 claims description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 2
- 229940080264 sodium dodecylbenzenesulfonate Drugs 0.000 claims description 2
- 239000008117 stearic acid Substances 0.000 claims description 2
- UFTFJSFQGQCHQW-UHFFFAOYSA-N triformin Chemical compound O=COCC(OC=O)COC=O UFTFJSFQGQCHQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- HQYALQRYBUJWDH-UHFFFAOYSA-N trimethoxy(propyl)silane Chemical compound CCC[Si](OC)(OC)OC HQYALQRYBUJWDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- NBXZNTLFQLUFES-UHFFFAOYSA-N triethoxy(propyl)silane Chemical compound CCC[Si](OCC)(OCC)OCC NBXZNTLFQLUFES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- SJECZPVISLOESU-UHFFFAOYSA-N 3-trimethoxysilylpropan-1-amine Chemical compound CO[Si](OC)(OC)CCCN SJECZPVISLOESU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 claims 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 abstract description 9
- 238000009661 fatigue test Methods 0.000 abstract description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 abstract description 2
- 239000004971 Cross linker Substances 0.000 abstract 1
- 230000001953 sensory effect Effects 0.000 abstract 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 6
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 6
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 5
- LGZDNJBUAAXEMN-UHFFFAOYSA-N 1,2,2,3-tetramethyl-1-oxidopiperidin-1-ium Chemical compound CC1CCC[N+](C)([O-])C1(C)C LGZDNJBUAAXEMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 4
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000005022 packaging material Substances 0.000 description 4
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 3
- MTEZSDOQASFMDI-UHFFFAOYSA-N 1-trimethoxysilylpropan-1-ol Chemical compound CCC(O)[Si](OC)(OC)OC MTEZSDOQASFMDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 2
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000017166 Bambusa arundinacea Nutrition 0.000 description 1
- 235000017491 Bambusa tulda Nutrition 0.000 description 1
- 241001330002 Bambuseae Species 0.000 description 1
- 235000015334 Phyllostachys viridis Nutrition 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 239000011425 bamboo Substances 0.000 description 1
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 238000012669 compression test Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000006855 networking Effects 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 239000011540 sensing material Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
- B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
- B65D81/00—Containers, packaging elements, or packages, for contents presenting particular transport or storage problems, or adapted to be used for non-packaging purposes after removal of contents
- B65D81/02—Containers, packaging elements, or packages, for contents presenting particular transport or storage problems, or adapted to be used for non-packaging purposes after removal of contents specially adapted to protect contents from mechanical damage
- B65D81/05—Containers, packaging elements, or packages, for contents presenting particular transport or storage problems, or adapted to be used for non-packaging purposes after removal of contents specially adapted to protect contents from mechanical damage maintaining contents at spaced relation from package walls, or from other contents
- B65D81/127—Containers, packaging elements, or packages, for contents presenting particular transport or storage problems, or adapted to be used for non-packaging purposes after removal of contents specially adapted to protect contents from mechanical damage maintaining contents at spaced relation from package walls, or from other contents using rigid or semi-rigid sheets of shock-absorbing material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/10—Metal compounds
- C08K3/14—Carbides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L1/00—Compositions of cellulose, modified cellulose or cellulose derivatives
- C08L1/02—Cellulose; Modified cellulose
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
Abstract
Die Erfindung offenbart ein superelastisches intelligentes Packungspuffermaterial mit Drucküberwachungsfunktion und ein Herstellungsverfahren dafür. Durch die Vernetzung einer Vielzahl von zweidimensionalen Materialien mit reichen funktionellen Gruppen auf der Oberfläche oder eindimensionalen Materialien, die Blätter mit Vernetzern bilden können, wurde eine gute und starke Wechselwirkung zwischen den Lamellen gebildet, und gerichtete poröse Aerogel wurde durch gerichtete Gefriertrocknung Methode erhalten. Die intelligente Verpackung Puffermaterial der Erfindung hat hervorragende mechanische Eigenschaften und sensorischen Eigenschaften: die Ermüdungsprüfung ist mehr als 10.000 Mal unter Druckbelastung von mehr als 50%, und die Höhe Retentionsrate ist mehr als 50%; Energieverlust Koeffizient ist größer als 50%; Der Druck Antwortbereich ist größer als 20kPa, die Empfindlichkeit ist größer als 1kPa-1 , das Verfahren ist einfach, kostengünstig, geeignet für die industrielle Massenproduktion. Es kann zur Stoßdämpfung, zur Polsterung und zum Schutz von wertvollen oder zerbrechlichen Gütern während des Transports sowie zur Stoß- und Drucküberwachung während des Transports verwendet werden. Es hat eine breite Perspektive auf dem Gebiet der intelligenten Pufferverpackung.
Description
Superelastisches intelligentes Packungspuffermaterial mit Drucküberwachungsfunktion-/>05732 und Verfahren zu seiner Herstellung
Technischer Bereich
Die Erfindung gehört zum technischen Bereich der grünen intelligenten Pufferverpackung und bezieht sich auf den technischen Bereich des superelastischen Aerogel-Drucksensors, insbesondere auf ein superelastisches intelligentes Verpackungspuffermaterial mit
Drucküberwachungsfunktion und ein Herstellungsverfahren dafür. Es wird hauptsächlich für
Präzisionsinstrumente oder wertvollere zerbrechliche Produkte (Glas, keramische Produkte, etc.) im Transportprozess der Stoßdämpfung, der Abfederung und des Schutzes, sowie im
Transportprozess des Aufpralls und der Drucküberwachung verwendet. Es hat eine sehr breite
Perspektive auf dem Gebiet der intelligenten Pufferverpackung.
Technologie im Hintergrund
Mit der rasanten Entwicklung der Logistikindustrie ist die kontinuierliche Echtzeit-
Bewegungsüberwachung und der Schutz von Hochpräzisionsinstrumenten während des
Transports sehr wichtig für intelligente Verpackungen und moderne Logistik. Piezoresistive
Aerogel-Sensormaterialien können die Fracht vor Kollisionen schützen und die Kompression während des Transports in Echtzeit überwachen, aber darüber wurde noch nicht berichtet.
Handelsübliche Pufferverpackungsmaterialien wie Polyethylen, Polypropylen und Polystyrol sind nicht erneuerbare Polymere auf Erdölbasis, die die Umwelt belasten. Auf dem Gebiet der grünen, intelligenten Pufferverpackungen können grüne, abbaubare, superelastische, ermüdungsbeständige und hochdruckbeständige Materialien den Anwendungsbereich und die
Wiederverwendungsrate von intelligenten Puffermaterialien verbessern.
Bislang ist die Erforschung intelligenter Pufferverpackungsmaterialien in Bezug auf
Superelastizität, Ermüdungsbeständigkeit, einen breiten Belastungsbereich und andere Aspekte
Jedoch noch nicht ideal. Herkömmliche Aerogele neigen zu plastischer Verformung unter großer
Druckbelastung, was die Anforderungen an die strukturelle Stabilität in praktischen Anwendungen nicht erfüllen kann. Darüber hinaus ist die Lebensdauer herkömmlicher Aerogele bei hohen
Druckbelastungen begrenzt, was für den langfristigen Einsatz von Pufferverpackungsmaterialien schwierig ist.
Das chinesische Patent CN105566673B offenbart ein superelastisches und hochadsorbierendes MXen-Aerogel und sein Herstellungsverfahren. Das Aerogel kann nur einer
Druckbelastung von 50 % standhalten, und seine maximale Druckfestigkeit beträgt nur 1,5 kPa.
Darüber hinaus stimmen die Spannungs-Dehnungs-Kurven des Aerogels bei verschiedenen
Druckbelastungen nicht überein, was auf eine starke plastische Verformung hindeutet.
Das chinesische Patent CN105566673B offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines multifunktionalen elastischen Cellulose-Aerogels. Die Höhenerhaltungsrate des elastischen
Aerogels beträgt nach 1000 Kompressionszyklen bei einer Druckbelastung von 60 % nur 85 %.
In der allgemeinen Referenz 1 (Carbohydrate Polymers,2019,208:232-240) wird ein superleichtes, hydrophobes, anisotropes Cellulose-Nanofibrillen-Aerogel aus Bambus mit guter
Formerholungsfähigkeit durch GefriergieBen beschrieben. Das Aerogel hat eine
Formwiederherstellungsrate von bis zu 92 % nach 100 Zyklen unter 80 % Kompression, aber das
Aerogel wurde nicht weiter in Bezug auf die Ermüdungsbeständigkeit untersucht und hat keine druckempfindlichen Eigenschaften.
Piezoresistive Aerogel-Sensormaterialien können Güter vor Kollisionen schützen und ihre
Kompression während des Transports in Echtzeit überwachen, aber darüber wurde noch nicht berichtet, und wie man intelligente Aerogel-Pufferverpackungsmaterialien mit Superelastizität und 505732
Ermüdungsfestigkeit unter hoher Druckbelastung erreichen kann, bleibt eine große
Herausforderung.
Inhalt der Erfindung
Angesichts der Unzulänglichkeiten des Standes der Technik bietet die Erfindung ein superelastisches intelligentes Puffermaterial mit der Funktion der Drucküberwachung. Das
Aerogel hat die Eigenschaften von ausgezeichneter mechanischer Festigkeit, Superelastizität und
Ermüdungsbeständigkeit, breiter Belastbarkeit, etc.
Um den oben genannten Zweck zu erreichen, ist das technische Schema der Erfindung:
Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für ein superelastisches intelligentes
Verpackungspuffermaterial mit Drucküberwachungsfunktion. Das intelligente
Verpackungspuffermaterial wird durch die folgenden Verfahren hergestellt: Zunächst werden zweidimensionale Materialien mit reichhaltigen funktionellen Gruppen auf der Oberfläche oder eindimensionale Materialien, die Blätter bilden können, durch ein Vernetzungsmittel vernetzt, und dann wird ein gerichtetes poröses Aerogel durch ein gerichtetes Gefriertrocknungsverfahren hergestellt. Superelastisches Aerogel wurde durch Erhitzen auf hohe Temperaturen erhalten, um den Vernetzungsgrad weiter zu verbessern.
Das zweidimensionale Material mit einer Oberfläche, die reich an funktionellen Gruppen ist, oder das eindimensionale Material, das in der Lage ist, ein Blatt zu bilden, bezieht sich auf eine oder mehrere Komponenten von Graphenoxid, MXen, Cellulose-Nanofasern, Rohfasern usw.
Ferner bezieht sich das Vernetzungsmittel auf: Kationischer Typ:
Cetyltrimethyldimethylchlorid, Octadecyldimethylphenylchlorid; Anionischer Typ: Stearinsäure,
Natriumdodecylbenzolsulfonat; Amphoterer ionischer Typ: Lecithin, Aminosäuretyp,
Decadecyldimethylhydroxypropylsulfobetain, Betaintyp; Nichtionischer Typ: Fettsäuretriglycerid,
Fettsäuresorbitan (Span), Polysorbat; Verwendetes Kopplungsmittel: vy-Glycidylether-
Oxypropyltrimethoxysilan (GPTMS), y-Aminopropyltrimethoxysilan, Y-
Aminopropyltriethoxysilan, y-Propyltriethoxysilan, y-Propyltriethoxysilan, Y-
Propyltrimethoxysilan, Heptafluordodecyltrimethoxysilan, Methyltrimethoxysilan (MTMS),
Tetrabutyltitanat.
Ferner beträgt die Menge des zugegebenen Vernetzungsmittels 0,1-50 % der Gesamtmasse, und die Vernetzungsbedingungen sind: Erhitzen oder Reaktion bei Raumtemperatur, und die
Reaktionszeit beträgt 10-300 Minuten. Der Zweck des Vernetzungsmittels ist die Bildung einer starken Wechselwirkung zwischen den Komponenten (wie kovalente Bindung, Ionenbindung,
Wasserstoffbindung, Koordinationsbindung), eine gute Kontinuität zwischen den inneren Poren und eine gute strukturelle Integrität des gesamten Materials.
Anschließend wird das poröse Aerogel auf eine Temperatur von 50-500°C erhitzt, um den
Vernetzungsgrad weiter zu verbessern.
Darüber hinaus wird das hyperelastische Aerogel durch ein gerichtetes
Gefriertrocknungsverfahren hergestellt und weist eine anisotrope dreidimensionale poröse
Struktur auf.
Außerdem sind die Locher des hyperelastischen Aerogels quadratisch, rund oder sechseckig.
Außerdem beträgt die Dichte des hyperelastischen Aerogels I-100mg/cm3 .
Außerdem wurde das hyperelastische Aerogel mehr als 10.000 Ermüdungstests unter einer
Druckbelastung von mehr als 50 % unterzogen, und die Hohenerhaltungsrate beträgt mehr als 50%. Der Energieverlustkoeffizient ist größer als 50 %.
Der Effekt der Erfindung ist, dass die super-elastische Aerogel Sensing Leistung erhalten wit 505732
Der Arbeitsbereich ist größer als 20 kPa, die Empfindlichkeit ist größer als 1 kPa-1 , und die
Lebensdauer beträgt mehr als 10000 Mal bei einer Belastung von mehr als 50%. Es kann zur
Stoßdämpfung, zur Dämpfung und zum Schutz von Präzisionsinstrumenten oder wertvollen zerbrechlichen Glas- und Keramikprodukten im Transportprozess sowie zur Stoß- und
Drucküberwachung während des Transportprozesses verwendet werden.
Beschreibung der beigefügten Zeichnungen
Bild 1 zeigt die REM-Rasterelektronenmikroskopie des superelastischen intelligenten
Verpackungspuffermaterials, das nach dem Durchführungsverfahren 2 hergestellt wurde.
Bild 2 zeigt die Spannungs-Dehnungs-Kurve des superelastischen intelligenten
Packungspuffermaterials, das nach der Durchführungsmethode 2 hergestellt wurde.
Bild 3 zeigt das Drucktestfoto des superelastischen intelligenten Packungspuffermaterials, das nach Durchführungsmethode 2 hergestellt wurde.
Bild 4 zeigt die Spannungs-Dehnungskurve des superelastischen Puffermaterials für intelligente Verpackungen, das nach Durchführungsmethode 2 hergestellt wurde, unter zyklischer
Druck-Rückfederung bei 80 %.
Bild 5 zeigt die Höhenretention und die ELC-Änderungen des superelastischen intelligenten
Verpackungspuffermaterials, das nach Durchführungsmethode 2 hergestellt wurde, unter 80 %
Dehnung im zyklischen Druck-Rückstellversuch.
Bild 6 zeigt die Empfindlichkeit des superelastischen intelligenten
Verpackungspuffermaterials, das nach Methode 2 hergestellt wurde.
Detaillierte Beschreibung
Durchführungsmethode 1: (1) Eine bestimmte Menge y-Glycidyletheroxypropyltrimethoxysilan (GPTMS) wurde zu 15 mg/ml MXen-Lösung gegeben und 10 Minuten lang bei 60 °C gerührt, um GPTMS zu hydrolysieren und an MXen zu kondensieren. Das GPTMS macht 0,1 % der Masse von MXen aus. (2) Gießen Sie die in Schritt (1) erhaltene Lösung in die Silikonform und legen Sie sie auf flüssigen Stickstoff oder eine andere Gefrierquelle usw. Nachdem die gemischte Lösung vollständig gefroren und kristallisiert war, wurde das poröse Aerogel durch Gefriertrocknung
Maschine für 36 Stunden erhalten. (3) Das in Schritt (2) erhaltene poröse Aerogel wird in einen Röhrenofen gegeben und 2
Stunden lang bei 200°C erhitzt, um die weitere Vernetzung von MXen und GPTMS zu fördern und ein superelastisches Aerogel mit einer Dichte von 1mg/ml zu erhalten.
Durchführungsmethode 2: (1) 10mg/mL Cellulose-Nanofasern wurden durch Oxidation von 2,2,6,6-
Tetramethylpiperidinoxid (TEMPO) hergestellt. Die Cellulose-Nanofasern und die MXen-
Dispersion (10 mg/ml) wurden gleichmäßig in einem Massenverhältnis von 2:1 gemischt. (2) Eine bestimmte Menge GPTMS wurde gewogen und zu der in Schritt (1) erhaltenen
Mischung gegeben. Das Gemisch wurde 2 Stunden lang bei Raumtemperatur gerührt, um GPTMS auf Cellulose-Nanofasern und MXen zu hydrolysieren und zu kondensieren. Das GPTMS machte 30 % der Gesamtmasse der Cellulose-Nanofasern und des MXens aus. (3) Gießen Sie die in Schritt (2) erhaltene Lösung in die Silikonform und legen Sie sie über flüssigen Stickstoff oder eine andere Gefrierquelle usw. Nachdem die gemischte Lösung vollständig gefroren und kristallisiert war, wurde das poröse Aerogel durch Gefriertrocknung
Maschine für 36 Stunden erhalten.
(4) Das in Schritt (3) erhaltene porôse Aerogel wird in einen Vakuumofen gegeben und 44/505732
Minuten lang bei 100 °C erhitzt und ausgehärtet, um GPTMS mit Zellulose-Nanofasern und MXen weiter zu vernetzen. (5) Das in Schritt (4) erhaltene Aerogel wird mit deionisiertem Wasser gewaschen, das nicht umgesetzte GPTMS wird abgewaschen, und es wird erneut 36 Stunden lang in der
Gefriertrocknungsmaschine getrocknet, um schließlich eine Dichte von 20mg/cm3 hyperelastisches Aerogel zu erhalten.
Durchführungsmethode 3: (1) Eine bestimmte Menge GPTMS wurde gewogen und zu einer 15mg/mL Zellulose-
Nanofaser-Mischung hinzugefügt, die durch TEMPO-Oxidation hergestellt wurde, und 2 Stunden lang bei Raumtemperatur gerührt, um GPTMS zu hydrolysieren und an Zellulose-Nanofasern zu kondensieren. Das GPTMS machte 10 % der Masse der Cellulose-Nanofasern aus. (2) Gießen Sie die in Schritt (1) erhaltene Lösung in die Silikonform und legen Sie sie auf flüssigen Stickstoff oder eine andere Gefrierquelle usw. Nachdem die gemischte Lösung vollständig gefroren und kristallisiert war, wurde das poröse Aerogel durch Gefriertrocknung
Maschine für 36 Stunden erhalten. (3) Legen Sie das in Schritt (2) erhaltene poröse Aerogel in einen Röhrenofen und erhitzen
Sie es 6 Stunden lang bei 500°C, um die Karbonisierung der Zellulose und die weitere Vernetzung mit GPTMS zu fördern, und schließlich wurde das superelastische Aerogel mit einer Dichte von 40mg/cm3 erhalten.
Durchführungsmethode 4: (1) 20mg/mL Cellulose-Nanofasern werden durch TEMPO-Oxidation hergestellt, und die
Cellulose-Nanofasern werden vorbereitet. Und MXen (40mg/mL) Dispersionen wurden in einem
Massenverhältnis von 1:10 gemischt. (2) Ein bestimmtes Gewicht an Methyltrimethoxysilan (MTMS) wurde zu der in Schritt (1) erhaltenen gemischten Lôsung hinzugefügt und 6 Stunden lang bei Raumtemperatur gerührt, um
MTMS auf Cellulose-Nanofasern und MXen zu hydrolysieren und zu kondensieren. Das MTMS machte 50 % der Gesamtmasse der Cellulose-Nanofasern und des MXen aus. (3) Gießen Sie die in Schritt (2) erhaltene Lösung in die Silikonform und legen Sie sie über flüssigen Stickstoff oder eine andere Gefrierquelle usw. Nachdem die gemischte Lösung vollständig gefroren und kristallisiert war, wurde das porôse Aerogel durch Gefriertrocknung
Maschine für 36 Stunden erhalten. (4) Das in Schritt (3) erhaltene porôse Aerogel wird in einen Vakuumofen gegeben und 1
Stunde lang bei 100 °C erhitzt und ausgehärtet, um die weitere Vernetzung des MTMS mit
Cellulose-Nanofasern und MXen zu fördern. (5) Die in Schritt (5) erhaltenen Aerogele werden mit deionisiertem Wasser gewaschen, das nicht umgesetzte MTMS wird abgewaschen und die Aerogele werden 36 Stunden lang in der
Gefriertrocknungsmaschine getrocknet, um schlieBlich die superelastischen Aerogele mit einer
Dichte von 100mg/em3 zu erhalten.
Die Erfindung vernetzt verschiedene zweidimensionale Materialien mit reichhaltigen funktionellen Gruppen auf ihren Oberflächen oder eindimensionale Materialien, die mit
Vernetzungsmitteln Blätter bilden kônnen. Das durch gerichtete Gefriertrocknung erhaltene gerichtete porôse Aerogel weist ausgezeichnete mechanische Eigenschaften, Druckfestigkeit,
Ermüdungsbeständigkeit und einen großen Druckbereich auf. So wird beispielsweise ein superelastisches Aerogel mit quadratischen Löchern auf der Grundlage von
Durchführungsmethode 2 erhalten, wie in der REM-Aufnahme in Zeichnung 1 gezeigt. Seid/505732
Superelastizität kann sich unter verschiedenen Druckbelastungen vollständig erholen, wobei die maximale Druckbelastung 90 % erreicht, wie in der Spannungs-Dehnungskurve in Zeichnung 2 dargestellt. Seine Ermüdungsbeständigkeit zeigt, dass bei einer Druckbelastung von 80 % nach 5 100.000 Druckzyklen die Dehnung immer noch 14,5 kPa erreichen kann, die Hohenerhaltungsrate 90,3 % beträgt und der Energieverlustkoeffizient 70,5 %, wie in Zeichnung 3-5 dargestellt. Das hyperelastische Aerogel weist einen breiten Betriebsbereich von 0-52,8 kPa auf, wie in Zeichnung 6 dargestellt. Basierend auf der oben genannten Leistung, kann die bestehende Technologie nicht erreichen.
Die obige Implementierungsmethode ist nur eine weitere Beschreibung der Erfindung und sollte nicht auf den Inhalt beschränkt werden, der durch die Implementierungsmethode offenbart wird. Jede spezifische Substanz in der Produktkomponente, die in dem technischen Schema der
Erfindung offenbart ist, kann durch die Erfindung implementiert werden und die gleiche technische Wirkung wie die Implementierungsmethode erzielen. Die Implementierungsmethode wird hier nicht gesondert erläutert. Daher fällt jedes Äquivalent oder jede Modifikation, die im
Sinne der Offenbarung dieser Erfindung vorgenommen wird, in den Schutzbereich.
Claims (10)
1. Die Erfindung bezieht sich auf das Verfahren zur Herstellung eines superelastischen intelligenten Verpackungspuffers mit Druckiiberwachungsfunktion. Das intelligente Verpackungspuffermaterial wird durch die folgenden Verfahren hergestellt: Zunächst werden zweidimensionale Materialien mit reichhaltigen funktionellen Gruppen auf der Oberfläche oder eindimensionale Materialien, die Blätter bilden können, durch Vernetzungsmittel vernetzt, und dann wird ein gerichtetes poröses Aerogel durch ein gerichtetes Gefriertrocknungsverfahren hergestellt. Dann wurde der Vernetzungsgrad durch Erhitzen auf hohe Temperaturen weiter verbessert, um ein superelastisches Aerogel zu erhalten.
2. Nach dem in Anspruch 1 genannten Herstellungsverfahren eines superelastischen intelligenten Packungspuffermaterials mit Drucküberwachungsfunktion ist es dadurch gekennzeichnet, dass: Die zweidimensionalen Materialien mit reichen funktionellen Gruppen auf der Oberfläche oder die eindimensionalen Materialien, die Blätter bilden können, beziehen sich auf eine oder mehrere Komponenten von Graphen, MXen, Cellulose-Nanofasern, Rohfasern usw.
3. Gemäß dem in Anspruch 1 beschriebenen Herstellungsverfahren eines superelastischen intelligenten Packungspuffermaterials mit Drucküberwachungsfunktion ist es dadurch gekennzeichnet, dass: Das Vernetzungsmittel bezieht sich auf: Kationischer Typ: Cetyltrimethyldimethylchlorid, Octadecyldimethylphenylchlorid; Anionischer Typ: Stearinsäure, Natriumdodecylbenzolsulfonat; Amphoterer ionischer Typ: Lecithin, Aminosäuretyp, Decadecyldimethylhydroxypropylsulfobetain, Betaintyp; Nichtionischer Typ: Fettsäuretriglycerid, Fettsäuresorbitan (Span), Polysorbat; Verwendetes Kopplungsmittel: y-Glycidylether- Oxypropyltrimethoxysilan (GPTMS), y-Aminopropyltrimethoxysilan, Y- Aminopropyltriethoxysilan, y-Propyltriethoxysilan, y-Propyltriethoxysilan, Y- Propyltrimethoxysilan, Heptafluordodecyltrimethoxysilan, Methyltrimethoxysilan (MTMS), Tetrabutyltitanat.
4. Gemäß dem in Anspruch 1 beschriebenen Herstellungsverfahren eines superelastischen intelligenten Verpackungspuffermaterials mit Drucküberwachungsfunktion ist es dadurch gekennzeichnet, dass: die Menge des zugesetzten Vernetzungsmittels 0,1-50% der Gesamtmasse beträgt, die Vernetzungsbedingung ist: Erhitzen oder Reaktion bei Raumtemperatur, die Reaktionszeit beträgt 10-300 Minuten.
5. Nach dem in Anspruch 1 genannten Herstellungsverfahren eines superelastischen intelligenten Packungspuffermaterials mit Drucküberwachungsfunktion und dessen Herstellungsverfahren ist es dadurch gekennzeichnet, dass: Die anschließende Erhitzungstemperatur des porösen Aerogels auf 50-500°C, um den Vernetzungsgrad weiter zu verbessern.
6. Gemäß dem Herstellungsverfahren eines superelastischen intelligenten Packungspuffermaterials mit Drucküberwachungsfunktion, das in Anspruch 1 erwähnt wird, ist es dadurch gekennzeichnet, dass: das superelastische Aerogel durch ein gerichtetes Gefriertrocknungsverfahren hergestellt wird und das Aerogel eine anisotrope dreidimensionale poröse Struktur aufweist.
7. Nach dem in Anspruch 1 oder 6 beschriebenen Herstellungsverfahren eines superelastischen intelligenten Packungspuffermaterials mit Drucküberwachungsfunktion ist es dadurch gekennzeichnet, dass: Die Löcher des superelastischen Aerogels sind quadratische Löcher, runde Löcher und sechseckige Löcher.
8. Nach dem in Anspruch 1 beschriebenen Herstellungsverfahren zur Herstellung einb$/505732 superelastischen intelligenten Packungspuffermaterials mit Drucküberwachungsfunktion ist es dadurch gekennzeichnet, dass: Die Dichte des superelastischen Aerogels beträgt 1-100mg/em3 .
9. Superelastisches intelligentes Packungspuffermaterial mit Drucküberwachungsfunktion, dadurch gekennzeichnet, dass: es nach einem der Verfahren nach Anspruch 1-8 hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass: die Hôhenretentionsrate des erhaltenen superelastischen Aerogels größer als 50 % ist, der Energieverlustkoeffizient größer als 50 % ist, der Arbeitsbereich größer als 20 kPa ist, die Empfindlichkeit größer als 1 kPa-1 ist und die Lebensdauer mehr als 10000 Mal unter der Belastung von mehr als 50 % beträgt.
10. Das superelastische intelligente Verpackungspuffermaterial mit Drucküberwachungsfunktion nach Anspruch 9 wird zur Stoßdämpfung, zur Pufferung und zum Schutz während des Transports sowie zur StoB- und Drucküberwachung während des Transports verwendet.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
LU505732A LU505732B1 (de) | 2023-12-08 | 2023-12-08 | Superelastisches intelligentes packungspuffermaterial mit drucküberwachungsfunktion und verfahren zu seiner herstellung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
LU505732A LU505732B1 (de) | 2023-12-08 | 2023-12-08 | Superelastisches intelligentes packungspuffermaterial mit drucküberwachungsfunktion und verfahren zu seiner herstellung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
LU505732B1 true LU505732B1 (de) | 2024-06-10 |
Family
ID=91539658
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
LU505732A LU505732B1 (de) | 2023-12-08 | 2023-12-08 | Superelastisches intelligentes packungspuffermaterial mit drucküberwachungsfunktion und verfahren zu seiner herstellung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
LU (1) | LU505732B1 (de) |
-
2023
- 2023-12-08 LU LU505732A patent/LU505732B1/de active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69313908T2 (de) | Verfahren zur Herstellung von modifizierten Polysacchariden und modifizierte Polysaccharide | |
EP0672635B1 (de) | Formkörper, enthaltend Silica-Aerogel-Partikel sowie Verfahren zu ihrer Herstellung | |
EP2501749B1 (de) | Mikrohohlkugeln enthaltende harzschaumstoffe | |
DE102011008909A1 (de) | Verbundlaminate und Verfahren zur Herstellung derselben | |
Girisha et al. | A study on flammability and moisture absorption behavior of sisal/coir fiber reinforced hybrid composites | |
EP1093486A1 (de) | Nanoporöse interpenetrierende organisch-anorganische netzwerke | |
DE102012218548B4 (de) | Verfahren zur Herstellung flexibler Aerogele auf Basis von Resorcin-Formaldehyd sowie mit diesem Verfahren erhältliche Aerogele | |
KR101234525B1 (ko) | 방탄성능이 개선된 전단농화유체 및 이의 제조방법 | |
WO2016162261A1 (de) | Verfahren zur herstellung eines wärmedämmformkörpers | |
CN108221482B (zh) | 一种用于纸质文物保护的加固液 | |
LU505732B1 (de) | Superelastisches intelligentes packungspuffermaterial mit drucküberwachungsfunktion und verfahren zu seiner herstellung | |
DE202013010599U1 (de) | Sandwichstruktur mit einem Aerogel enthaltenden Kernwerkstoff | |
CN112046104A (zh) | 一种具有运动监测功能的柔性防刺复合材料及制备方法 | |
DE1596241B1 (de) | Gasdichte asbestmembran fuer brennstoffelemente | |
DE3127995C2 (de) | Poröser Formkörper aus verfilzten oder gebündelten, getrockneten und gesinterten Fäden oder Schnüren, sowie Verfahren zu dessen Herstellung | |
DE102015212290B4 (de) | Wärmedämmstoff | |
DE10053832C2 (de) | Verfahren zur Herstellung eines SiC-Vorformlings mit hohem SiC-Volumengehalt | |
DE2161182B2 (de) | Verfahren zur Herstellung eines orientierten Acrylnitrilpolymeren | |
DE112020005283T5 (de) | Verfahren zur Oberflächenaktivierung in Nanotiefe auf der Basis einer PTFE-Membran | |
DE3701511A1 (de) | Waermeisolierende faserformkoerper, verfahren zu ihrer herstellung und ihre verwendung | |
DE102015122923A1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Superkondensators | |
CN102518208A (zh) | 建筑用大直径叠层橡胶支座 | |
CN105236906A (zh) | 一种基于硅藻土材料制成的硅酸盐-石膏复合砖及其制备方法 | |
DE2627823B2 (de) | Verfahren zur Herstellung von Kalk-Siliciumdioxid-gebundenen Baumaterialien | |
DE19511130A1 (de) | Verwendung kationisch stabilisierter wäßriger Polymerisatdispersionen als Bindemittel für Formkörper auf der Basis von eine negative Oberflächenladung aufweisenden feinteiligen Materialien |