随着社会的发展,在我们生活中各类产品的流通越来越频繁,缓冲包装在运输过程中起着重要的作用。目前,应用最广泛的缓冲包装材料是低密度发泡聚苯乙烯,然而低密度发泡聚苯乙烯难以降解。因此,开发一种具有天然可降解特性的缓冲包装材料,以替代目前应用广泛的低密度发泡聚苯乙烯,具有巨大的意义。魔芋葡甘聚糖(Konjac glucomannan简称KGM)是魔芋的主要成分,不仅资源丰富,而且具有可降解性。其水溶液具有凝胶性,具备加工成为缓冲包装材料的条件。本文以魔芋葡甘聚糖为原料,采用冷冻干燥法制备一种新型的可生物降解的缓冲包装材料。研究KGM缓冲包装材料的结构和缓冲性能,并分析KGM浓度、冷冻温度、冷冻时间变化对KGM缓冲包装材料的密度、孔隙率、孔径等的影响,及其对静态压缩性能和回弹性能的影响。最后根据KGM缓冲包装材料的微观结构建立部件模型,应用有限元软件ABAQUS/Standard对KGM缓冲包装材料的静态压缩过程进行模拟研究。模拟结果与实验结果大致相同,说明有限元模拟方法的合理性和可行性,从而可以利用有限元模拟来代替实验,缩短实验周期,节约研究费用。主要包括如下研究结果:(1)随着KGM浓度的增加,KGM缓冲包装材料孔隙率降低、回弹性降低,但孔径、弹性模量和屈服应力增大,同时材料的密实化阶段有所提前。(2)随着冷冻温度降低,缓冲包装材料孔隙率降低、孔径降低,但弹性模量和屈服应力增大,同时材料的密实化阶段有所提前,回弹率也升高。随着冷冻时间的的延长,缓冲包装材料孔隙率增大,孔径增大,但弹性模量和屈服应力降低,回弹率也略有降低。(3)KGM浓度为3%,冷冻温度为-20℃,冷冻时间为12h的缓冲包装材料,取得的最小的缓冲系数为2.79时,其静应力最大为0.156Mpa,能量吸收性能与低密度发泡聚苯乙烯相近,具有进一步生产应用的潜能。(4)有限元模拟的压缩过程与实际状况相符,模拟结果也与实验结果大致相同,整个压缩过程都包括了三个阶段:弹性阶段、屈服阶段和密实化阶段。随着材料孔隙率降低,弹性模量和屈服应力增大,同时材料的密实化阶段有所提前;随着缓冲包装材料孔径增大,弹性模量和屈服应力略有降低,同时材料的密实化阶段有所推迟。