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2025年, 第0卷, 第5期 
刊出日期:2025-03-24
  

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  • 张燏, 傅成龙, 陶叶晗, 吕艳娜, 白亮亮, 潘高峰, 王海松
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    目的 综述医用透析纸的研究现状,介绍医用透析纸的相关标准以及基本性能特征,并对其应用前景和发展趋势进行展望,为今后医用透析纸的研究提供思路和方法。方法 通过系统检索国内外相关文献,归纳并分析医用透析纸在标准规范、材料性能和技术发展方面的研究进展,同时对比现有医用透析纸的技术标准,综述性能优化的主要方法和实现路径,包括透气性、抗菌性、湿强度和力学强度等关键性能的改进策略。结果 研究表明,传统医用透析袋主要由透明塑料薄膜制成,尽管在强度和成型性上具有一定优势,但在环保性和可持续性方面难以满足需求;以植物纤维为主要原料制备的医用透析纸,因优异的透气性、抗菌性、湿强度和力学强度,成为取代塑料薄膜的理想选择。结论 当前,医用透析纸逐步替代塑料薄膜,凭借优异性能在医疗包装领域广泛应用,但高端产品仍以国际企业为主导,国内产品在性能稳定性和多功能性上与国外产品相比还存在一定差距。未来,医用透析纸的发展将聚焦多功能性与环保性,通过原料多样化和工艺优化实现性能提升和更广泛的应用。加强技术研发与产业化能力,将是国内企业缩小差距、满足市场需求的关键路径。
  • 朱世可, 陈志杰, 费志豪, 郑婷婷, 范小平, 黄苇
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    目的 旨在研发一款可在低温下保持良好力学性能的复合薄膜,为解决预制菜等产品的塑料包装在低温下易发生脆化,导致在运输过程中容易破损的问题提供参考。方法 以聚酰胺6(PA6)为基材,与低密度聚乙烯(LDPE)按照一定比例共混后制膜,以马来酸酐接枝聚乙烯(PE-g-MAH)和马来酸酐接枝聚烯烃弹性体(POE-g-MAH)作为相容剂,探究不同添加量的相容剂对复合膜性能的影响,通过透光性能、力学性能、水接触角、吸水性能、阻隔性能、傅里叶红外光谱分析、扫描电子显微镜(Search Engine Marketing,SEM)、差示扫描量热法(Differential Scanning Calorimetry,DSC)进行表征。结果 相容剂的加入可以改善PA6/LDPE共混体系的性能,5%的PE-g-MAH和10%的POE-g-MAH对复合膜的综合性能提升最大,这2种相容剂的加入改善了PA6与LDPE之间相容性差的缺点,提高了连续相和分散相结合的牢固度,使得复合膜在−40 ℃下的抗拉强度比PA6薄膜分别提高41.57%和40.13%,断裂伸长率分别提高40.5%和60.13%。同时,相容剂的加入改善了PA6吸水性强的缺点,复合膜的吸水性能、水蒸气透过性和疏水性都得到提高。结论 在PA6/LDPE复合膜中加入质量分数为5%的PE-g-MAH或10%的POE-g-MAH对复合膜的综合性能提升最大,PA6/LDPE/PE-g-MAH 5%和PA6/LDPE/POE-g-MAH 10%复合膜在低温下仍能保持良好的刚性和韧性,同时提高了复合膜的吸水性能和水蒸气阻隔性能。
  • 程峥, 农欣梅, 刘美仙, 毛凯韵, 宁梅, 肖乃玉, 王红蕾, 唐玲月, 苏淼, 陈绍武
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    目的 分析聚乳酸(Polylactic Acid,PLA)镀铝膜与牛皮纸复合对牛皮纸基复合材料性能的影响,研究该纸基复合包装对提升中草药薄荷保鲜效果的作用,探讨其在农产品包装保鲜领域的应用潜力。方法 通过PLA镀铝膜与牛皮纸复合,增强牛皮纸的阻隔性能和力学性能,弥补单纯牛皮纸阻隔和力学性能较差的缺点。结果 与PLA镀铝膜复合后的牛皮纸基复合材料力学性能、阻隔性能均得到显著提升;复合包装对薄荷的应用研究测试表明,该复合材料具有良好的阻隔性能和防霉性能,且符合环保要求。结论 PLA镀铝膜/牛皮纸复合包装能有效降低薄荷的质量损失率,维持其颜色和新鲜度,延长保鲜期限。感官评价结果表明,牛皮纸基复合包装材料在维持薄荷的颜色、完整度和脆性方面表现更佳。
  • 黎海凌, 彭国兴, 郭艳平, 高艳飞, 高志强
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    目的 开发和评估一种基于聚乳酸(PLA)和纳米纤维素(NFC)的微纳复合膜包装材料,以提高果蔬保鲜效果,并减小对环境的影响。方法 使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜替代果蔬进行定量化测试,通过改变NFC(质量分数为0.5%)与不同浓度、粒径PLA微粒的混合液喷涂次数,研究它对PET薄膜氧气透过率、水蒸气透过率和辐射散热效果的影响。结果 NFC(质量分数为0.5%)喷涂5次时,复合膜的氧气和水蒸气透过率最低;纤维素中加入适中浓度和粒径(如30 μm)的PLA微粒能够增强氧气阻隔性能,降低PET薄膜的水蒸气透过率;5次喷涂为平衡点,过多喷涂,其阻湿性能反而下降;NFC和PLA微粒的添加使得PET薄膜具有一定的辐射散热效果。结论 适当的NFC和PLA微粒浓度、粒径,以及喷涂次数可显著提高复合膜的性能,该微纳复合膜通过提升纤维素膜均匀性增强阻氧、阻湿性能,具有潜在的辐射降温作用,为果蔬保鲜微包装材料的开发提供了策略。
  • 封声飞, 周权, 赵延广
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    目的 探究并验证乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)薄膜在0~50 ℃下的氢气透过性规律。方法 首先,根据分子扩散理论分析推导出表征ETFE薄膜透气速率的特征变量——渗透因子fp。其次,通过实验,采用热导法快速测定不同温度下ETFE薄膜对不同浓度氢气的渗透因子。再次,结合反应活化能理论与渗透因子实验数据进行结果分析,并通过对比相同温度下实际测定的渗透因子fp与理论计算的渗透因子Fp得出结论。最后,通过实验验证结果的正确性。结果 温度te和氢气渗透因子fp之间存在如下关系,在不同氢气浓度下,热力学温度的倒数与fp的自然对数均呈线性关系,在相同温度下,实际fp与理论Fp接近。结论 在0~50 ℃下,温度对ETFE薄膜的氢气透过性影响规律符合阿伦尼乌斯(Arrhenius)方程,该研究对扩展ETFE薄膜在透气性与防护领域的应用中提供了一定的参考价值。
  • 谭旭东, 陈思涛, 许馨, 谢雯婷, 范文暄, 李党委
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    目的 通过水热合成法制备黄色荧光碳点,开发一种在特定波长光激发下能够发出黄色荧光的碳点油墨。方法 以氨基苯磺酸和邻苯二胺为前驱体,乙醇为溶剂,采用水热合成法制备黄光碳点,并对其光学性能(如吸收光谱和荧光光谱)及结构组成(如粒径分布和晶体结构)进行详细表征。然后以制备的黄光碳点为功能材料,聚乙烯醇为连接料,添加适量助剂,配制成黄光碳点油墨,并系统评估它在不同激发光源下的光学性能、稳定性及在不同印刷基材上的印刷效果。结果 通过优化碳点油墨的配方和印刷工艺,所产生的黄色荧光不仅具备高亮度和稳定性,还能在纸基材料上呈现一致的视觉效果,激发波长从300 nm向400 nm红移,显示出显著的波长依赖性。结论 在油墨中加入荧光碳点,既能保持碳点的荧光强度,又能强化油墨在实际应用中的性能与效果,在高性能光学材料、功能性油墨以及印刷防伪等领域具有广阔的应用前景。
  • 张微微, 罗世永, 王芳, 廖瑞娟, 张新林
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    目的 制备一种在纸包装表面产生橘纹的发光二极管(Light-Emitting Diode,LED)固化橘纹油墨。方法 在LED固化油墨的基础配方上加入气相SiO2,一方面降低纸张的吸墨性,另一方面调控油墨的流动性,使得丝网印刷后表面墨层在橘纹剂聚甲基硅氧烷的作用下易流动产生纹路,且纹路在固化前不流平,解决纸张表面橘纹效果差的问题;采用HR-10-TA流变仪表征橘纹油墨的流变、黏弹性等流变学性能。结果 油墨配方如下:光引发剂819为1%,热塑性聚烯烃弹性体(Thermoplastic Polyolefin,TPO)为4%,活性胺008为10%,活性单体ACMO为15%,聚氨酯丙烯酸预聚物为54.5%,色浆为10%,聚甲基硅氧烷为1.5%,气相SiO2为3.5%,蜡粉为0.5%。流变测试表明油墨具有剪切变稀的特性,其流动点为模量G'=G =813.9 Pa,对应频率为140.9 Hz。结论 加入气相SiO2调控油墨的流动性,聚甲基硅氧烷作为橘纹剂,在纸张表面丝网印刷、LED固化,制备的橘纹视觉效果良好。
  • 吕萱, 林洁, 赵海洋, 王云霞, 李洁, 李自娟, 杨蕾玉, 王美怡
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    目的 针对卷烟企业生产过程中出现的烟用双向拉伸聚丙烯(Biaxially Oriented Polypropylene,BOPP)包装膜因喷码油墨易发生迁移而污染内侧纸盒的问题,明确问题成因,找到控制薄膜质量的关键检测指标。方法 对影响烟用BOPP包装膜透墨性能的相关质量指标如薄膜的化学组成、厚度、水蒸气透过量、氧气透过量、薄膜接触角、表面微观形貌特征等进行系统研究,对比透墨烟膜与正常烟膜相同检测指标的差异。结果 薄膜的厚度、接触角、水蒸气透过量、氧气透过量等指标对于烟用BOPP包装膜的抗油墨透过性能具有重要影响,薄膜上的微小孔洞是油墨发生透膜迁移从而污染纸盒的主要原因。结论 可以将烟用BOPP包装膜的接触角、水蒸气透过量及氧气透过量作为薄膜生产厂家出厂检验或卷烟企业入库的质量控制指标。
  • 董海平, 奚茜, 王培勇, 唐丹, 姚星, 李汨, 谢安, 赖嘉诚
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    目的 传统的喷码紫外线(Ultraviolet,UV)墨水无法一墨通用于不同表面性质的承印纸张,通过调节UV油墨中单体的化学组成、含量和表面张力,制备一款具有较宽范围纸张适用性的油墨。方法 通过水接触角测试分析了典型的二维码承印纸张间表面性质的差异,揭示承印纸张通用性与表面浸润性之间的关系,选用不同油墨单体制备了系列不同表面张力的喷码油墨,并测试油墨的黏度、固体粒子形貌和固化速率,得到表面张力最合适且综合性能佳的通用型油墨配方。结果 相比商用UV油墨,该通用型油墨减小了对目前主流的承印纸张的接触角和界面张力变化,增强了油墨对不同类型纸张喷码的适应性。通过辅助组分的调控,本油墨还具有快干、久置稳定、黏度低、热致变色等特点。结论 影响承印纸张通用性的关键是表面张力,通过油墨单体化学基团调控,这款油墨有望给高普适性UV油墨的研发提供借鉴。
  • 张佳傲, 樊双蛟, 王雅君, 梁田盛
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    目的 为了减少水产品在运输中因配送不及时造成的货架期损失,研究基于水产品剩余货架期损失成本的冷链路径优化问题。方法 引入货架期损失成本,建立基于水产品剩余货架期的冷链运输路径优化模型(VRP-SI模型),根据冷链车的不同配送时间对货架期损失成本进行分段研究;优化目标为最小总配送成本,模型结合改进遗传算法和模拟退火算法求解,进一步采用Solomon算例进行仿真实验。结果 货架期损失成本VRP-SI模型比普通路径优化模型减少支出分别为14.28%、12.86%、15.58%,减少总体成本支出分别为8.41%、6.07%、5.25%。结论 VRP-SI模型能够达到降低配送总成本的效果,为水产品冷链路径优化问题提供有效的解决方案。
  • 张悦, 王洪江, 衣然, 张孝聪, 林玉菲
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    目的 基于没食子酸(Gallic Acid,GA)制备一种新型时间温度指示器(Time Temperature Indicator,TTI),能够通过调节pH值改变TTI的活化能(Ea),并将其应用于猪肉糜货架期的监测,验证没食子酸时间温度指示器(GA TTI)的准确性。方法 通过构建TTI颜色响应的温度动力学模型和猪肉糜品质劣变指标响应的温度动力学模型,将GA TTI与猪肉糜品质劣变活化能相匹配,然后进行变温贮藏,观察GA TTI的颜色变化与猪肉糜品质劣变的匹配性。结果 GA TTI能根据食品品质劣变产生变色响应,且变色过程不可逆;pH值为6.5~8.0时,GA TTI的Ea为27.40~79.92 kJ/mol,根据猪肉糜色差(ΔE)值、pH值、挥发性盐基氮(Total Volatile Base Nitrogen,TVB-N)值、硫代巴比妥酸(Thiobarbituric Acid Reactive Substance,TBARS)值、菌落总数和假单胞菌计算得出的Ea分别为69.54、69.53、79.13、84.86、55.97、50.77 kJ/mol;pH值为6.5的GA TTI与猪肉糜的TVB-N值计算得到的Ea最匹配,故将pH=6.5的GA TTI与猪肉糜进行变温贮藏,结果表明pH=6.5的GA TTI的ΔE值变化趋势与猪肉糜TVB-N值变化趋势相似。结论 该GA TTI指示猪肉糜在贮藏过程中的品质变化较为准确,能够为消费者判断猪肉糜的新鲜度提供依据。
  • 李卓渊, 赵红梅, 马晓丽, 杨艳君, 罗爱国
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    目的 开发一种具备较好气敏性和稳定性的壳聚糖/蓝莓花青素/二氧化钛新鲜度指示膜,用于快速、无损地检测肉类的新鲜度。方法 调整蓝莓花青素的添加比例,系统评估膜的气敏性、物理性能、抗氧化性及结构,验证其在肉类新鲜度监测中的应用效果。结果 花青素增强了膜的气敏性,在pH响应中,膜梯度颜色变化明显,挥发胺响应中总色差变化显著。2%BA提高了膜的柔韧性(断裂伸长率为15.6%)和强度(拉伸强度为44.27 MPa),同时提升溶胀性(29.67%)与阻光性(4.30%)。微观分析证实,材料分子间作用稳定,二氧化钛提高了膜的结晶度与微观有序性。在猪肉新鲜度指示效果应用中,膜色差与挥发性盐基氮含量(R=0.971 29)呈显著正相关,可灵敏反映腐败进程。结论 壳聚糖/蓝莓花青素/二氧化钛膜兼具优异的稳定性、灵敏的pH/胺响应性和抗氧化能力,能够通过直观的颜色变化实时监测肉类的新鲜度,为智能包装材料开发提供了创新思路。
  • 龚诗琪, 周俞含, 王婧, 何飘, 张敏
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    目的 探究氯化钙结合冷激处理对冬季环境温度–15 ℃下爱媛橙果实快递冻害的抑制作用及其作用机理。方法 设置无预处理对照组、0 ℃冰水冷激组、0 ℃氯化钙溶液冷激组、常温氯化钙溶液组,研究氯化钙结合冷激处理对细胞膜及细胞壁代谢层面的影响。结果 氯化钙结合冷激处理通过提高过氧化物酶(POD)的活性和降低超氧阴离子的产生速率,减缓膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)的生成,维持活性氧代谢的平衡,抑制相对电导率的上升,更好地维持了细胞膜的完整性,从而降低了冻害的发生,在解冻复温后的15 d内仍能够维持较好的果皮表面。该处理方法还能提高贮藏后期果实组织内部脯氨酸的积累,有效维持果实内的渗透平衡,防止脱水,减轻因冰晶生成导致的细胞损伤,并通过抑制多聚半乳糖醛酸酶(PG)和纤维素酶(Cx)活性延缓原果胶与纤维素的降解速率,维持细胞壁的完整性,保持更好的果肉脆性和果皮硬度。结论 氯化钙结合冷激处理能显著减缓爱媛橙冬季–15 ℃下电商快递过程中的冻害现象,为爱媛橙快递防冻技术的应用提供理论依据。
  • 张智力, 吴艳凤, 胡晓青, 杨学军, 王茂森, 梁金海, 许超
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    目的 采用气相色谱-质谱联用法,快速测定一次性竹木筷中4种抑菌防腐剂。方法 样品经破碎或粉碎后用甲醇超声提取,旋转蒸干后用正己烷溶解,试液经DB-5MS石英毛细管色谱柱分离,质谱仪检测,外标法定量。结果 建立的4种目标物的定量方法在0.2~10 mg/L的线性关系良好(R2>0.99),在3种浓度的加标水平下,加标回收率为90.0%~103%,相对标准偏差为0.94%~12.6%;外标法定量如下:联苯、邻苯基苯酚定量限均为0.1 mg/kg,抑霉唑定量限为0.2 mg/kg,噻菌灵定量限为0.3 mg/kg。结论 该方法前处理简捷高效、灵敏度高、准确性高,可实现食品用一次性竹木筷中抑菌防腐剂的快速筛查测定。
  • 贾伟萍, 刘文婷, 黄轲, 李陈巧, 王波, 王鹏, 安俊健
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    目的 建立烟用内衬纸关键性指标的专用检测方法,初步分析相关指标的影响因素,为其具体应用提供理论依据。方法 采用相应的研究方法及国家标准对烟用内衬纸的部分关键性指标(透湿性和成型度)及微观特性指标(厚度、纸张表面pH值和纤维组成)进行检测,并进一步分析相应微观特性指标对关键性指标的影响。结果 采用研究方法测定不同类型烟用内衬纸的透湿性和成型度,发现复合内衬纸的透湿量和成型度均较低,透湿量为0.554 4~2.046 g/(m2.24 h),成型度为22°~26°,转移镀铝内衬纸和无铝内衬纸的透湿性和成型度相差不大;内衬纸的微观特性对样品的成型度有一定影响,一般随着厚度的增加内衬纸的成型度随之增加,阔叶木浆用量增加,成型度有降低的趋势。结论 建立烟用内衬纸透湿性和成型度的有效检测方法,分析微观特性参数对宏观特性的影响,具有一定的理论和应用价值。
  • 刘颖, 李军平, 谢滨, 刘海峰, 王惠君, 刘穗君, 胡佳成, 蔡晋辉
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    目的 解决目前卷烟纸搭口胶施胶量检测方法为离线检测、施胶量小、检测难度大、效率不高的问题。方法 设计2种搭口胶施胶量在线检测方法,分别为激光传感器法和外夹式超声波流量计法,均通过测量某段时间内消耗的胶液质量以及生产的产品总数,得出单个产品的搭口胶施胶量。其中,激光传感器法主要通过测量皮带轮的转动圈数,结合皮带轮转动一圈输出的胶液质量计算总的胶液质量;外夹式超声波流量计法主要通过测量胶管内搭口胶的累积流量,进而计算胶液质量。结果 为验证2种方法的可行性,同时采用传统胶枪出胶量法、激光传感器法、超声波流量计法测量1.0、1.5、2.0 mg/支的搭口胶施胶量。由检测结果可知,在不同搭口胶施胶量下,激光传感器法的最大相对误差均小于外夹式超声波流量计法。结论 激光传感器法、超声波流量计法均满足1.0~2.0 mg/支的产品搭口胶施胶量在线检测需求,激光传感器法的测量准确度更高,外夹式超声波流量计法更便于安装使用。
  • 桑丛, 马江, 聂鑫, 李军, 吕小波, 罗金波, 余俊毅, 李南汐
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    目的 为解决GDX500软盒包装机商标纸输送、加速过程中稳定性差,易发生歪斜、阻塞等问题,设计一款利用正负压输送商标纸的输送装置。方法 使用负压吸风带输送机构取代原有的压轮输送机构,设计射流加速机构实现商标纸的加速功能,并完成传动系统的设计;利用原安装支座设计机械控制阀实现气路的自动通断,简化结构,提高设备的运行稳定性。结果 以玉溪卷烟厂生产的“玉溪(软)”牌卷烟为对象进行测试,结果表明:应用商标纸输送装置后,机组运行效率提高6.28%,商标纸输送或烟包输送阻塞次数下降79.62%,不合格品数由34.68包/h降至3.75包/h。结论 该装置显著提高了GDX500软盒包装机商标纸输送的稳定性,为提升机组效率和产品质量提供技术支持。
  • 贺韧, 王剑, 尹亮, 闫爱华, 张宁, 何钱, 张宏铭, 浮浩
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    目的 解决传统手工包装雪茄条盒透明纸时工作效率低、人工成本高等问题。方法 经过研究,设计一种雪茄条盒透明纸的自动包装机,该包装机主要由进料机构、透明纸储存机构、透明纸输送机构、折叠热封机构、美容机构等组件组成。结果 以某品牌的雪茄烟为对象,对该包装机进行测试,结果表明,设备运行平稳可靠,条盒透明纸的包装由手工作业的1条/min提升到机械化包装的4条/min,包装效率提升400%,同时降低了人工成本,保证了产品的均质化要求。结论 该包装机实现了雪茄条盒透明纸的机械化包装,符合雪茄条盒透明纸包装的工艺要求,具有较高的推广应用价值。
  • 乔岩, 刘于干, 范自众, 罗蔓慧, 杨杰, 李坚
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    目的 解决卷烟接装纸泡皱问题,明确最佳的卷接机设备参数配置。方法 通过对影响接装纸泡皱率的关键因素进行单因素试验和全因子实验设计(DOE),研究YJ17型卷接机搓接参数对接装纸泡皱的影响。结果 卷烟搓接过程中,搓板结胶、搓板与搓轮间隙、起搓条与搓轮烟槽间隙、搓板温度对接装纸泡皱率的影响较大。通过改进搓板搓接面,将搓板与搓轮间隙调整为8.0 mm、起搓条与搓轮烟槽间隙调整为7.1 mm时,真龙A牌号烟支接装纸泡皱现象得到明显改善。结论 在相同的接装纸和环境温度条件下,通过调整优化搓板与搓轮间隙、起搓条与搓轮烟槽间隙,有效降低真龙A牌号烟支接装纸泡皱缺陷率,本研究为卷烟生产接装纸泡皱问题提供了解决方案,也为卷烟生产工艺的智能优化提供了新思路。
  • 汪宣, 朱翔, 徐继俊, 徐文君
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    目的 研究烟用纸张中六甲基环三硅氧烷(D3)、八甲基环四硅氧烷(D4)、十甲基环五硅氧烷(D5)及十二甲基环六硅氧烷(D6)的顶空气相色谱质谱检测法。方法 样品经90 ℃顶空平衡30 min后,以正硅酸四(三甲基硅)酯为内标,通过选择性离子检测(Selected Ion Monitor,SIM)模式对商标纸、内衬纸及接装纸中4种甲基环硅氧烷进行检测,并以内标法定量。结果 检出限为0.000 2~0.002 9 mg/m2,回收率为87.0%~104.2%,精密度为0.3%~7.7%。在顶空三相平衡状态下,气相组成中甲基环硅氧烷含量与原始烟用纸张或标准溶液中该组分含量成正比关系。典型样品中甲基环硅氧烷整体含量水平为商标纸>内衬纸>接装纸,检出值均小于欧盟0.1%(质量分数)的参考限值。结论 本研究建立一种烟用纸张中甲基环硅氧烷的稳定、高灵敏度的检测方法,并解析三相平衡原理,为进一步完善烟用纸张质量安全评价手段提供技术支撑。
  • 刘文婷, 贾伟萍, 李陈巧, 孙鹏, 王鹏, 安俊健
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    目的 设计一种烟用接装纸中淀粉含量的测定方法。方法 选用糖化酶对烟用接装纸中的淀粉进行酶解,采用3,5-二硝基水杨酸(DNS)比色法对酶解产物葡萄糖含量进行测定,进而计算出烟用接装纸中的淀粉含量。研究在单因素试验分析的基础上,采用响应面分析法优化酶解法测定烟用接装纸中淀粉含量的最佳条件,建立数学模型,并对方法进行精密度和加标回收率的测试。结果 得到了酶解法测定烟用接装纸中淀粉含量的最佳条件,糖化酶用量为2.64 mg/mL,反应时间为35 min,反应温度为53 ℃,方法相关系数为0.999,淀粉检出限为1.1 mg/L,相对标准偏差为1.02%,加标回收率为95.2%~105%。结论 该方法操作简便,准确度高,适合于烟用接装纸中淀粉含量的测定。
  • 武丽云, 纪刚强
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    目的 采用高Q值全固态法布里-珀罗(Fabry-Pérot,F-P)谐振腔为声传感器敏感单元,设计高灵敏度、抗电磁干扰的光学声传感器,广泛应用于自动化陶瓷生产过程中的无损检测。方法 高Q值全固态F-P谐振腔的声敏感结构,光与声直接相互作用,可以实现高灵敏度、高信噪比的声信号检测;设计相位调制声信号检测系统,分析声传感器灵敏度的影响因素。结果 从理论上分析相位调制方式对光纤F-P腔声传感器灵敏度的影响,制备高Q值全固态F-P腔光学声传感器,搭建相位调制系统,实现高灵敏度光学声传感器的声信号检测。结论 谐振腔的Q值、相位解调系统锁定位置等都会影响声传感器的灵敏度;开发的相位调制解调系统,光纤F-P腔声传感器性能分析方法以及对光纤F-P腔声信号的数值分析结果,可为陶瓷加工过程无损检测提供有用的指导。
  • 吴国环, 吴建鑫, 晏小斌, 项筱洁, 高小龙, 李林全
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    目的 降低环保纸袋生产过程中受到的温度、相对湿度等环境因素影响,同时实现精准的定量涂胶,为环保纸袋生产线的控制系统提供理论支持;通过分析温度、相对湿度、胶水涂敷厚度、纸张压合时间与纸袋剥离强度之间的关系,优化相关工艺参数。方法 采用响应面法(Response Surface Methodology,RSM)建立温度、胶水涂敷厚度、相对湿度、纸张压合时间对纸袋剥离强度的回归模型,通过方差分析、拟合精度分析、残差分析以及预测值与实际值的对比,评估模型的准确性,并通过三维响应面和等高线图分析各因素对纸张剥离强度的影响及其交互作用的强弱;利用Design Expert软件中的Numerical功能获取最优工艺参数,并通过实验验证模型的可靠性。结果 影响纸张剥离强度的因素依次为纸张压合时间、温度、胶水涂敷厚度及相对湿度,温度与纸张压合时间、胶水涂敷厚度与纸张压合时间的交互作用对剥离强度具有显著影响;优化后的工艺参数:温度15.7 ℃,胶水涂敷厚度12.45 μm,相对湿度51.12%,纸张压合时间3.38 s。结论 通过多次实验验证,预测值与实际值的误差均在5%以内,证明回归模型具有高度的准确性与可靠性。本研究为环保纸袋生产过程中涂胶工艺的优化提供了可靠的理论依据,具有重要的实际应用价值。
  • 李俊鹏, 兰付强
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    目的 主要研究纸尿裤回收料与玉米淀粉、木薯淀粉、PE等混合物制备共混发泡材料的过程,并讨论其在包装填充中的应用。方法 纸尿裤经过高温消毒、分离、粉碎、环氧乙烷消毒、漂白、除异味等过程分离出PE底膜和纸浆等回收料,将其与玉米淀粉、木薯淀粉、PE、添加剂等混合后在160~170 ℃下制备共混发泡材料;对该材料的密度、回弹性、压缩永久变形、水溶性、缓冲减震性能、可降解性能、重金属含量进行测试,并研究纸尿裤回收料加入量对配方1~4的影响。结果 随着纸尿裤回收PE材料的增加,其表观密度和实地密度增加约0.7 kg/m3,孔隙率约为61.81%;回弹性和压缩永久变形有所提升,当压缩变形量<25%时恢复率>90%;纸尿裤回收料的加入对缓冲减震性能影响不大;材料水溶性随防水助剂的加入逐渐减弱,降解3个月后体积减少80%~90%,质量损失率约为15.62%;随着纸尿裤回收料的加入,重金属含量有所增加,但远远小于标准值。结论 纸尿裤共混发泡材料可用作快递包装填充材料,其孔隙率高,具有一定的缓冲减震效果;水溶性和可降解性良好,可进行填埋处理,无重金属污染。设计的高效自动填充打包机提高了纸尿裤回收共混发泡材料的使用效率,其填充打包速度为人工的10~15倍。
  • 刘静, 王勇, 阳静
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    目的 针对传统快递物流即时配送中存在难以准时服务动态客户和配送时效性差等问题,提出动态订单插入策略和时间窗指派策略,研究考虑动态新增订单需求的快递物流即时配送优化问题。方法 首先,结合快递物流即时配送网络的周期性需求和新增订单需求,构建以物流运营成本最小和车辆使用数目最少的双目标车辆路径优化模型。其次,设计改进的多目标蚁群优化算法求解优化模型,该算法通过局部优化策略和外部档案更新机制来增强帕累托优化解的求解质量,进而提出动态订单插入策略和时间窗指派策略,进一步提升算法的整体搜索性能。再次,将改进的多目标蚁群优化算法与多目标粒子群算法、多目标灰狼优化算法和多目标多元宇宙优化算法进行对比分析,验证了提出算法的有效性。最后,结合重庆市某快递物流即时配送网络进行实例优化研究,并分析探讨了不同服务时间段的划分对物流运营成本、车辆使用数目和惩罚成本等指标的影响。结果 优化后的物流运营成本下降48%,车辆使用数目减少12辆,将配送中心服务时间分为3个时间段的优化方案效果最好。结论 提出的模型和算法有助于降低物流运营成本并减少配送车辆的使用数目,为考虑动态新增订单需求的快递物流即时配送优化提供方法支持和决策参考。
  • 陈超, 梅运鹏, 韩笑, 李荣国, 张洁瑞, 曾昭杰, 杨莉, 韩非
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    目的 基于烟草商业物流实际场景需求,探究烟草商业物流可降解薄膜缠绕包装的运输可靠性,为烟草商业物流包装的绿色转型和推广应用提供参考。方法 结合西安市烟草公司卷烟物流配送中心的调研数据,以低密度聚乙烯(LDPE)薄膜热缩包装为对照,利用ANSYS有限元分析软件对可降解薄膜缠绕包装进行静力学分析和随机振动模拟。结果 在相同静态载荷作用下,可降解薄膜缠绕包装的最大变形量约为LDPE薄膜热缩包装的1/5。水平随机振动对烟包顶部薄膜的影响较大,可降解薄膜缠绕包装的变形量小于LDPE薄膜热缩包装;垂直振动中薄膜变形主要集中在烟包中部,可降解薄膜缠绕包装的最大变形量仅为LDPE薄膜热缩包装的1/3。结论 仿真模拟结果证实,可降解薄膜缠绕包装的运输可靠性优于LDPE薄膜热缩包装,研究结论可为卷烟物流包装的工艺升级和绿色转型提供理论支持和方法参考。
  • 滑广军, 金澳威, 刘奇龙, 唐丛, 周綮, 周懿欣
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    目的 探究基于最大加速度-静应力曲线的缓冲包装信息融合设计方法,以优化缓冲包装设计的过程和效果。方法 将最大加速度-静应力曲线以通用函数形式表征,引入最优设计准则,构建缓冲设计基本方程组,阐述该方程组的数学和物理含义,将基于最大加速度-静应力曲线的缓冲包装设计归结为利用2个约束条件确定3个设计参数的问题。利用缓冲包装设计的稳定性约束条件和基本方程组,推导出缓冲失稳临界方程。结果 将缓冲材料的最大加速度-静应力曲线作为基础信息层,将表征缓冲设计目标的产品易损性参数[G]、表征约束条件的产品底面积参数A以及缓冲失稳临界方程等约束条件投影到基础信息层,通过多层信息的融合得到缓冲包装信息融合设计边界图,能够进行快速、准确的缓冲衬垫设计。
  • 铁世萃, 王花兰
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    目的 为在运输系统同时实现对不同载荷的高性能隔振,采用多组凸轮和弹簧-滚轮负刚度结构,提出一种适用于不同载荷的新型高性能准零刚度运输隔振系统。方法 首先,采用多组凸轮和弹簧-滚轮负刚度机构与正刚度弹簧并联的方式设计可适应于多种不同负载的准零刚度运输隔振系统;其次,分析该系统的静力学特性,推导出其刚度特性;最后,基于谐波平衡法、系统运动微分方程及相图,研究该隔振系统在不同水平弹簧预压缩量、不同激励幅值条件下的动态隔振特性。结果 通过设计适当的系统结构参数,该隔振系统将在多个不同平衡点附近分别表现出准零刚度特性,进而获得优异的宽频隔振效果。结论 该新型准零刚度运输隔振系统可以在不同载荷条件下同时具有准零刚度特性,增加水平弹簧预压缩量至接近满足准零刚度条件下的压缩量、减小激励幅值,均可改善系统的隔振性能。相比轻载情形,重载的准零刚度运输隔振系统的起始隔振频率更低,且频率跳跃现象出现的频段范围更小。
  • 李志强, 牛文倩, 马淑芳
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    目的 回顾传统获取缓冲曲线的理论、实践和简化方法,与利用能量密度和应力能量2种方法预测及实践得出的缓冲曲线进行误差对比分析,应用最简便的方法得到发泡聚苯乙烯(EPS)缓冲曲线。方法 依据《包装缓冲材料:测试项目、动态压缩试验和静态压缩试验 》(GB/T 8167—2008)中动态压缩缓冲包装材料试验方法的要求,利用密度为20、25 kg/m3,跌落高度为250、350、460、760 mm,厚度为25、30、35、65 mm的EPS材料,通过试验测得该曲线上不少于5个点的数据并由此绘制完整曲线。基于能量守恒原理,分别求出该缓冲材料下的应力能量-静应力曲线、能量密度-静应力曲线等相应的缓冲曲线,并进行绘制。在此基础上建立缓冲材料的静应力、动应力和单位体积吸收能量对应的关系式,预测缓冲材料最大冲击加速度,从而得到快速获取缓冲曲线的方法。预测不同组合条件下的EPS缓冲曲线,并将其与试验所得缓冲曲线进行对比分析。结果 选择不同组合下的跌落高度和材料厚度预测缓冲曲线,所得结果与试验缓冲曲线较为吻合。结论 这2种推导方法均可快速获取缓冲曲线,大幅降低试验次数,也为快速得到缓冲曲线提供了更多可能。
  • 巩桂芬, 张鼎乾, 江轲, 徐尚, 杨楠
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    目的 在不同微拱滚筋结构下对金属三片罐罐身进行抗压试验与模拟仿真,研究该结构下罐身的抗压能力。方法 首先,通过金属材料拉伸试验得到材料物理性能参数,并利用ANSYS Workbench/LS-DYNA 对1、1.5、2 mm等3种向外微拱滚筋结构的三片罐以及直身滚筋罐进行径向压缩仿真模拟,得到4种罐型在相同变形条件下的最大接触力。其次,通过对现有直身滚筋罐和罐身向外微拱滚筋1.5 mm的三片罐进行相同变形条件下的径向压缩试验,记录其最大压缩力。最后,对试验数据和有限元分析结果进行对比分析。结果 3种幅度的微拱滚筋结构对罐身抗压强度有不同程度的影响,其中微拱滚筋1.5 mm对罐身强度的影响最大,在保证罐身强度和内部容积的同时,可以采用0.23 mm厚度材料替代现有0.25 mm厚度材料。结论 金属三片罐罐身在向外微拱滚筋1.5 mm后,可以有效提升罐身的抗压强度,在罐身材料减薄、减量后可以节约11.42 %的材料使用量,在生产中有着重要意义。
  • 李涛涛, 刘静, 任凯
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    目的 以蜂窝铝夹芯板为研究对象,分析其对φ8 mm氧化锆陶瓷破片低附带毁伤元冲击响应特性。方法 首先通过弹道枪试验,获得氧化锆陶瓷破片正侵彻和30°斜侵彻蜂窝铝夹芯板的弹道极限,然后使用有限元方法探究不同着角下蜂窝铝夹芯板的冲击响应特性与抗变形能力,对比分析破片直径对蜂窝铝夹芯结构冲击响应特性的影响。结果 φ8 mm氧化锆陶瓷破片对铝蜂窝夹芯板正侵彻弹道极限速度为236.5 m/s,着角为30°的斜侵彻弹道极限速度为276.5 m/s。直径近似蜂窝单元跨度的破片,破片直径越大,斜侵彻角度对蜂窝铝夹芯板击穿比动能的影响越小。相同着角下,氧化锆陶瓷破片直径越大,击穿蜂窝铝夹芯板所需的比动能越小。结论 得出了铝蜂窝夹芯板对陶瓷地附带毁伤元的冲击响应特性规律,研究结果可为反卫星和反航天目标战斗部的设计提供参考。
  • 方俊, 李亚如, 刘佳泰, 孙燕宇
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    目的 研究运输期间乏燃料组件包壳温度变化幅度的影响因素,以确定乏燃料运输容器装载高燃耗组件的热负荷与装载位置是否存在限制。方法 将乏燃料运输容器的径向传热简化为具有内热源的圆柱体导热问题,开展理论分析,并使用CFX软件开展三维温度场分析,进一步证明理论分析的结论。结果 高温工况和低温工况下大气环境温度的差值、太阳曝晒与热负荷随时间的衰减是包壳温度变化的主要原因,高温工况与低温工况热负荷的偏差引入的容器温度梯度差值,被容器选用的材料和乏燃料组件热导率随温度升高而变大以及热辐射随温度升高而增强的效应抵消。容器外表面温度的变化幅度基本决定包壳温度的变化幅度,前者与容器外表面的发射率和太阳辐射吸收比的组合有关,有可能超过100 ℃,因此必须对装载高燃耗组件的运输容器是否满足包壳温度变化限制准则进行分析论证。结论 容器外表面的发射率应尽可能高,太阳辐射吸收比应尽可能低,在恰当的组合下,可以保证任意热负荷和任意装载方案下包壳温度变化幅度满足包壳温度变化限制准则,从而无需在技术规格书中对装载高燃耗组件的热负荷和装载方案提出限制,保证了装载的灵活性。
  • 白欢欢, 李铁萍, 车树伟, 慎英才, 孙柳烨, 房永刚
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    目的 要求某核电厂乏燃料池净化系统过滤器滤芯专用屏蔽运输容器在运输事故条件下具有安全性和完整性。方法 使用ANSYS和LS-PrePost软件的前处理功能建立屏蔽运输容器的有限元模型,计算容器运输事故工况不同跌落姿态下的应变、变形等,并对容器结构完整性进行评价。结果 对比分析14种跌落姿态下的应变、变形等,得出底部45°角跌落A和底部70°角跌落A的情况下,外层筒体最大塑性应变大于材料失效塑性应变0.45,其余部件最大塑性应变小于材料失效塑性应变。结论 由于筒体为双层结构,外侧局部失效不影响容器结构完整性,因此在事故条件下屏蔽运输容器的快速扳手不打开,内容物不会散落,密封面仍能保持紧密接触,从而实现密封功能。
  • 牛杰, 和西民, 曹少俊, 刘雄飞
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    目的 探究孔隙结构对泡沫铝力学性能及变形失效模式的影响。方法 以均质泡沫铝(L型、M型、H型)及梯度泡沫铝(LMH型)为研究对象,通过X-CT统计分析不同密度泡沫铝的支柱厚度、孔径分布、面孔隙率、球形度和分形维数,进一步结合数值仿真方法研究均质及梯度泡沫铝结构的静态变形失效模式。结果 不同密度泡沫铝支柱厚度主要集中在0.2~1.0 mm,且0.6~0.8 mm厚度的支柱数量约占总量的1/3。泡沫铝孔径主要分布在0~0.5 mm,不同密度泡沫铝在不同方向的面孔隙率较为均匀。梯度泡沫铝在静态压缩下的变形失效呈逐层压溃破坏模式,而均质泡沫铝主要在内部胞孔壁厚较薄区域首先出现裂纹,然后向四周延伸直至破坏。结论 支柱厚度显著影响泡沫铝力学性能;泡沫铝分形维数数值越大,孔隙结构越复杂;从数值仿真角度再现泡沫铝压缩的过程,为梯度泡沫铝的优化设计提供一定参考。
  • 吴帅涛, 肖新科
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    目的 深入理解Ti-6Al-4V钛合金的冲击断裂行为。方法 利用一级轻气炮在177.7~298.7 m/s的速度下开展Taylor杆撞击实验,获取Ti-6Al-4V钛合金Taylor杆在不同撞击速度下的失效行为;基于修正的MJC塑性模型和Lode参数相关的Modified Mohr-Coulomb(MMC)断裂准则建立撞击实验的有限元计算模型,并对Ti-6Al-4V钛合金Taylor杆的冲击断裂行为进行预报和分析。结果 随着撞击速度的提高,Ti-6Al-4V钛合金Taylor杆依次发生镦粗、剪切开裂和破碎3种变形和断裂模式;采用Lode相关的MMC断裂准则可以合理预报Ti-6Al-4V钛合金Taylor杆的塑性变形和断裂行为。结论 尽管具有明显的单元尺寸敏感性,采用Lode相关的MMC断裂准则仍可合理预报Ti-6Al-4V钛合金在Taylor撞击中的冲击失效行为,压-剪应力状态在Ti-6Al-4V钛合金Taylor杆的失效过程中占据主导地位。
  • 周卫中, 秦福德
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    目的 探讨国内空投包装领域的主要研究方向、发展趋势以及前沿热点。方法 基于CiteSpace软件对中国知网(CNKI)数据库中有关空投包装的相关文献从发文量、作者、机构、