2023年, 第0卷, 第19期　
刊出日期：2023-10-16

  

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  不同地区rPET样品中半挥发性有机物的筛查识别及差异分析

  吴思亮, 李丹, 谭智毅, 吴学峰, 李函珂, 苏启枝, 钟怀宁, 郑建国

  . 2023, (19): 1-8. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.19.001

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  目的 探究回收聚对苯二甲酸乙二醇酯(Recycled Polyethylene Terephthalate, rPET)的半挥发性污染物分布和地域差异性。方法 本文利用全二维气相色谱-四极杆飞行时间高分辨质谱(GC×GC-QTOF-MS)非靶向筛查不同区域rPET中的半挥发性有机物质(SVOC)，结合正交偏最小二乘法判别分析(OPLS-DA)探索区域间的差异、关键差异物质和影响因素。结果 北方地区和广东地区的rPET分别检出260和90种SVOCs;1,1'-[1,2-乙二酰双(氧基)]双苯和壬醛二甲基缩醛均是检出频率最高的物质;OPLS-DA结果证明广东地区和北方地区的rPET之间存在显著差异( 为0.98， 为0.932)。关键差异物质主要包括邻苯二甲酸二丁酯、十一烷和对苯二甲酸二乙二醇酯。结论 添加剂、其他废塑料的降解产物以及香精香料残留等因素是导致rPET区域差异的主要原因，不同区域间rPET中的半挥发性污染物存在显著差异，因此可以通过半挥发性有机物质结合化学计量学方法对rPET的来源进行溯源分析。
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  GC法测定食品接触用再生PVC中氯乙烯类化合物的迁移量

  陈蚕蚕, 阿文伟, 张敏, 董犇, 林勤保, 李丹, 钟怀宁

  . 2023, (19): 9-14. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.19.002

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  目的 有效考察食品接触用再生聚氯乙烯类材料中氯乙烯、1,1-二氯乙烯和1,1-二氯乙烷的迁移风险。方法 建立测定食品接触用再生聚氯乙烯类材料中氯乙烯、1,1-二氯乙烯和1,1-二氯乙烷在水、酸性、含乙醇、橄榄油和化学替代溶剂中迁移量的气相色谱法。采用DB-624(60 m×250 μm×1.4 μm)毛细管柱对迁移实验后的3种物质进行组分分离，用电子捕获检测器(ECD)进行检测。结果 氯乙烯、1,1-二氯乙烯和1,1-二氯乙烷的色谱分离效果较好，在0.005~0.05 mg/kg内线性关系良好，检出限为0.001 mg/kg，定量限为0.005 mg/kg。当添加量为0.005、0.01和0.02 mg/kg时，3种物质的加标回收率为94.8%~108%，相对标准偏差(n=6)为0.0%~9.0%，均低于10%。结论 该方法具有较好的精密度和准确度，可用于食品接触用再生聚氯乙烯类材料中氯乙烯、1,1-二氯乙烯和1,1-二氯乙烷迁移量的测定。
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  中日韩食品接触用rPET政策法规与管理分析

  张敏, 袁赟, 陈建国, 谢添, 潘祥华, 商贵芹

  . 2023, (19): 15-22. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.19.003

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  目的 为我国食品接触用rPET回收体系建设、安全评估、法规政策制定提供参考和建议。方法 全面研究日本、韩国有关回收塑料的宏观政策和战略，针对rPET的法规政策及管理要求，深入分析欧美日韩管理的优缺点，结合我国国情及研究进展，提出相关意见和建议。结果 日本、韩国针对食品接触用rPET不仅制定了完善的法规标准，还拥有完整的回收体系，并通过政治和经济手段建立了从管理对象、管理机构到评估方法的全体系监管机制。但这些国家对食品接触用rPET的再生利用率仍旧不高，法规与监管体系上还存在较多需完善的地方。结论 在循环可持续发展势在大背景下，rPET食品接触的同级回收利用势在必行，我国应在研究国外管理经验的基础上，尽快建立适合我国国情的回收体系，发布评估技术指南，出台相关管理政策法规，以促进行业规范高质量发展。
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  食品级再生聚对苯二甲酸乙二醇酯中非有意添加物的风险

  曾严, 张弟俊, 刘桂华, 王志伟, 胡长鹰

  . 2023, (19): 23-32. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.19.004

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  目的 综述食品接触用再生聚对苯二甲酸乙二醇酯(Recycled Polyethylene Terephthalate，rPET)的法规及rPET中典型的非有意添加物(Non-Intentionally Added Substances，NIAS)，为我国食品接触用rPET法规和标准的建立提供参考。方法 对国内外食品接触用rPET法规的发展历程进行梳理;对rPET中挥发性有机物、非挥发性有机物、重金属等NIAS的来源、残留及迁移情况进行分析和总结。结果 众多国家已经建立了食品接触用rPET法规和监管体系;rPET中的NIAS来源广泛、毒性各异，典型的NIAS迁移量、残留量均较小。结论 rPET已具备成为食品接触材料的可能，食品接触用rPET制品是全球的发展趋势，国家应早日明确rPET的法律地位和制定相关rPET安全标准。
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  食品接触材料中微塑料的释放及检测

  姚晶晶, 韦存茜, 孙梦捷

  . 2023, (19): 33-41. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.19.005

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  目的 讨论微塑料从食品包装、餐具、厨具、加工机械等食品接触材料中的释放途径和检测技术，为食品接触材料中微塑料选择和组合多样化的分析方法提供建议，为食品接触材料中微塑料及相关有毒有害物质的监测研究提供依据。方法 首先概述食品接触材料中微塑料的释放途径及影响因素，其次系统阐述食品接触材料中微塑料的分离富集技术，以及显微镜法、光散射法、光谱法和热裂解气相色谱质谱法等多种检测技术，针对不同技术的适用范围和特点进行比较和分析，并提出具有代表性的食品接触用材料中微塑料从样品处理到颗粒分析的框架和技术路线图，以识别微塑料的化学成分、形貌、丰度、尺寸及分布等特性。结论 针对不同的样品和场景，有必要选择和组合多样化的技术，以达到最优的路径，同时标准化的分析方法和检测技术处理仍是食品接触材料中微塑料风险评估的一大挑战，还亟待提出更为规范的标准化操作流程和检测技术，以提高结果准确性。
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  中国市售食品接触硅胶制品的细胞毒性评价

  郭一凡, 张京伟, 范晓洁, 王文娟, 封棣

  . 2023, (19): 42-49. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.19.006

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  目的 为了研究不同细胞毒性测试方法之间的差别，本研究利用不同体外细胞毒性评价测试体系下的食品接触硅胶制品(Food Contact Silicone Products, FCSPs)的整体安全性进行研究。方法 样品在体积分数为95%的乙醇中模拟迁移(70℃保持2 h)后，通过系统优化实验条件，发展了FCSPs迁移液的细胞毒性评价方法。利用HeLa(子宫颈癌细胞)-NRU、HeLa-CCK-8(CellCountingKit-8，CCK-8)、HepG2(Human Hepatoblastoma)-NRU、HepG2-CCK-8共4种测试体系对中国市售的19种FCSPs进行了细胞毒性评价。结果 样品在不同测试体系下的细胞毒性结果不同，其中65%的样品呈现中度毒性。结论 FCSPs的整体生物安全性亟须关注并深入研究。本研究为食品接触材料的体外生物测定提供了研究思路和科学依据。
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  皇冠梨静压力学特性及模拟研究

  吴映桐, 吴子鸣, 张立军, 孙一鸣, 王立军, 宋海燕

  . 2023, (19): 50-57. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.19.007

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  目的 建立皇冠梨生理特性与力学损伤关系模型，实现果实静压过程的模拟研究。方法 通过材料松弛试验和静态压缩试验，研究果实材料力学特性。使用三维扫描方法辅助建立果实有限元模型，并对果实静载损伤过程进行模拟。结果 使用Maxwell黏弹性材料本构模型，成功模拟了果实流变特性。通过静压试验将所建立的梨果实黏弹性材料模型与传统弹塑性材料模型进行对比，误差降低了7%，从而验证了模拟的准确性。根据von Mises等效应力分布结果进行预测，发现在静载力为161.21 N时梨果实会出现明显损伤。结论 以上研究使用2种材料对静态压缩试验进行仿真模拟，进一步验证了使用数值模拟方法对水果静力学过程模拟的可靠性。为皇冠梨果实机械化采摘、储存包装及加工搬运过程提供了理论依据。
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  面向物联网食品货架期监测智能包装研究进展

  卢敬锐, 石佳子, 刘晨, 薛可昕, 张新林, 黄霄扬, 张馨月, 付亚波

  . 2023, (19): 58-66. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.19.008

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  目的 对智能传感器技术在智能包装果蔬等食品监测中的应用进行介绍和分类总结，为果蔬的货架期智能监测提供依据和帮助，并推动传感器技术在智能包装果蔬领域中的实际应用。方法 分别介绍湿敏型、气敏型及微生物检测这几个方面的智能传感器，以及结合NFC/RFID等智能技术在果蔬包装货架期监测中的应用。相较于传统的包装方式，此类智能包装结合当下发展势态良好的互联网，给人们的生活带来了更多的便捷。结论 智能传感器标签在果蔬等食品智能监测中发挥着重要的作用，可通过连接智能手机等终端，快速监测食品新鲜度情况。近年来，包装材料研发呈现多样化，例如多元复合纳米材料、金属有机骨架材料等，因此未来可以通过优化包装传感材料和器件结构，更好地发挥智能包装标签在果蔬智能包装中的优势。
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  猕猴桃电商包装随机振动响应及果品损伤研究

  吴映桐, 王立军, 宋海燕, 孙一鸣, 马先润, 张立军, 吴子鸣

  . 2023, (19): 67-74. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.19.009

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  目的 研究猕猴桃在5种不同电商包装形式内的振动响应和损伤情况，为猕猴桃电商包装提供理论基础和科学指导。方法 以“红阳”猕猴桃为研究对象，对目前市场常见的5种形式的猕猴桃电商包装(EPE衬垫、EPS衬垫、PET带盖托盘、瓦楞隔板和EPE网套)分别进行扫频振动和随机振动试验研究，获得各包装内猕猴桃的共振频率、振动传递率、果品损伤面积、硬度、质量损失率、可溶性固形物含量等参数，分析包装形式对猕猴桃果实振动响应和振后损伤的影响。结果 PET带盖托盘和EPE网套包装下猕猴桃的共振频率较小，在20~30 Hz，处于公路运输振动范围内，易发生共振受损。瓦楞隔板包装的猕猴桃共振频率最大，在50~75 Hz内，受到的振动能量较低。5种包装下猕猴桃的振动传递率从大到小为EPE网套、EPE衬垫、瓦楞隔板、EPS衬垫、PET带盖托盘，PET带盖托盘包装的振动传递率最低，为1.68，隔振效果最好;EPE网套和EPE衬垫包装的振动传递率较高，为3.16~3.72，隔振效果较差。振后24 h果实硬度下降了13.5%~48.7%、软化率提高了9.0%~40.4%、质量损失率提高了6.7%~100.0%、可溶性固形物含量(SCC)提高了3.2%~15.0%、损伤面积为981~6 931 mm²。结论 5种包装中PET带盖托盘包装对果实的保护效果最佳，瓦楞隔板和EPE网套包装的保护效果较差。
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  燕麦生鲜湿面贮藏品质变化及货架期预测模型研究

  金露达, 衣然, 张关涛, 王洪江, 张东杰, 李娟

  . 2023, (19): 75-84. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.19.010

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  目的 构建一种新的径向基函数神经网络货架期预测模型。方法 研究不同贮藏温度下燕麦生鲜湿面的微生物、理化等指标的变化情况，通过Pearson相关性分析，筛选影响燕麦生鲜湿面货架期的主要因素，利用微生物生长动力学模型和径向基函数神经网络模型对燕麦生鲜湿面的剩余货架期进行预测。结果 微生物生长动力学模型不能很好地拟合燕麦生鲜湿面菌落总数的变化情况，预测精度较差，径向基函数神经网络预测模型的预测值与实际值的相对误差为2.66%。结论 径向基函数神经网络预测模型的效果较好，为以后食品货架期的预测提供了一定的参考依据。
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  烘焙纸中残留甲苯向食品模拟物中迁移分析

  姜婉悦, 张君, 朱金艳, 郭霞, 岑琴, 曹宁阳, 代双, 常南

  . 2023, (19): 85-91. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.19.011

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  目的 研究烘焙纸中残留甲苯向食品中的迁移规律，并考察烘焙纸微观结构变化对迁移的影响。方法 采用气相色谱-串联三重四级杆质谱(GC-MS/MS)法，研究在不同烘焙温度、时间、纸张定量、甲苯初始浓度、微波加热等条件下，残留甲苯向橄榄油和改性聚苯醚(Tenax-TA)中的迁移规律，通过扫描电镜等技术手段，考察迁移前后烘焙纸微观结构的变化。结果 烘焙温度越高，甲苯迁移率越大;迁移率随迁移时间的延长而升高，但超过40 min后，甲苯向Tenax-TA中的迁移率出现明显下降趋势;纸张定量越大，迁移率越低;初始浓度对迁移率的影响不显著;微波功率越高，迁移率越大。随着微波时间的延长，迁移率呈先升高后降低的现象。扫描电镜结果表明，经过高温烘焙后，纸张纤维孔隙的尺寸及数量有所增加。结论 烘焙纸中残留甲苯在一定条件下向食品模拟物中发生迁移，纸张内部纤维结构的变化使甲苯分子更容易穿过孔隙进入食品中，加速了迁移的发生。
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  基于厚度变化的纸浆模塑模内干燥特性研究

  赵甜甜, 王军

  . 2023, (19): 92-97. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.19.012

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  目的 探究模内干燥纸浆模塑制品厚度变化规律及干燥特性。方法 使用纸浆模塑成型机在不同干燥温度下，对3种不同初始厚度的纸浆模塑制品进行热压干燥实验，对实验所得产品的厚度变化和质量变化数据进行分析，并绘制干燥特性曲线。结果 纸浆模塑制品热压干燥过程可分为预压阶段、恒速干燥阶段和降速干燥阶段3个过程。在预压阶段，蓬松的纸浆模塑湿坯被模具挤压致密，厚度值出现瞬时减薄的趋势，减厚率高达40%以上，在恒速及降速阶段厚度则会逐步递减至一个平衡值。结论 根据实验结果获得了基于厚度变化的纸浆模塑制品的干燥特性。
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  新型醇醚羧酸盐对PPCP/PBAT复合膜的增塑效果研究

  詹伟招, 罗文翰, 王梁彬

  . 2023, (19): 98-103. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.19.013

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  目的 比较不同质量分数新型绿色增塑剂醇醚羧酸盐(PPEC)对PPCP/PBAT复合膜的增塑效果。方法 采用实验室自制的PPEC，以PPCP与PBAT为基体材料，经双螺杆造粒后吹膜制备出PPCP/PBAT/PPEC复合膜，并对其进行微观形貌、热性能、光学性能、力学性能等多方面的表征。结果 复合膜截面由明显的海岛形貌与相分离界面逐渐变得光滑平整，红外图证明了PPCP与PBAT的存在，且伴随着游离态羟基向结成氢键的转变。复合膜的玻璃化转变温度逐渐降低，透光率呈上升趋势且雾度呈下降趋势，但变化幅度均不大，PPEC有效提高了PPCP与PBAT的界面相容性。复合膜断裂伸长率达到了520%，弹性模量降低到618 MPa，屈服强度降低到4.83 MPa。结论 PPCP/PBAT/PPEC复合膜具有良好的增塑效果，且PPEC的最佳掺量为2.0%。
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  层状双金属氢氧化物/聚乙烯醇气体阻隔薄膜材料制备及性能研究

  张子怡, 李梦冉, 薛程, 范婷婷, 李欢欢, 李中波

  . 2023, (19): 104-111. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.19.014

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  目的 研发出一种具有优异氧气阻隔性能的柔性薄膜，其在食品包装领域具有良好的应用前景。方法 以具有生物降解性能的聚乙烯醇(PVA)为成膜基材，镁铝层状双金属氢氧化物(MgAl-LDH)为改性剂，柠檬酸为交联剂，采用流延法制备出具有优异气体阻隔性能的PVA/MgAl-LDH复合薄膜。结果 随着柠檬酸的含量的增加，复合薄膜的亲水性能逐渐增加，阻隔性能逐渐下降;随着复合薄膜中MgAl-LDH的含量的增加，复合薄膜的疏水性能和阻隔性能逐渐提高。当复合薄膜中MgAl-LDH的质量分数为1.5%时，薄膜的力学性能最好，抗拉强度为42 MPa，断裂伸长率为16.7%，此MgAl-LDH质量分数下薄膜的气体阻隔性能也最优异，气体透过量为16 mL/(m².24 h.0.1 MPa)。结论 柠檬酸的引入增加了薄膜内部亲水基团的数量，提升了复合薄膜的亲水性能。MgAl-LDH可以减少PVA薄膜内部自由体积，提升PVA薄膜的力学性能和阻隔性能。
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  包装废聚对苯二甲酸乙二醇酯发泡及其应用研究进展

  程有亮, 张盈拴

  . 2023, (19): 112-120. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.19.015

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  目的 为包装废聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的回收和高值转化提供有效参考和依据。方法 通过梳理废PET来源，对比分析不同PET发泡工艺方法及其利弊，分析不同发泡剂的发泡效果，并研究PET的发泡改性途径，进而总结废PET发泡后的应用领域和发泡工艺的发展趋势。结果 近年来废PET发泡材料的研究已取得很大进展，但发泡材料的性能优化仍需进一步探究。结论 大量相关文献证明了利用包装废PET制备发泡材料的可行性，废PET发泡材料的研发符合循环发展的理念，这为废PET的回收和高值转化提供了更多的有效途径，具有广阔的发展前景。
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  茶末/CMC-Na/AL-Na复合膜制备及性能测定

  陈龙, 陈晖, 夏渠程, 朱静

  . 2023, (19): 121-128. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.19.016

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  目的 为改善传统保鲜膜带来的环境污染问题，开发出具有较好力学性能和抗菌性的食品包装材料提供理论依据。方法 采用海藻酸钠(AL-Na)和羧甲基纤维素钠(CMC-Na)为主要成膜材料，辅助添加茶末通过流延成膜法制备复合膜，以拉伸强度、断裂伸长率等为依据，通过单因素和响应面试验确定茶末/CMC-Na/AL-Na复合膜的最佳工艺。结果 当CMC-Na与AL-Na的体积比为84∶16、茶末添加量为1.43%、干燥温度为50 ℃、干燥时间为7 h时，复合膜综合性能最优，拉伸强度为16.60 N/mm²，断裂伸长率为19.11%，具有较好的力学性能、耐水性、抗氧化性和抑菌性。结论 制备的茶末/ CMC-Na/AL-Na复合膜具有较好的力学性能和抗氧抑菌性能。
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  液态金属基油墨的印刷适性调控与可拉伸电子应用

  于卉, 裴祥然, 高亚东, 杨操

  . 2023, (19): 129-136. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.19.017

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  目的 调整液态金属基油墨的印刷适性，用于可拉伸电极的印刷法构建。方法 通过超声破碎法减小液态金属微粒直径，降低其表面张力;探究聚氨酯种类和含量对液态金属微粒的分散性、油墨流变性、电极的印刷适性和可拉伸性的影响。结果 引入PU1185制备的液态金属油墨，丝印电极分辨率达58 µm;印制电极展现了良好的导电性和可拉伸性，预拉伸稳定后的电极在100%的应变下拉伸1 000次，电阻变化不超2倍。结论 液态金属基油墨能够用于高分辨电路的加工，在可拉伸电子领域具有可预见的应用前景。
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  无卤阻燃环氧树脂在电子封装领域的研究进展

  于光, 郑元丰

  . 2023, (19): 137-148. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.19.018

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  目的 综述无卤阻燃环氧树脂的最新研究进展，为开发高效阻燃封装材料提供研究思路和技术指导。方法 采用文献调研法介绍无卤阻燃环氧树脂的种类、阻燃机理，总结当前无卤阻燃环氧树脂在电子封装领域的应用现状和技术进展，并对其未来发展趋势进行展望。结果 与本征型无卤阻燃环氧树脂和反应型无卤阻燃环氧树脂相比，填充型无卤阻燃环氧树脂具有工艺简单、种类齐全、性能高效等优点，成为无卤阻燃环氧树脂中应用最广的种类。结论 无卤阻燃环氧树脂能够有效提升电子封装材料的火灾安全性，延长电子器件的使用寿命，促进5G电子器件的高速发展。
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  微纳加工技术在包装防伪中的应用研究进展

  季建军, 倪志林, 薛银春, 高克鑫

  . 2023, (19): 149-157. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.19.019

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  目的 对国内外微纳加工技术在包装防伪中的应用研究进行梳理，帮助相关行业从业者更清晰、全面地了解当前微纳加工技术包装防伪领域的发展和应用现状，推动微纳加工技术在该领域的推广应用。方法 本文将相关研究大致分为微纳加工技术在新型防伪标签的制备、新型防伪材料制备和数字防伪领域的应用研究等3个方面，并对相关研究概况、关键科学技术实现方法以及核心防伪机理进行梳理，分析微纳加工技术应用于包装防伪中的优缺点和发展趋势，聚焦复合防伪技术的挑战和未来发展方向。结论 国内外研究综述表明，微纳加工技术的快速发展为防伪技术提供了一种全新的技术和方法，微纳加工技术与信息技术等构成的复合防伪技术更是表现出了巨大的商业化应用潜力。但目前微纳加工技术在包装防伪中的应用还处于初级阶段，大部分实验室成果在面临产业化落地时仍受到成本、可靠性等因素的限制。未来在如何满足精度要求的同时，进一步降低设备和材料成本，优化工艺流程，还需要进行更深入的探索研究。
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  考虑多基地拖轮使用平衡性的重调度优化

  钟铭, 张梦迪

  . 2023, (19): 158-164. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.19.020

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  目的 解决多停泊基地背景下拖轮与船舶之间供需不匹配、需求响应时效要求越来越高以及各基地拖轮使用不平衡等问题。方法 本文考虑多拖轮基地的影响，在对拖轮线路调度的基础上进行区域调度，采用对拖轮进行跨基地重调度的方法，以总调度成本最小为目标建立拖轮重调度模型。结果 将天津港数据搜集分析作为本文案例对模型进行验证分析，结果显示，采用区域调度后成本低于单纯的线路调度，且拖轮工作时间基尼系数值为0.2～0.3，处于比较公平的状态。结论 此模型有效地降低了拖轮调度成本和在港船舶等待时间，平衡了拖轮使用时间。
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  Frenet坐标框架下的自适应避障算法

  匡军, 尤杰, 钟晓婉, 万仁卓, 韩冬桂, 燕怒

  . 2023, (19): 165-170. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.19.021

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  目的 解决包装车间无人运输车辆在沿全局路径行驶过程中，难以同时保证跟随轨迹平滑及规避障碍物的问题。方法 构建Frenet坐标框架，描述车辆位姿与全局路径的相对关系，利用五次多项式生成多条待选局部路径;采用障碍物势场法模糊处理包装车间障碍的外形轮廓，并设置膨胀区间;结合待选路径采样点经过障碍物膨胀区间得到的碰撞值，以及采样点与全局规划路径的偏差值，综合评估路径的避障能力，筛选出最优的避障路径。结果 该算法能根据障碍物的大小，动态解算出与全局路径偏移量小且运动连贯的局部避障路径。结论 所提算法使得车辆完成运输任务时的效果更好，且效率更高。
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  基于分数阶滑模控制的高精度印刷机纠偏系统研究

  陈一军, 郭忠旭, 武吉梅, 邵明月, 王静

  . 2023, (19): 171-178. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.19.022

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  目的 解决卷对卷印刷收卷不齐的问题，提高收卷精度。方法 对印刷机收卷纠偏原理进行分析，建立收卷纠偏系统数学模型，提出基于分数阶滑模控制的纠偏算法，分析其稳定性。在不同收卷线速度、不同跑偏干扰输入信号的条件下进行仿真。搭建收卷纠偏实验平台，对2种控制方法进行收卷纠偏控制实验。结果 仿真结果表明，分数阶滑模控制器比传统PID控制器具有较好的动态性能和稳态性能。实验结果表明，分数阶滑模控制算法比传统PID控制具有更高的纠偏精度。结论 分数阶滑模控制算法可以有效提高印刷机收卷纠偏精度，满足高精度印刷要求。
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  机组式凹印机可视化监控平台的研究与开发

  程倩, 侯和平, 李征, 刘善慧, 徐卓飞, 孙玉香, 尹津宇

  . 2023, (19): 179-186. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.19.023

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  目的 为解决凹版印刷生产过程中监控系统功能单一、可视化程度低、信息利用率低等问题，构建一种基于数字孪生的监控系统四层架构模型。方法 通过SolidWorks、3DS Max、Unity 3D三维建模软件搭建凹印机虚拟场景，基于Modbus TCP/IP协议采集设备的实时数据，使用SQL Server数据库对设备数据分类存储，并结合凹印机虚实映射逻辑结构，编写C#脚本实现物理实体与虚拟模型间的同步映射，完成监控系统的开发。结果 该监控平台实现了凹印机的虚实同步运行、状态监控、套准偏差监控和健康管理等功能，为印刷企业智能化运维提供了可行方案。结论 与传统印刷装备监控相比，基于数字孪生的监控系统突破了时间、空间、投入成本等条件的限制，操作者可实时掌握凹印机的生产信息、运行状态、历史信息等，极大地提高了设备稳定生产的效率，降低了企业的成本。
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  基于响应面法与NSGA-Ⅱ的重组竹翻转夹爪优化设计

  于文吉, 石昌玉, 魏明, 张亚慧, 曹永建, 丁禹程, 杨春梅

  . 2023, (19): 187-195. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.19.024

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  目的 解决纤维竹单板翻面问题，同时保证竹单板的完整性及夹爪的轻量化。方法 设计一款专用翻转机械手，将重组竹翻转夹爪作为研究对象，提出一种基于响应面法与NSGA-Ⅱ相结合的优化设计方法;建立夹爪模型，进行有限元分析并进行优化实验方案的设计，优化中将夹爪质量和最大变形量设定为目标，其许用应力设定为约束，对其进行多目标优化，得到Pareto最优解集。结果 对重组竹翻转夹爪进行优化设计，优化后单个夹爪的质量减少了11.19%，达到了轻量化目的。结论 优化改进后的重组竹翻转夹爪能够在保证其工作可靠的情况下，实现重组竹翻转夹爪的轻量化，同时减小对竹单板造成的破损，为纤维化竹单板集装箱底板包装的规模化发展提供一定基础。
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  基于ARIZ的折页机挡规降噪创新方案设计

  金琳

  . 2023, (19): 196-204. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.19.025

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  目的 对栅栏式折页机的挡规进行改进设计，降低工作时的噪声，减轻噪声导致的职业病危害，同时设计一种新的降噪方法。方法 首先对折页机工作噪声问题进行初步分析;然后选取噪声最大的挡规部位，根据ARIZ解决问题流程，进行问题分析和建立问题模型，并分析问题模型，挖掘出降噪问题的创新解;最后对创新解从成本、可操作性、可用性方面进行评估。结果 根据ARIZ解决问题流程得到了3种挡规降噪优秀改进方案，并选择出了1种挡规降噪最优解决方案。结论 采用方形挡块和圆形毛刷轮组合挡纸的设计方案是挡规降噪改进的较佳方案，同时也证明ARIZ创新方法可以有效地应用于降噪设计中，为折页机的降噪设计提供理论依据。
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  基于3-(RRR)E(RR)S并联机构的多运动模式分析

  申博, 郭文孝, 李瑞琴

  . 2023, (19): 205-211. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.19.026

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  目的 多模式机器人具有智能型可重构和变结构特性的能力，能够主动或被动适应多变的环境，设计一种能够在包装工程领域应用的多运动模式并联机构。方法 从螺旋理论出发，通过研究线矢量与偶量在不同几何空间中的相关性，得出在一定条件下约束力可以转化为法向约束力偶，为并联机构实现多模式运动提供了理论支撑。结果 通过3-(RRR)E(RR)S并联机构变形，得出该机构的具有3R、2T1R和2R1T等3种运动模式，在各种运动模式下的自由度均为3，具有全周性。结论 基于3-(RRR)E(RR)S并联机构，通过变化支链约束力线矢空间位置关系来改变机构的约束条件，使该并联机构能够实现3R、2T1R和2R1T多模式运动，满足物流分拣、抓放定位、产品空间姿态调整等需求。
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  包装机拉膜机构纠偏装置鲁棒控制系统设计

  刘静, 卢峰

  . 2023, (19): 212-216. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.19.027

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  目的 为提高包装生产线纠偏机构控制精度，改善产品外观，提高产品合格率，结合转矩观测器和积分型滑模变结构算法设计一种纠偏装置控制系统。方法 在分析纠偏装置结构的基础上，以纠偏伺服电机为研究对象，提出一种电机控制方法。负载转矩观测器和积分型滑模控制器不但可以解决负载扰动对控制系统性能的影响，而且可以减小滑模控制器的抖振幅度，饱和函数则可以进一步减小系统抖振。通过实验验证所述方法的可行性和有效性。结果 实验结果表明，所述控制方法基本无超调量，达到稳定状态约耗时0.5 s;采用所述纠偏装置，包装薄膜跑偏量最大值只有0.70 mm，包装合格率均在97%以上。结论 在保证产品质量前提下，纠偏装置鲁棒控制系统可以提高产品合格率和包装生产线工作效率。
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  基于因子分析和系统聚类的一次性纸杯XRF分析

  陈壮, 姜红

  . 2023, (19): 217-222. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.19.028

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  目的 构建一次性纸杯物证分类新方法。方法 利用X射线荧光光谱法(X-ray fluorescence spectrometry，XRF)对31个不同公司的一次性纸杯样品进行检验，并利用因子分析法确定光谱数据的2个主因子，2个主因子包含原始光谱数据79.209%的信息;利用2个主因子分别建立4个因子分析模型和因子得分函数，计算因子得分，用因子得分代替原始数据进行系统聚类;最后利用Fisher判别分析验证聚类结果的准确性和合理性，并利用定性半定量分析法进一步将一次性纸杯样品进行分类。结果 将31个一次性纸杯样品分成3类时，同一公司的一次性纸杯样品聚为一类，样品的区分性较好，分类正确率为100%。结论 利用X射线荧光光谱法、因子分析和系统聚类可实现一次性纸杯物证的无损、快速且有效的检验和分类。
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  气相色谱内标法测定塑料制品中乙苯和苯乙烯含量的不确定度评定

  白荣汉

  . 2023, (19): 223-228. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.19.029

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  目的 对气相色谱内标法测定塑料制品中乙苯和苯乙烯含量进行不确定度评定，为塑料制品中乙苯、苯乙烯含量测定的准确性提供参考。方法 依据GB 31604.16—2016采用气相色谱内标法对塑料制品中乙苯和苯乙烯含量进行测定，根据相应的测量模型，分析不确定度主要影响因素的来源，并对各影响因素引入的相对标准不确定度进行评估。结果 测量塑料制品中乙苯、苯乙烯的扩展不确定度分别为(23.83±1.50)、(23.90±1.26)mg/kg(P=95%、k=2)。结论 结果表明，混标工作液配制、试样重复测量、气相色谱仪性能是影响乙苯和苯乙烯含量测量不确定度的主要因素，应选择精度高且量程合适的量具，加强气相色谱仪的期间核查，提高实验人员操作的熟练水平，进一步减小测量不确定度，使测量结果更为准确、可靠。
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  基于改进YOLOv5的旋转目标检测算法及其应用研究

  沈中华, 陈万委, 甘增康

  . 2023, (19): 229-237. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.19.030

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  目的 提高工业分拣上常见的纹理多样、随机堆放盒体的检测与识别能力。方法 提出一种基于YOLOv5的旋转目标检测算法，该算法包括目标分类、位姿角度识别和边界框位置定位3个模块功能。目标分类模块中，通过自建数据集和设计8种目标分类标签以供模型分类学习;位姿角度识别模块对YOLOv5头网络中添加角度预测分支，引入环形平滑标签角度分类方法，实现分拣盒体的旋转角度精准检测;在边界框位置定位模块上，使用LCIoU回归框损失函数来计算旋转框回归损失，得到紧密包裹目标位置的边界框。结果 改进的YOLOv5算法在自建数据集上检测精度达到95.03%，在机器人多物体分拣实验中的准确率可达100%。结论 本文算法在盒体处于散乱堆放、密集堆放、堆叠堆放场景下均具有较高的定位与识别精度。
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  我国快递包装绿色转型的研究现状及未来趋势

  郭鑫, 陆莎, 杜欢政

  . 2023, (19): 238-247. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.19.031

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  目的 以政策及文献为样本，系统分析我国循环快递包装绿色转型的研究现状及未来趋势，为快递业绿色改革提供建议。方法 基于科学计量学方法，总结我国快递包装及电商物流包装的发展态势。通过CiteSpace软件的聚类分析和
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  基于改进遗传算法的直发包装SKU归并优化方法

  徐畅, 王军, 潘嘹

  . 2023, (19): 248-257. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.19.032

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  目的 采用直发包装SKU归并优化方法，通过减少最小存货单位(Stock Keeping Unit，SKU)的种类，来达到节省物料成本的目的。方法 综合运用k-means聚类分析和组合优化理论，建立直发包装SKU归并模型，并设计基于非均匀变异算子的遗传算法求解方法。以随机生成SKU尺寸信息及其对应的直发包装订购数量的测试数据集为例，通过对比归并前后的SKU种类数和物料成本来验证优化方法的有效性和可行性。结果 优化后，直发包装SKU归并方案中SKU种类的平均降低率为33.13%，归并可使物料成本平均下降2.84%。结论 研究成果可丰富直发包装领域的相关研究，对优化供应链结构，促进包装系列化、智能化发展具有指导意义。
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  湿度和运输距离对瓦楞纸箱抗压强度的影响研究

  郑银环, 王思远, 吴飞, 李虎胜

  . 2023, (19): 258-264. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.19.033

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  目的 研究瓦楞纸箱抗压强度变化规律，提高瓦楞纸箱循环使用效率，减少资源浪费。方法 通过有限元仿真模拟不同湿度下瓦楞纸箱抗压强度以及振动时瓦楞纸箱应力情况。通过试验的方法测试模拟循环后瓦楞纸箱抗压强度变化，找出变化规律。结果 有限元分析结果得出，湿度越大，瓦楞纸箱抗压强度越低，振动时受到的应力越大;试验得出振动时间相同时，湿度越大抗压强度越低，抗压强度降低得越多。结论 通过有限元和试验的方法得出抗压强度相关公式指导判断瓦楞纸箱能否继续循环使用，可以有效提高瓦楞纸箱循环使用效率。
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  冶金渣-硫铝酸盐胶凝体系材料加热变化及防火机理

  张海龙, 包森布尔, 聂京凯, 乔小冬, 梁伟, 霍文明, 姬军

  . 2023, (19): 265-272. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.19.034

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  目的 为了探寻地下管廊更高防火等级的新要求，利用冶金渣-硫铝酸盐胶凝体系制备富含钙矾石、C-S-H凝胶结合的防火分隔材料。方法 通过高温煅烧试验和热分析，并结合物相分析、微观结构观察、孔隙结构测试等手段，对样品高温行为进行研究。结果 冶金渣胶凝体系中混掺硫铝酸盐胶凝材料，有利于钙矾石的生成，在50~350 ℃的温度区间样品的脱水吸热量从73.27 J/g增加到109.40 J/g以上，样品抗压强度从37.18 MPa提高到40.68 MPa以上。在1 000 ℃下30 min喷烧试验结果显示，10 mm厚度所制备的冶金渣-硫铝酸盐胶凝体系样品的背火面温度为383~336 ℃，且随硫铝酸盐胶凝材料混掺量的增加而降低，其防火性能优于玻镁板和硅钙板防火材料的。结论 该材料热防护机理为含结晶水物相的烧蚀吸热、烧蚀后产生的多孔层的隔热和高温下材料宏观结构完整性的共同作用。
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  锂离子电池仿生树状通道液冷板数值优化

  刘欢欢, 任晓龙, 张泽斌

  . 2023, (19): 273-282. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.19.035

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  目的 将锂离子电池在5C放电倍率、环境温度298.15 K的工作条件下的最大温度和温差控制在适宜范围内。方法 在锂电池两侧插入带通道的仿生树状液冷板，建立电池模块液冷散热模型。首先验证液冷数值模型的准确性，然后通过正交试验设计研究分支流道角度、入口流速、分支流道宽度和液冷板厚度对冷板散热性能的影响，并通过极差分析对4种影响因素进行重要程度排序，确定最佳的参数组合。结果 经优化后，锂电池的最高温度为302.4 K、温差为3.4 K，满足设计要求，但冷却剂在流动循环过程中存在泄漏风险。结论 提出的树状液冷板满足锂电池热管理性能的要求，优化后电池模块的表面温度在安全范围内，同时电池的温度均匀性显著提高。应选择导热系数高的冷板材料，并注重冷板结构设计，防止冷却剂泄漏。
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  改性偶氮二甲酰胺/水复合发泡在硬质聚氨酯发泡中的应用研究

  莫国超, 姜贵全, 程士金, 杨兆杰, 庞久寅

  . 2023, (19): 283-288. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.19.036

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  目的 通过偶氮二甲酰胺(AC)热分解反应释放出发泡用气体，用改性偶氮二甲酰胺/水复合发泡制备无卤素硬质聚氨酯泡沫(RPUF)。探讨改性偶氮二甲酰胺在聚氨酯发泡中的可行性。方法 通过改变体系中改性偶氮二甲酰胺的用量，探讨改性偶氮二甲酰胺对聚醚发泡体系黏度、聚氨酯泡沫力学性能和导热系数的影响。结果 发泡剂的加入能显著降低聚醚体系的黏度，提高发泡物料的流动性，随着改性AC用量的增加，体系黏度逐渐增加，当改性AC的添加量为0.3 g时，体系黏度最低为2 080 mPa.s。当改性AC用量为0.75 g时，聚氨酯泡沫的表观密度为78.65 kg/m³，压缩强度为539.35 kPa，改性AC的加入使得聚氨酯泡沫的导热系数增高，导热系数为0.023 51 W/mK。结论 改性AC的加入能显著提高硬质聚氨酯泡沫的压缩强度，相比纯水发泡，二者复合发泡性能更优异，可以作为无卤素发泡剂应用于聚氨酯发泡。