2024年, 第0卷, 第9期　
刊出日期：2024-05-15

  

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  EPE网套包装皇冠梨的静力学特性及损伤研究

  陶连豪, 高金国, 吴雨萌, 宋海燕, 王立军

  . 2024, (9): 1-9. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.09.001

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  目的 模拟皇冠梨在物流运输中受静压情况，研究发泡聚乙烯(Expandable Polyethylene，EPE)网套包装皇冠梨在横向、纵向及斜向上的静压力学特性及损伤。方法 主要采用皇冠梨准静态压缩试验和有限元分析法。结果 横向、纵向及斜向仿真与试验的结果相对误差分别为1.21%、5.49%和5.55%，验证了有限元模型的准确性。与皇冠梨裸果相比，在横向、纵向及斜向静压下，EPE网套包装皇冠梨出现初始损伤的位移分别提高了3.5倍、2.9倍和2.3倍;压缩位移为15 mm时，EPE网套包装皇冠梨承受的静压力分别减小了76.1%、74.4%和51.0%;梨果压缩至破裂时，EPE网套包装皇冠梨承受的静压力分别提高了17.9%、14.9%和21.5%，抵抗外界变形量分别提高了1.9倍、1.8倍和1.7倍。EPE网套包装皇冠梨损伤面积和体积百分比均保持在5%以下。结论 EPE网套包装对静压下皇冠梨的缓冲效果明显，提高了其静压承载力，减小了静压损伤，可为皇冠梨缓冲包装设计及采收减损提供一定的参考。
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  1-MCP结合开孔包装对软枣猕猴桃果实软化的研究

  王金燕, 徐嘉, 王庆萱, 于昕玉, 魏宝东, 程顺昌, 孙阳, 李斌

  . 2024, (9): 10-16. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.09.002

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  目的 采后1-甲基环丙烯(1-MCP)处理缓解软枣猕猴桃开孔包装贮藏失水引起的果实软化问题。方法 以“龙城二号”软枣猕猴桃为材料，0.5 μL/L的1-甲基环丙烯(1-MCP)熏蒸结合开孔包装进行贮藏，探究贮藏期间1-MCP结合开孔包装对软枣猕猴桃果实软化的影响。结果 1-MCP处理结合开孔包装与对照相比更有利于保持果实外观，明显抑制了果实中维生素C和总酚的降解;此外，1-MCP处理还延缓了果实硬度的下降，可能是由于抑制了细胞壁降解酶多聚半乳糖醛酸酶(PG)和纤维素酶(CX)的活性，从而推迟了原果胶和纤维素含量的降低，因此延缓了可溶性果胶含量的升高，与对照组相比，货架期延长了4 d。结论 1-MCP结合开孔包装贮藏可以保持果实的感观品质，使细胞壁降解进程受到抑制，进而推迟了软枣猕猴桃开孔包装贮藏中轻度失水导致的软化进程，达到了改善果实软化的目的。
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  基于嗜酸乳杆菌的时间温度指示器的制备及其性能表征

  衣然, 马浩洋, 金露达, 张悦, 王洪江, 李娟, 张东杰

  . 2024, (9): 17-24. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.09.003

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  目的 为了监测食品贮藏和运输期间的品质，制备微生物时间-温度指示器(TTI)。方法 选择嗜酸乳杆菌作为时间-温度指示器的微生物，对配制成的9种混合pH指示剂溶液进行筛选，用合适的混合pH指示剂溶液制备TTI，加入不同浓度的嗜酸乳杆菌，在不同等温条件下(5、15、25 ℃)贮藏检测其指标，以合适的指标参数为响应值探究其动力学与温度依赖性。结果 9种混合pH指示剂溶液中有5种颜色变化较明显，用其中一种制备TTI，以色差值(∆E)为响应参数得出其活化能(Ea)为84.9 kJ/mol。结论 5种颜色变化较明显的混合pH指示剂溶液可以作为TTI的指示剂，制备的微生物型TTI有潜力应用于活化能59.9 kJ/mol≤Ea≤109.9 kJ/mol的食品品质指标的货架期预测中。
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  外加电压对明胶膜液荷电与润湿性能的影响及其预测模型

  郑惠元, 李涵, 邓婉清, 邓云, 王丹凤, 钟宇

  . 2024, (9): 25-33. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.09.004

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  目的 探究不同荷质比明胶溶液的润湿性能，并建立预测模型。方法 以明胶可食涂膜为研究对象，利用感应荷电施加外源静电场以改善膜液润湿性能，探究电场电压对明胶液滴荷质比与表面张力，以及液滴在疏水表面接触角的影响，并通过机器学习建立荷质比与表面张力/接触角之间预测模型。结果 随着电压升高，明胶液滴荷质比不断增大，且仅以司盘20为表面活性剂(tw0组)时液滴具有最高的荷质比(−50 nC/g)。在0~7 kV内，明胶液滴的表面张力随电压升高从35.99~40.65 mN/m降至31.38~35.65 mN/m，其中tw0组表面张力下降最为明显。明胶液滴在石蜡表面的接触角也随电压升高而减小，在表面活性剂吐温20与司盘20质量比为1∶1时具有最小值，即电压7 kV时接触角为64.99°。深度神经网络预测模型决定系数接近于1，均方误差小于0.08，平均绝对误差小于0.15，具有最好的预测效果。结论 静电喷涂能够有效改善膜液在食品表面的润湿性能，利用深度神经网络能够建立膜液液滴荷质比与表面张力/接触角的良好预测模型。
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  PE-BW-SiO2复合包装膜对草鱼保鲜效果的研究

  李娟华, 王红蕾, 陈国健, 高南, 仲芸芸, 肖乃玉

  . 2024, (9): 34-44. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.09.005

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  目的 开发一种具有优良理化性能，并能有效应用于草鱼保鲜的新型活性包装膜。方法 采用聚乙烯为基膜材料，以蜂蜡和纳米SiO2为活性成分，采用熔融共混和造粒吹膜工艺制备PE-BW-SiO2复合包装膜。测定包装膜的力学性能、阻隔性能和疏水性能，并研究它在4 ℃贮藏条件下对草鱼的保鲜效果。结果 通过添加BW-SiO2活性成分，包装膜的力学性能、阻隔性能和疏水性能得到提高。其中，BW-SiO2添加量(质量分数)为2%的包装膜的力学性能、阻隔性能等综合性能达到最佳水平。将不同包装膜包装的草鱼置于4 ℃下贮藏11 d，结果表明，与纯PE包装膜相比，添加BW-SiO2功效因子的复合PE包装膜对草鱼的保鲜效果更好，能够减缓鱼肉的水分流失和脂质氧化反应，有效延缓鱼肉的腐败变质进程，从而延长鱼肉的贮藏期。结论 PE-BW-SiO2复合包装膜具有良好的理化性能和保鲜效果，它有效地阻隔了外界水分的渗透和氧气的进入，从而减缓了水分流失和脂质氧化反应，同时还能防止微生物的滋长。此包装膜有效延缓了草鱼的腐败变质进程，在4 ℃下贮藏时将草鱼的货架期延长至11 d。
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  黄瓜种子低温收缩变形行为研究

  王克, 计宏伟, 张晓川, 刘玉江

  . 2024, (9): 45-52. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.09.006

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  目的 明确降温过程中黄瓜种子种皮和子叶的变形行为。方法 搭建低温变形测试系统，在27 ℃至−18 ℃的降温过程中，利用数字图像相关(Digital Image Correlation，DIC)方法，分别对黄瓜种子种皮和子叶的低温变形行为进行测试分析。结果 在种子长轴和短轴方向，种皮平均压应变量恒大于子叶，长轴方向的平均压应变量大于短轴方向。在降温过程中，种皮2个方向的平均压应变量先增加，后趋于平稳;子叶2个方向的平均压应变量随温度降低逐渐增加。结论 种皮和子叶的变形行为具有较大差异，低温保存时，由于两者收缩变形不协调，可能引起失配应力从而造成种子破坏。
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  农产品超声辅助热泵干燥技术的研究进展

  李晓燕, 丁奕涵, 矫佳伟, 巩雪, 李立, 王天娜

  . 2024, (9): 53-61. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.09.007

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  目的 概述超声辅助热泵干燥技术在农产品干燥中的研究进展，旨在为超声辅助热泵干燥技术的工业化应用提供理论指导。方法 对超声辅助热泵干燥技术的作用机理、超声辅助技术对农产品热泵干燥过程微观结构及干燥速率的影响、农产品超声辅助热泵干燥的过程预测以及最终品质等进行论述，并提出改进措施。结果 超声辅助热泵干燥技术的发展极具潜力，目前相关研究仍处于初级阶段，其中研究超声强化效果与热泵干燥间的交互影响以及建立合适的动力学模型预测干燥过程是实现工业化生产的研究新方向。结论 超声辅助热泵干燥技术可有效提升农产品的干燥速率，降低设备能耗，同时可减少干燥产品的营养物质损耗及有害物质产生，提高产品质量，在农产品干燥领域具有广泛的应用前景。
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  赤拟谷盗与杂拟谷盗侵染对小麦粉挥发性物质的GC-IMS分析

  张宇, 张莉睿, 贺艳萍, 戴煌, 张威, 舒在习, 毕洁

  . 2024, (9): 62-69. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.09.008

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  目的 本研究旨在探究赤拟谷盗(Tribolium castaneum)与杂拟谷盗(Tribolium confusum)侵染对小麦粉中挥发性物质的种类、含量和成分的影响。方法 采用气相色谱-离子迁移谱技术(Gas Chromatography-Ion Mobility Spectrometry，GC-IMS)，对正常小麦粉、受赤拟谷盗与杂拟谷盗侵染的小麦粉进行定性定量测定。结果 在3种小麦粉中共检测到了50个峰，鉴定出了41种挥发性物质。赤拟谷盗侵染后，小麦粉中含有高浓度的己醛、2-乙基己醇、壬醛、2,6-双甲基吡啶、(E)-2-庚烯醛、1-辛烯-3-酮、二甲基三硫化合物、庚醛、糠醛。而杂拟谷侵染后小麦粉中则含有高浓度的1-戊烯-3-醇、己醇、2-庚酮、戊醇、3-甲基丁醇。与对照组相比，受两试虫侵染后，小麦粉中的醛类与醇类含量显著增加。结论 通过对小麦粉中挥发性物质的分析，并结合气相色谱-离子迁移谱、指纹图谱和主成分分析揭示了正常小麦粉与经过赤拟谷盗与杂拟谷盗侵染的小麦粉中挥发性成分的差异，该研究结果为预测小麦粉储存过程中早期害虫发生提供了参考依据。
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  中国和欧盟酸性食品模拟物对食品接触材料迁移量的差异性分析

  丁晓, 刘斌, 尹琴, 陈杰, 任照芳, 丘尽花, 潘静静, 李丹

  . 2024, (9): 70-77. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.09.009

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  目的 对中国和欧盟分别规定的不同酸性食品模拟物进行差异分析，并对2种不同酸性食品模拟物的迁移试验结果差异进行考察。方法 选取4类典型的酸性食品(共123种)进行pH测试，分别以3%(质量分数)的乙酸和4%(体积分数)的乙酸为食品模拟物对食品接触材料及制品进行迁移试验，并测试样品的总迁移量、甲醛迁移量、三聚氰胺迁移量、双酚A迁移量和重金属(锑)迁移量，比较样品在2种不同酸性食品模拟物中的迁移量差异。结果 pH测试结果表明，中国生产的4类酸性食品的pH范围为2.3~5.1，国外生产的4类酸性食品的pH范围为2.49~4.88，pH<5对4类酸性食品的pH覆盖率均大于或等于pH<4.5。迁移结果表明，在大多数情况下，食品接触材料在4%(体积分数)的乙酸中的迁移量，无论是总迁移量还是特定迁移量都大于或等于在3%(质量分数)的乙酸中的迁移量，食品接触材料在3%(质量分数)的乙酸中的迁移量高于在体积分数4%的乙酸的情况极少。结论 根据研究结果，中国采用pH<5定义酸性食品符合中国人的餐饮习惯，酸性食品覆盖性更广，更具合理性。迁移量测试结果表明，4%(体积分数)的乙酸是比3%(质量分数)的乙酸更为严苛的食品模拟物，因此对于国外出口中国的食品接触材料，即使已经按照欧盟标准采用3%(质量分数)的乙酸进行了迁移量测试，在进口到国内时还应用4%(体积分数)的乙酸按照中国相关标准再次进行迁移量测试，以满足中国标准的相关要求。
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  火锅底料包装材料中邻苯二甲酸酯类塑化剂迁移的研究

  苟中军, 温霞, 邹滢, 肖琳, 何强, 黄巧, 唐春红

  . 2024, (9): 78-85. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.09.010

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  目的 火锅底料中的油脂含量较高，复合塑料内包装袋中的塑化剂对火锅底料存在一定污染风险。研究不同内包装材料、灌装温度、存放温度及存放时间对包装材料中邻苯二甲酸酯类塑化剂迁移的影响，为火锅底料内包装袋材料的选择和火锅底料灌装工艺条件的设置提供科学依据。方法 采用气相色谱–质谱联用技术，定性、定量研究各种邻苯二甲酸酯类塑化剂的迁移量。结果 火锅底料常使用PA/PE类型的复合包装，其塑化剂迁移量相较于PA/PP、PET/PA和BOPA/PE包装更高。随着灌装温度和存放温度的升高，以及存放时间的延长，塑化剂的迁移量不断增大，不同灌装温度、存放温度对邻苯二甲酸酯类塑化剂迁移量的影响较大。在火锅底料中，最易发生DBP、DEHP的迁移，未检出其他指标。结论 直接接触火锅底料的包装材料、灌装温度、存放温度、存放时间均会对邻苯二甲酸酯类塑化剂的迁移造成显著影响。为了减少包装材料中邻苯二甲酸酯类塑化剂的迁移量，建议避免使用PA15/PE65作为火锅底料的内包装材料，灌装温度不宜超过70 ℃，在低温下存放，并尽快食用。
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  再生纤维素食品包装材料应用进展及法规研究

  王国秀, 高兴, 王朝晖, 杜振霞

  . 2024, (9): 86-95. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.09.011

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  目的 归纳总结再生纤维素基材料在食品包装行业的研究进展及各国法规情况，以促进再生纤维素在食品包装领域的应用和发展，同时确保其符合相关法规和标准，保障食品安全。方法 对再生纤维素概况及制备方法进行简要介绍，对再生纤维素在食品包装领域的研究进行详细综述，对再生纤维素在食品包装领域的应用前景及存在的困难进行总结及展望。结果 溶解与再生在再生纤维素制备过程中发挥着至关重要的作用;再生纤维素已经在抗菌、防腐、抗紫外线及抗水蒸气阻隔食品包装领域取得了一定的研究进展;目前不同国家和地区已经制定了相关的法规但仍存在一定差异。结论 再生纤维素已经成为新型包装材料的有力候选者之一，但仍需要在制备方法、法规制定等方面进行改进，以推动再生纤维素行业的持续健康增长和创新。
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  壳聚糖/AKD乳液改善纸浆模塑制品防水防油性能的研究

  邹洋, 罗紫欣, 许霞, 段华伟, 曹斌, 邱赞业

  . 2024, (9): 96-104. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.09.012

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  目的 以壳聚糖/AKD乳液替代传统的AKD乳液，作为安全无毒的防水防油剂，以改善纸浆模塑的防水防油性能。方法 采用壳聚糖作为乳化剂，在高剪切分散乳化条件下与AKD蜡共混，获得稳定均一的壳聚糖/AKD乳液，然后通过浆内施胶的方式制备纸浆模塑制品，对纤维的滤水性能、纸浆模塑制品的力学性能以及防水防油性能进行研究。结果 以壳聚糖质量分数为1.5%的壳聚糖醋酸溶液，可制备得到AKD蜡质量分数为5%的乳白色壳聚糖/AKD乳液;乳液的添加未影响纤维的滤水性能，且当其用量占绝干浆质量的7%时，纤维悬浮液的打浆度和保水值分别达到23 °SR和(1.71±0.06)g/g，满足生产要求。对比未添加乳液的样品，添加了质量分数为7%的乳液后，纸浆模塑制品的力学性能，包括紧度、抗张强度、耐破指数和撕裂强度分别提高了26.2%、60.6%、152.6%和67.1%，Cobb60值降低到了(18.5±0.68)g/m²，静态水接触角提高到了(119±4.1)°，体现防油性能的Kit值提高到了第8等级，油接触角提高到了(97.9±3.1)°。纸浆模塑制品具有良好的防热水和防热油的性能。结论 壳聚糖/AKD乳液可作为一种新型防水防油助剂用于纸浆模塑制品生产，拓展了环保造纸助剂品类。
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  生物可降解高分子材料增韧共混改性研究进展

  陈晨, 潘宇飞, 于绍凤, 李军, 熊露璐

  . 2024, (9): 105-112. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.09.013

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  目的 综述国内外生物可降解塑料共混改性的常用策略，为高品质生物可降解塑料的工业化开发提供思路与理论方法。方法 共混改性是高分子材料改性的常用策略，因其具有高效、经济的特点而被广泛采用，本文针对生物可降解高分子材料增韧共混改性策略，选取聚乳酸(PLA)、对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)作为对象，对增韧共混改性研究现状进行归纳、总结和分析，同时对比各自的增韧改性效果及优点和不足。结论 以生物可降解塑料取代不可降解塑料可以在很大程度上缓解当前的环境污染问题，在未来地膜和包覆材料中具有广阔的应用前景。
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  碳钢用新型气相防锈包装膜的制备与性能研究

  刘心悦, 王佳, 卢立新

  . 2024, (9): 113-119. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.09.014

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  目的 以正癸酸(CA)为缓蚀剂制备一种新型气相防锈包装膜，以期拓展中长链脂肪酸类缓蚀剂在防锈包装中的应用。方法 利用挤出吹塑法制备了含不同质量分数(0、0.5%、1.0%、2.0%)CA的低密度聚乙烯(LDPE)基气相防锈包装膜，试验测定分析CA添加量对包装膜光学、力学、阻隔、缓蚀等性能的影响。结果 CA的添加可改善LDPE包装膜的韧性，其质量分数为0.5%、1.0%、2.0%时，可使包装膜的水蒸气阻隔性能分别提高3.7%、17.9%、14.8%;CA质量分数为1.0%和2.0%的包装膜可使低碳钢在交变湿热环境下保持9周期无锈蚀，满足国标对气相防锈包装膜的相关性能要求。结论 添加CA的气相防锈包装膜可有效延缓碳钢腐蚀，为该类新型气相防锈包装膜研制提供技术支撑。
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  WO3@PANI复合材料的制备及其pH传感性能

  魏昌洲, 唐霞, 张韬, 张一帆, 陈晓刚

  . 2024, (9): 120-128. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.09.015

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  目的 通过简单快捷的方法制备氧化钨(WO3)/聚苯胺(PANI)复合材料，获得高性能pH传感器。方法 WO3和PANI都是通过原位聚合法制备，在溶液中混合后旋涂在柔性碳基底上。通过扫描电子显微镜、拉曼光谱、XRD等技术对复合材料进行表征，证明复合材料的成功合成并进一步解释其传感增强原理。结果 WO3@PANI可以在pH=2~10内工作，与单体材料相比具有较高的灵敏度(−53.13 mV)，较低的滞后度(3.8%)和较快的反应速度(16 s)，在10次酸碱循环测试后响应性保持在95%以上，且在12 h的连续测试中可以保持稳定。结论 一方面PANI为WO3提供了导电网络，并将WO3均匀包裹在内;另一方面两者的p-n结构共同作用，使得WO3@PANI的pH传感性能进一步提高。
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  溶剂负载摩擦法评价UV胶印油墨印品固化程度

  李静, 吕伟, 史太川, 谭海湖, 杨玲

  . 2024, (9): 129-134. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.09.016

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  目的 UV油墨固化程度是印品质量的关键影响因素，开发新型UV油墨固化程度评价方法，用以准确、直观地判断墨层固化程度，指导印刷工艺条件优化。方法 通过调控墨层的UV固化光能量，制备系列不同固化程度的胶印印品，以间歇红外法测定墨层的双键转化率定量分析固化交联反应的程度，进一步以墨层在不同溶剂下的摩擦次数建立墨层固化等级的评价方法。结果 不同UV固化能量下的样品，具有不同的双键转换率，依据不同比例的乙醇与水混合溶剂下的印品耐磨次数可以判定出印品的固化程度。结论 采用溶剂负载摩擦法主观经验判定依赖性低，可实现对UV油墨印品的整体油墨固化程度进行判定，具有良好的生产应用价值。
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  小样本药用玻璃瓶缺陷生成方法及应用

  陈宏彩, 程煜, 任亚恒

  . 2024, (9): 135-140. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.09.017

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  目的 为了克服药包玻璃瓶缺陷样本不足带来的缺陷检测模型精度不准的问题，提出改进StyleGAN2-ADA的缺陷样本生成方法，提升模型鲁棒性。方法 首先，基于StyleGAN2-ADA算法，在无缺陷图像集上训练网络模型并作为骨干。其次，在骨干网络上添加缺陷感知残差块，生成缺陷掩码，在少量的缺陷图像数据集上训练网络模型操纵掩码区域的特征，模拟缺陷图像生成过程，合成缺陷图像。最后，采用YOLOv7检测网络验证该样本生成方法的效果。结果 实验结果表明，该方法在大量正常图像和少量缺陷图像基础上生成逼真且多样性的缺陷图像，应用该缺陷样本合成方法丰富数据集后，西林瓶缺陷检测平均准确率(mAP)达到97.3%，较原始数据集合和StyleGAN2-ADA算法分别提高了33.1%和4.1%。结论 该图像生成方法可以在少量缺陷样本下生成高质量的缺陷图像，优化不均衡数据集，增强模型训练的稳定性，提高药用玻璃包装产品的质量和合格率。
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  基于YOLOv5和U-NET的多目标药盒抓取系统设计

  袁斌, 郎宇健, 陈凌鹏, 李晨

  . 2024, (9): 141-149. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.09.018

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  目的 解决传统机器视觉机器人抓取系统对多目标及复杂目标背景分割不精确导致的目标定位精度差而影响机器人抓取效率的问题，提出一种新的深度学习抓取识别定位系统。方法 搭建由Delta机械臂、PC上位机、双目相机等组成的硬件系统，对工业部署常用的YOLO系列算法进行对比研究。将YOLO与U-NET相结合，用于目标的检测和分割。在精确分割出属于目标和背景目标的像素区域的同时，计算边缘和中心位置信息，运用立体视觉技术得到三维位置，并转换为世界坐标系，由PC机引导机械臂去完成抓取任务。结果 深度学习目标检测和图像分割相结合的系统在较复杂背景、多目标的场景下比未添加图像分割的算法拥有更好的目标定位精确度。结论 YOLOv5和U-NET相结合的目标定位抓取方法具有较高的鲁棒性，达到了并联机械臂的抓取要求。该方法能够运用于其他多自由度机械臂上，具有良好的应用价值。
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  悬浮式烘箱风嘴结构的优化设计及实验验证

  武秋敏, 焦鑫康, 夏禹康, 刘腾

  . 2024, (9): 150-157. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.09.019

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  目的 创新设计风嘴泄压孔结构，优化风嘴和基材之间由于气流撞击而形成的涡流，导致基材表面风速温度堆积不均匀的问题。方法 采用Fluent软件，建立单一的风嘴仿真模型，并利用RNG k-ε湍流模型进行数值仿真模拟，分析风嘴有无泄压孔结构对基材干燥特性的影响，并在7种泄压孔设计结构中确定了相对最优方案，通过搭建实验台验证最优风嘴泄压孔结构设计的合理性。结果 实验研究结果表明，通过增设相对最优风嘴泄压孔结构，基材表面涡流产生区域平均风速提高了3.32 m/s，均方差降低了0.86;平均温度提高了24.76 K，均方差降低了5.96，表明设计有泄压孔结构的风嘴能明显改善由于涡流堆积造成的风速和温度较低的现象。结论 设计泄压孔结构的风嘴在两狭缝之间区域的风速和温度均有明显提升，涡流区域的压力产生明显下降，改善了风嘴两狭缝之间由漩涡引起的风速、温度较低现象。
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  糖果包装机虚拟拆装碰撞检测研究

  晏祖根, 肖俊, 董旭涓

  . 2024, (9): 158-163. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.09.020

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  目的 为了提高虚拟装配系统中碰撞检测的效率，提出以AABB包围盒粗检测和深度图细检测的碰撞检测方法。方法 首先利用SolidWorks软件建立BZ350糖果包装机模型，以STL格式导入到引擎中，通过对零件先建立AABB包围盒做粗检测后，分别对2个零件获取对应的深度图，使用OpenCV对2张深度图相叠加，根据叠加后像素值的大小来判断零件是否发生了碰撞。结果 实验表明，当叠加后深度值小于100的数量占所有深度值不为0的数量的比例大于86.2736%时，即可认定两零件发生碰撞。结论 对比传统检测算法，此算法在保证了检测速度和检测精度的前提下，对复杂模型的检测具有优势，并且保证了运行的速度在40帧/s以上的流畅运行。
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  基于随机森林利用差分拉曼光谱对塑料食品包装瓶的分类研究

  周贯旭, 万婕, 姜红, 周飞翔, 倪婷婷, 黄凯

  . 2024, (9): 164-170. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.09.021

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  目的 建立一种快速无损的检验塑料食品包装瓶的分析方法，提供一种快速分类模型。方法 利用差分拉曼光谱对100个塑料食品包装瓶样品进行检验，根据样品的差分拉曼特征峰可以对样品进行分类，样品可被分成聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚丙烯两大类，对其中数目较多的第I类继续根据样品中所含填料的不同进行分类。利用贝叶斯判别、多层感知器和随机森林算法分别构建分类模型对继续分类结果进行分析验证。结果 第I类样本可继续被分为4类，贝叶斯判别结合留一交叉验证法分类正确率为71.7%，多层感知器神经网络分类模型的训练集和测试集分类正确率分别为100%和86.2%，随机森林分类模型的训练集和测试集分类正确率分别为100%和96.5%。通过比较发现，差分拉曼光谱与随机森林算法相结合可以对塑料食品包装瓶实现有效的分类。结论 该方法简单快速，样品用量少且无损样品，可为塑料食品包装品的物证鉴定提供科学依据。
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  基于塑料近红外光谱的判别分类研究

  吴泳微, 袁琨, 王坚, 张洋, 王洋

  . 2024, (9): 171-177. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.09.022

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  目的 为了回收可用于不同物品包装的塑料，对不同塑料种类进行识别分类。方法 首先采集PP、PET、HDPE、TPE、PLA、PBT、TPU、POM-M90、PPO-GF20NC、TPB、PPS、ABS、PPO(natural)、SAN、POM-F20、PPO(white)16种塑料的近红外光谱数据，其次针对光谱数据采集时存在的噪声问题，使用SG平滑滤波进行了光谱数据预处理，之后利用主成分分析算法进行光谱数据降维，减少待处理数据量，最后分别运用无监督聚类K-means算法和监督聚类极大似然估计、Fisher判别式以及光谱角算法建立4类分类模型。结果 K-means算法可以将PPO-GF20N、PLA和PPO(本色)与其他塑料粒子区分开，准确率分别是100%、100%以及80%;Fisher判别式和极大似然估计法对POM-M90和POM-F20的识别准确率为93%，其他塑料粒子识别准确率均为100%;光谱角算法对PET的识别准确率为80%，POM-F20的识别准确率为47%，其余粒子的识别准确率均大于90%。结论 上述机器学习算法结合近红外光谱成像技术建立分类模型可为常见塑料的鉴别研究提供参考。
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  红外光谱结合统计学方法对纸质包装盒的检验研究

  汪子拓, 姜红, 谢皓东, 杨棋驭, 徐沐暄

  . 2024, (9): 178-184. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.09.023

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  目的 建立一种高效准确的红外光谱检验纸质包装盒的研究方法。方法 利用傅里叶变换红外光谱仪测得了56个不同类型不同来源的纸质包装盒的红外光谱数据;根据纸盒主要填料的不同，将样品初步分为三大类;利用主成分分析对初步分类后的数据降维，提取出4个主成分，再利用系统聚类将样品最终分为6组，使用K-means聚类算法结合Pearson卡方检验进行验证，与最终分类的结果基本吻合。基于该分组，训练朴素贝叶斯分类、随机森林模型、XGBoost分类3种判别模型，实现对新样品组别的分类预测。结果 56个快递包装纸盒样品被分为3类，而后进一步细分为6组，3种判别预测模型均有较高的准确率，其中随机森林模型的准确率最高。结论 该方法快速方便地实现了对样品的区分，并且可以实现无损检验，为犯罪现场纸质包装盒的鉴别提供依据，从而为公安侦查工作的开展提供帮助。
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  面向板料精准堆垛的线特征位姿标定方法

  方归, 刘怀广

  . 2024, (9): 185-192. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.09.024

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  目的 板料堆垛是现代流程工业生产中常见的生产环节，其堆垛质量影响着包装和运输安全。针对多边形板料自动堆垛中机械手抓取和对齐问题，提出一种基于网格筛选的线特征相机位姿标定方法，给出空间特征点的选择标准，解决因板料纹理不足带来的点特征精度下降的问题。方法 首先通过检测特征点来表示待匹配线，然后利用基于三角网格的线特征构型筛选算法，获得精确的匹配线;再利用单应性矩阵求解获得转换矩阵，最后通过转换在线板料图像，获得实际抓取点和转换角度。结果 通过桌面板料抓取实验和现场验证，重投影误差不超过2像素，1 m板料的堆垛误差为0.5 mm，结论 证明了此方法在板料自动堆垛过程中针对特征检测和位姿估计问题的有效性。
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  改进分散搜索算法求解包装废弃物回收路径规划问题

  张琦琪, 陈群

  . 2024, (9): 193-200. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.09.025

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  目的 将包装废弃物回收路径规划归纳为一个带回路和时间窗的逆向物流车辆路径问题(RL-VRPBTW)，以最小化回收成本、发车成本和时间窗惩罚为联合优化目标进行建模。方法 引入“车辆剩余空间回收能力”因素，改进经典节约里程算法，求得较好的初始解;基于分散搜索框架，设计基于初始解改进的分散搜索算法(ISISS)，根据问题模型，采用含0的编码方式，通过多样性产生、参考集更新、子集产生、子集合并、解改进等5个步骤实现算法功能。结果 在“部分回收点分布较密集”的城市型地理场景下，针对快消企业的低值固废包装，生成回收点数量分别为50、100、200的3种规模算例，并考虑大小两种车型进行仿真实验。将ISISS算法与改进节约里程、遗传和分散搜索3种算法比较后可知，ISISS算法在大规模包装废弃物回收车辆路径问题上具有更优的求解性能。结论 仿真实验结果表明，ISISS是一种求解多目标大规模包装废弃物回收路径规划问题的较优算法。
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  基于IPSO-BP的船舶航迹预测研究

  白响恩, 陈诺, 徐笑锋

  . 2024, (9): 201-209. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.09.026

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  目的 面对复杂的海上交通及密集的物流交通流，及时有效地对船舶航迹进行跟踪预测显得尤为重要，针对传统船舶航迹预测方法精确度低且效率低下的问题，提出一种改进方法。方法 在船舶自动识别系统(Automatic Identification System，AIS)数据的基础上，建立改进粒子群算法(IPSO)与BP神经网络相结合的船舶轨迹预测模型，利用船舶历史航行轨迹数据，实现对未来船舶运动的预测。选取宁波舟山港的船舶历史轨迹数据进行实验，并将IPSO-BP模型的实验结果与其他模型进行比较。结果 不同模型航迹预测对比结果表明，IPSO-BP模型的性能较好，其预测精度较高，适用于船舶轨迹预测。结论 使用IPSO-BP模型能够更加精准地预测船舶航迹，在船舶危险预警、船舶异常监测等方面具有重要的指导作用。
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  基于BPNN-XGBoost组合模型的瓦楞纸板线湿部生产速度预测方法

  曹曦, 蒋勉, 陈勇, 黄玮, 谢威炜

  . 2024, (9): 210-217. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.09.027

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  目的 满足瓦楞纸板行业日益个性化的定制需求，减小复杂多变的生产条件对瓦楞纸生产速度的影响，帮助企业合理安排生产，提高生产线管控水平。方法 首先对瓦楞纸板生产速度进行重采样，统一订单参数和各传感器参数采样间隔，采用ButterWorth滤波器进行高通滤波，并采用四分位距统计量方法筛选稳定的湿部生产速度区间，提取B瓦和BC瓦的数据，然后根据提取的数据使用BP神经网络和XGBoost预测湿部生产速度，并采用贝叶斯优化和网格搜索分别寻优2种模型的超参数，最后使用粒子群算法组合2种模型的预测结果。结果 实验结果表明，2个模型都具有一定的预测能力，其中XGBoost的预测效果更好，组合模型的预测效果最好。结论 基于BPNN-XGBoost组合模型的方法能有效预测瓦楞纸板湿部生产速度，可指导实际生产。
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  锂电池可回收有机硅胶包装设计及其性能分析

  廖昌宇, 田野, 王德森

  . 2024, (9): 218-224. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.09.028

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  目的 针对目前锂电池包装密封性差，正负极容易被潮湿环境损坏的情况，设计一种内包装采用HL-1029有机硅胶包裹锂电池，外包装用瓦楞纸盒包装的结构。方法 根据锂电池型号及尺寸计算HL-1029包裹体厚度，建立包装件三维模型，在有限元环境中分析3 500 mm码垛高度以及1 200 mm跌落高度下，瓦楞纸箱、瓦楞纸隔板、HL-1029包裹体以及锂电池的应力云图。结果 3 500 mm码垛高度以及1 200 mm跌落高度下，锂电池所受的静应力和等效应力分别为0.03 MPa和8.80 MPa，锂电池所受静应力和等效应力均未超出其材料的屈服强度。结论 综合有限元分析结果，HL-1029包裹体可为锂电池运输过程中提供充分的防护，并且具有极高的可循环性。研究可为锂电池以及精密电子元器件的密封性包装提供研究思路。
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  考虑资源需求差异的印包设备网络协同制造资源匹配方法

  王博朝, 陈菊红, 李彦锋, 习大润, 焦飞强, 刘善慧

  . 2024, (9): 225-231. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.09.029

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  目的 包装印刷装备行业存在制造资源分散、产业协同不足和效率低等问题，针对网络协同制造中的制造资源匹配问题提出一种有效方法。方法 从不同子任务资源需求差异视角出发，构建基于TQCS制造资源评价指标体系及制造任务约束体系，通过层次分析法计算不同子任务的权重，以资源与任务的匹配度最大为目标函数，提出基于莱维飞行–遗传算法的网络协同制造资源匹配方法。结果 改进的资源匹配方法相较于传统方法，能够得到成本更低、时间更短的方案，并且改进的遗传算法的寻优能力更高。结论 相较于传统方法，改进的制造资源匹配方法的目标函数更合理、权重取值更客观、寻优能力更好，能够得到更为合理的制造资源匹配方案。
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  质量体积双约束下车辆装载与配送路径联合优化研究

  任宗伟, 钱志军, 郑玮, 蒲炜, 张宁, 祁彬彬

  . 2024, (9): 232-242. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.09.030

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  目的 针对质量与体积共同限制的配送路径问题，综合考虑订单不可拆分、货物的体积等约束，构建包含路径最短和装载率最高双目标的车辆装载与配送路径联合优化模型。方法 在车辆路径优化模型的求解方面，首先利用聚类算法对配送区域进行划分，然后通过车辆的载质量判断是否能进行站点货物的配送，最后利用遗传算法求得最优路径。在三维装载模型的求解上使用贪心算法和基于块的启发式算法，解决了货物的装箱问题。结果 基于某公司具体实例对模型与算法的可行性进行了验证，优化后配送的车辆减少了1辆，配送距离减少了154.247 km，平均装载率达到了93.89%，节省了企业的配送成本。结论 所构建的模型以及求解的算法可以提高装载率和配送效率，为解决车辆装载与配送路径联合优化问题提供理论依据。
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  《快递包装重金属与特定物质限量》标准解读

  刘芳卫, 把宁, 贺婷婷, 英琪

  . 2024, (9): 243-249. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.09.031

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  目的 重点研究《快递包装重金属与特定物质限量》标准中有毒有害的环保指标的来源和检测方法，并介绍制定这一标准的背景。方法 基于SCQA(背景—问题—疑问—答案)的逻辑思路，梳理标准制定的过程，总结快递包装涉及的材质类型，按材质类型理清每种材质的环保限值指标，并给出标准发布实施的思考建议。结论 作为首个邮政寄递业的国家强制性标准，《快递包装重金属与特定物质限量》标准规定了快递包装用纸类、塑料类和纺织纤维类包装产品中重金属与特定物质限量的底线要求和红线要求，并描述了相应环保指标的试验方法，明确了快递封装用品的绿色环保指标和限量值，要求快递包装绿色无害化发展。
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  高速冲击载荷作用下钎焊蜂窝夹层板动态响应

  陈峰, 袁一彬, 刘洋, 孙学超

  . 2024, (9): 250-260. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.09.032

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  目的 以钎焊高温合金蜂窝夹层板为研究对象，分析其在弹丸高速冲击作用下的力学性能。方法 采用轻气炮冲击加载试验结合有限元模拟，对蜂窝夹层板开展不同冲击强度下的动态响应和失效研究。开展含高速冲击损伤的蜂窝夹层板侧压试验，研究损伤模式对剩余强度的影响。结果 冲击强度对夹层板的失效过程和失效模式有着明显的影响，当冲击条件不足以使得迎弹面发生侵彻时，夹层板失效为表面压痕损伤;随着冲击强度的提高，出现不同程度的局部芯层压缩;当冲击强度大于临界值时，迎/背弹面陆续被侵彻，夹层板出现侵入损伤及贯穿损伤。结论 高速冲击损伤使得蜂窝夹层板的侧压失效模式，由理想塑性屈曲转变为局部失稳，侧压极限载荷大幅降低。
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  多功能聚吡咯/聚酰亚胺电磁屏蔽复合膜的制备与性能研究

  周彬, 鄢莹, 田源灏, 杨欢, 武肖鹏, 宁慧铭

  . 2024, (9): 261-269. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.09.033

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  目的 开发具有优异屏蔽效率、轻质且热稳定性良好的电磁屏蔽材料。方法 以聚酰亚胺(PI)为聚合物基体，聚吡咯(PPy)为添加相，采用静电纺丝-低温原位聚合技术制备PPy/PI电磁屏蔽复合膜。通过在薄膜内部的多孔结构中构建致密的导电网络，赋予复合膜优异的导电性和高效的电磁屏蔽效能。结果 在聚合PPy浓度为0.1 mol/L时，复合膜的电导率和电磁屏蔽效能分别为2.23 S/cm和26.04 dB，且其单位厚度电磁屏蔽效能可达到110.81 dB/mm，展现出优异的电磁屏蔽性能。结论 PPy/PI复合纤维膜表现出良好的力学性能(拉伸强度为11.73 MPa)、优异的热稳定性(>400 ℃)和力学传感性能，具备在恶劣环境下广泛应用的潜力。
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  耐海洋环境雷达隐身涂料的研究进展及应用

  许培伦, 赵文忠

  . 2024, (9): 270-279. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.09.034

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  目的 针对传统隐身涂料在舰船雷达高湿热、高盐雾等服役环境下耐腐蚀性能差等问题，本文以某型雷达天线为对象，验证4种涂料的施工工艺、力学性能、耐环境性等，结合雷达散射截面积(Radar Cross Section，RCS)仿真计算开展隐身涂料适用性研究，探索商用隐身涂料的实施效果。方法 本文综述近年来隐身涂料的研究进展，重点论述隐身涂料的组分设计及耐腐蚀机理，同时以某舰船雷达天线的隐身需求为例，综合分析4种隐身涂料耐环境性及吸波性能。结论 根据结果显示，4种隐身涂料中只有W-1.0在牺牲施工工艺性及厚度前提下才能达到吸波性能要求，但耐湿热等尚不能满足工程化应用需求，需进一步在轻薄化设计及耐环境适应性方面做出改进。
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  抗静电LLDPE/CNT复合材料的制备及其性能研究

  刘博, 杨森, 蒋和跃, 仕双云, 徐淑权, 李菲

  . 2024, (9): 280-286. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.09.035

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  目的 制备特种产品用抗静电包装材料。方法 采用碳纳米管(CNT)对线性低密度聚乙烯(LLDPE)进行熔融复合改性，研究CNT含量对LLDPE电学性能、力学性能、结晶行为及热稳定性的影响，并对确定的最优体系进行应用性能考核。结果 CNT具有较大的长径比，直径为10~20 nm，纯度较高。LLDPE/CNT复合材料表面电阻率变化呈现明显的“渝渗”现象，当CNT质量分数从3%增加至5%时，其表面电阻率由10¹³ Ω骤降至10⁵ Ω。随着CNT含量增加，LLDPE/CNT复合材料的拉伸强度增加，断裂伸长率和冲击强度有所降低。CNT没有改变LLDPE的熔融行为，但其结晶度和熔点随着CNT含量增加而略有降低。LLDPE/CNT复合材料起始降解温度和最大降解速率处温度随着CNT含量增加而增加。CNT质量分数为4%的LLDPE/CNT复合材料综合性能最优，热氧老化后其表面电阻率几乎无变化，相比纯LLDPE，其熔融指数有所下降，氧化诱导时间大幅提升。结论 通过CNT对LLDPE树脂进行改性，制备了综合性能优良的抗静电LLDPE/CNT复合材料，在特种产品包装领域具有良好的应用前景。
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  复合材料包装箱模块化设计与成型技术研究

  胡秀东, 朱述席, 刘莉莉, 彭喆, 类成悦

  . 2024, (9): 287-294. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.09.036

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  目的 为了满足复合材料包装箱在交通运输方面的更多需求，本文研究出一种轻质、高强、耐腐蚀、防霉、安装轻便快捷的复合材料包装箱制造技术。方法 本文通过包装箱设计与仿真分析、产品表征等工序开展研究，将包装箱设计成4种16块单元面板，通过材料筛选、模具设计、单元件成型工艺研究，完成面板制作，并进行单元件质量称量、力学性能表征试验。结果 包装箱总质量较同规格金属箱子质量减少70%以上，力学测试结果显示实际弯曲强度较理论值高85.41%，泡沫加强筋平拉强度较理论值高出15.08%。结论 研究结果表明模块化复合材料包装箱满足设计要求。