2025年, 第46卷, 第13期　
刊出日期：2025-07-10

  

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锂电池运输防护技术及包装容器
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  锂电池运输防护包装专利分析

  施文, 李亚萍, 程东浩, 冯利利, 魏路平

  包装工程（技术栏目）. 2025, 46(13): 1-12. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2025.13.001

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  目的 了解锂电池运输防护包装领域的专利申请现状,研究锂电池运输防护包装行业的发展态势及技术特点,为进一步优化产品设计、拓展创新方向提供理论依据。方法 基于IncoPat专利数据库,分析专利申请量及主要申请人特点,并从锂电池运输包装的主体材料、结构、特种防护功能设计方面重点讨论包装设计的技术手段与防护效果。结果 近年来锂电池运输防护包装专利申请数量持续增加,我国在该领域的专利申请数量位居全球首位;锂电池运输包装的主体材料向着轻量化、功能化方向创新;包装结构在堆叠稳定性、缓冲减振、内容物固定和空间利用率方面得到提升。防火阻燃、防静电等特种防护功能,由被动抑制向主动干预、多角度系统性防护方向转变。结论 锂电池运输防护技术和包装具有广阔的发展前景,未来将向着材料创新化、功能集成化、系统智能化方向发展。
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  废旧锂电池防爆包装箱的研制与测试

  王晓萌, 张连春, 李杨, 李惠敏

  包装工程（技术栏目）. 2025, 46(13): 13-23. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2025.13.002

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  目的 研发可以解决废旧锂电池安全储运的包装箱。方法 根据P911和LP906的包装要求,明确防爆包装箱的技术要求,通过试验确定基础材料及部件,设计建立废旧锂电池防爆包装箱模型,打样完成后,按照GB 38031—2020的触发热失控测试方法进行试验测试,通过试验过程数据、结果数据及试验结束后的开箱情况综合分析方案效果。结果 热失控扩散试验过程中,无迸射物及火焰析出,箱体外表面（不含箱底）温度未超过100 ℃,开箱检查泄压结构未阻塞,箱体结构无异常,该包装箱能有效抑制热失控现象,基本满足国际海运危险货物规则中P911和LP906的包装要求。结论 防爆包装箱可以有效解决废旧锂电池的安全运输问题,研究及测试结果为废旧锂电池的安全储运及回收提供重要参考。
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  锂离子电池铁路集装箱设计及性能测试研究

  张辉, 姚振坤, 石磊, 马玉坤

  包装工程（技术栏目）. 2025, 46(13): 24-30. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2025.13.003

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  目的 针对锂离子电池（以下简称“锂电池”）热失控特点和铁路集装箱运输风险,设计研制40英尺（1英尺= 30.48厘米）锂电池铁路集装箱,验证锂电池集装箱性能,满足锂电池铁路运输需要。方法 分析锂电池铁路运输工况下可能发生的风险,针对集装箱内锂电池热失控特点,研发了具备阻燃隔热、泄压排气和货物状态在途监测功能的40英尺锂电池铁路集装箱,开展阻燃耐火测试、泄压排气测试、集装箱装载锂电池铁路冲击测试和热失控条件下集装箱性能测试。结果 研发的40英尺锂电池铁路集装箱具备阻燃隔热、泄压排气、货物状态在途监测等功能,取得了中国船级社集装箱相关证照,通过了阻燃耐火测试、泄压排气测试、集装箱装载锂电池铁路冲击测试和热失控条件下集装箱性能测试,验证了40英尺锂电池铁路集装箱主要功能和性能,在实际运输中应用良好,满足了铁路运输安全要求。结论 本文所提出的40英尺锂电池铁路集装箱能够满足铁路运输要求,可实现锂电池多式联运,其性能测试方案可为制定锂电池铁路集装箱技术条件和测试规范提供技术支持。
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  锂电池运输包装跌落试验仿真方法研究进展

  高文超, 台枫, 程东浩

  包装工程（技术栏目）. 2025, 46(13): 31-40. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2025.13.004

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  目的 研究目前锂电池运输包装跌落测试常用仿真模拟理论和方法,从包装角度探究保障锂电池类货物运输安全的方法。方法 通过系统梳理锂电池运输包装性能测试要求,分析目前利用仿真模拟进行跌落测试的研究进展,并比较传统测试与利用数字仿真模拟技术实现的仿真测试方法的优劣。结果 利用仿真模拟技术进行锂电池的包装性能测试显著提升了测试的精确性和可靠性,减少了测试成本,提高了运输安全性和效率。结论 仿真模拟技术能在一定程度上替代传统包装测试,更加精准地根据包装材质、缓冲材料、货物类型、运输方式等因素设计测试方案,但在精度和可靠性等方面仍需进一步提高,特别是在复杂结构下的预测能力等方面尚需进一步探究,以期更好地为锂电池包装性能测试精准、无损化检验,安全运输锂电池类货物提供保障。
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  基于定向热耗散的废旧动力锂电池运输箱流道设计与仿真

  谢亚, 彭修乾, 牟信妮, 张连春, 王晓萌, 赵冉冉

  包装工程（技术栏目）. 2025, 46(13): 41-47. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2025.13.005

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  目的 研究废旧动力锂电池运输包装箱的热安全性和隔热、泄压措施。方法 以15组2.8 kW·h方形锂电池模组为研究对象,依据《国际海运危险货物规则》（IMDG CODE）P911与LP906包装规范要求,设计具备定向导热、泄压功能的运输包装箱,采用火灾动力学仿真软件（FDS）构建热失控燃烧模型,并与真实动力锂电池运输箱热失控触发实验做对比。结果 废旧动力锂电池运输箱采用“U”形流道设计可有效抑制火焰外窜,同时当导火槽布设于内箱长边时,其热导流效果较短边提升了43%,泄压能力明显增强,且包装箱整体满足P911及LP906要求。结论 通过FDS仿真揭示热导流与流道布局关联,实验建议一体成型箱体提升运输包装的安全性,该研究成果可为废旧动力锂电池运输包装提供安全性解决方案。
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  锂离子电池运输包装：热失控监测与早期预警技术研究进展

  陈鑫, 刘松, 施文, 李金鼎, 袁帅, 袁伟, 苗飞, 程东浩

  包装工程（技术栏目）. 2025, 46(13): 48-58. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2025.13.006

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  目的 为应对锂离子电池在运输过程中日益突出的热失控安全风险,系统梳理当前锂电池热失控监测与预警领域的主要技术路径,并分析其在运输包装场景下的适应性问题。方法 本文围绕电学、热学、力学、气体、声学与光学6类预警方法,从其工作原理、技术优劣及适应性方面进行对比分析,并结合危化品运输、冷链物流以及AI赋能的预警技术路径,提出将多源感知与边缘处理集成于运输包装系统的技术框架设想。结论 当前监测手段在响应滞后、传感器布设受限及环境适应性等方面存在挑战。未来应加强多模态传感融合、轻量化数据处理与分级响应机制的研究,以推动构建高可靠性、高适配性的锂电池运输安全保障系统。
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  水凝胶作为灭火及火灾抑制材料的研究进展和前景

  李妍, 李莹, 翁云宣, 程东浩, 高海南

  包装工程（技术栏目）. 2025, 46(13): 59-69. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2025.13.007

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  目的 探讨水凝胶作为灭火剂和火灾抑制材料的优势及应用前景。方法 通过文献调研,总结水凝胶的灭火机理、原料的来源、制备方法及它在灭火和火灾抑制等方面的应用,对水凝胶灭火剂面临的挑战和前景进行展望。结论 水凝胶凭借多重阻燃机制（如吸热降温、覆盖阻隔、自由基抑制等）及绿色可持续特性,在火灾防控中展现出显著优势。随着材料科学与技术的创新突破,水凝胶有望发展成为集绿色减震包装、高效灭火、环境友好等功能于一体的新型消防材料,为工业、林业、交通等多领域提供更可靠的防火安全保障。
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  锂离子电池特种运输包装安全性能评价体系研究

  刘松, 陈鑫, 施文, 袁帅, 李金鼎, 袁伟, 苗飞, 程东浩

  包装工程（技术栏目）. 2025, 46(13): 70-79. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2025.13.008

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  目的 分析特种包装在防护功能上的关键技术差距,构建一套能够科学、量化评估其综合防护效能的整机测试评价体系。方法 通过梳理锂离子电池热失控机理及相关事故统计,明确其运输过程中的核心风险;系统性剖析缓冲减振、隔热阻火、抗爆泄压和监控预警四大核心功能的技术路径与标准应用现状,并基于此差距分析,设计以模拟真实风险为核心的整机测试评价体系。结果 构建了覆盖四大功能模块,共15项量化指标的包装安全性能评价体系,形成了以热失控诱发实验为核心的整机测试流程,提出了“优秀-合格-不合格”三级性能评定标准,具备良好的评估区分度。结论 为锂离子电池运输包装的设计优化、检测评估与标准化制定提供了技术支撑,未来应进一步开展标准推进工作。
先进材料
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  基于纤维解离蒸煮软化木材动力学特性研究

  许威, 田野

  包装工程（技术栏目）. 2025, 46(13): 80-87. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2025.13.009

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  目的 以不同结构木材为研究对象,研究蒸煮软化后木材原料的动力学特性。方法 对蒸煮软化后的环孔材榆木、散孔材杨木和无孔材樟子松试件进行高应变率（400、700、1 000 s^-1）加载试验,分析蒸煮软化后3种木材的动力学特性。结果 蒸煮软化后3种试材沿径向、弦向解离所得小试件主要呈细长杆状,沿轴向解离所得小试件主要呈短粗状;沿弦向、径向加载较易解离,沿轴向加载较难解离;环孔材榆木最难解离,无孔材樟子松最易解离;3种试材的应力-应变关系只有线弹性阶段和屈服后弱线性强化阶段两部分;3种试材的抗压强度均随应变率的增大而增大,散孔材杨木试件抗压强度最小,环孔材榆木抗压强度最大。结论 蒸煮软化后木材原料解离的难易程度与应变率、试材内部结构的均匀性呈正相关关系,与试材密度呈负相关关系;蒸煮软化后环孔材、散孔材和无孔材的动力学性能均具有应变率敏感性。
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  高饱和度二维胶体晶体结构色薄膜光学性质研究

  董海平, 奚茜, 王培勇, 汪生雅, 曹海娜, 白伟, 汪叶琦

  包装工程（技术栏目）. 2025, 46(13): 88-95. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2025.13.010

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  目的 通过激光后处理技术在二维周期性结构表面实现对结构色色调的调控,并通过添加波导层的方式提高结构色的饱和度。方法 实验中通过气-液界面自组装的方法制备二维光子晶体结构色基底,并在其表面沉积一层金膜,随后使用激光后处理的方式对样品进行扫描处理,并添加波导层结构实现高饱和度结构色调控。结果 表面镀膜后的二维胶体晶体基底颜色随着测量角度的增加逐渐红移,呈现出蓝色—蓝绿色—橙色—橘红色的色调变化,使用激光后处理的方式扫描基底后,随着扫描速度的增加,样品的衍射光谱向长波方向有一定程度的移动,添加波导层结构后呈现出较高的饱和度,实现了淡蓝色—青蓝紫色—蓝绿色—橘黄色—红色的颜色转变。结论 通过激光处理和添加波导层的方法可实现对二维光子晶体结构色的基底颜色色调及饱和度的调控,在光学防伪、印刷包装等领域具有巨大的应用前景。
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  基于菱铁尾矿的石头纸制备及其性能研究

  李朋飞, 康乐, 邓军平, 张浩, 廉晓庆, 杜武荣

  包装工程（技术栏目）. 2025, 46(13): 96-104. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2025.13.011

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  目的 旨在研发出一款高菱铁尾矿含量的石头纸,为菱铁尾矿固废资源化提供一种新途径。方法 以工业固废菱铁尾矿粉料和聚丙烯（PP）为主要原料,再添加功能性助剂,通过机械破碎—干法球磨—表面改性三级预处理工艺对菱铁尾矿进行活化,结合密炼共混-热压成型技术制备出菱铁尾矿基石头纸。借助扫描电子显微镜（SEM）、万能电子实验机等表征手段研究菱铁尾矿掺量在20%~60%时对材料微观形貌及物理性能的影响规律。结果 当菱铁尾矿掺量达20%时,石头纸的紧度、平滑度、撕裂度、拉伸强度分别提升了11%、8.1%、49.5%、42.1%;当掺量达40%时,紧度增加、平滑度下降、撕裂度和拉伸强度有微小提升;当掺量超过40%时,紧度继续增加、平滑度、撕裂度和拉伸强度均明显下降。菱铁尾矿的掺入未显著促进石头纸的老化,同时对其阻燃性能影响不显著,材料保持了良好的结构完整性。结论 菱铁尾矿的掺入对石头纸的抗老化性和阻燃性影响甚微,若要实现良好的阻燃性能,须增加阻燃剂的用量。石头纸的物理性能主要取决于尾矿粒子在树脂之间的分布状况,只有尾矿粒子均匀填充于树脂中,才能获得物理性能优异的石头纸。
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  异山梨醇基水性聚氨酯的制备及其在涂料印花中的应用

  田超, 黄泳斌, 卢杰宏, 赵文爱, 刘志富, 袁腾

  包装工程（技术栏目）. 2025, 46(13): 105-113. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2025.13.012

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  目的 采用传统涂料印花工艺时,由于合成树脂和助剂的石油基原料的占比超过50%,对不可再生石化资源的高度依赖加剧了能源危机和环境污染。相比之下,生物基原料具有环保、可再生、低VOC排放等优势,因此以生物基原料制备的水性聚氨酯（WPU）有望从源头降低涂料印花行业的碳足迹,推动行业绿色转型。方法 以生物基聚三亚甲基醚二醇（PO3G 1000）、聚碳酸酯二醇（PCDL 2000）、1,5-五亚甲基二异氰酸酯（PDI）为主要原料,以异山梨醇（IS）为扩链剂,采用预聚体分散法制备一系列生物基WPU乳液,并进行性能测试。结果 随着IS含量的增加,固化膜的热稳定性、力学性能和水接触角都显著提升,当IS的用量（质量分数）为2.6%时,其综合性能最优。结论 当IS的用量（质量分数）为2.6%时,固化膜的水接触角从70°提高至80.2°,最大热分解温度从372.16 ℃提升至402 ℃,布板皂洗牢度大幅提升,满足涂料印花领域的应用要求。该研究为生物基水性聚氨酯在印花领域的应用提供了理论支撑,助力涂料印花行业绿色转型升级。
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  KGM/PEC/ε-PL复合膜的制备及抗菌性能研究

  袁知鑫, 罗漫, 黄少云, 李金丽

  包装工程（技术栏目）. 2025, 46(13): 114-121. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2025.13.013

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  目的 鲜切肉类在存储过程中极易受到细菌浸染进而腐败变质。可降解复合膜能够在肉类表面形成一层空气隔离层,从而延长保质期。然而,目前的可降解复合膜难以满足肉类产品在抑菌方面的需求。方法 基于此,本研究以可食用的魔芋甘葡聚糖（KGM）和果胶（PEC）为成膜基材,以甘油（GL）为增塑剂,以ε-聚赖氨酸（ε-PL）为抗菌剂,制备一种可降解抗菌复合膜。结果 实验结果显示,所制备的KGM/PEC复合膜厚度均匀,表面平滑。单因素实验和正交实验结果表明,KGM的体积分数为0.8%、PEC的体积分数为0.9%、GL的质量分数为0.4%时,复合膜力学性能最好。控制ε-PL的质量分数在0.5%~1.5%变化时,复合膜抑菌效果随ε-PL质量分数的增加而变好,并表现出对大肠埃希氏菌和金黄色葡萄球菌较好的抑菌效果,其包裹的猪肉样品色差变化最低,pH值变化最小,能延长猪肉货架期2 d。结论 所开发的抗菌复合膜可降解,生物相容性好,制备简单,应用场景广泛,有望成为一种极具应用价值的食品用新材料。
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  负载植物精油微胶囊可食性复合膜及其保鲜应用研究进展

  王甜甜, 孙建明, 潘笑, 李佩艳, 柳磊, 李昭, 王小芳

  包装工程（技术栏目）. 2025, 46(13): 122-130. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2025.13.014

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  目的 对负载植物精油微胶囊可食性复合膜的应用进展和保鲜机理进行综述,探究负载植物精油微胶囊可食性复合膜在食品保鲜领域的应用价值。方法 以可食性膜为出发点,系统阐述负载植物精油微胶囊可食性复合膜的核心构成要素,即微胶囊的芯材、壁材、制备方法以及复合膜的制备方法和保鲜应用,并深入分析其保鲜作用机理。结论 负载植物精油微胶囊可食性复合膜的保鲜性能得益于微胶囊的缓释特性、植物精油的抑菌性、抗氧化活性和可食性膜的保鲜作用,并提出应该加强这四者的协同效应对保鲜性能影响的研究,指出了负载植物精油微胶囊可食性复合膜的研究方向,为高效保鲜材料的开发提供理论参考和实践指导。
农产品保鲜与食品包装
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  1-MCP协同复配保鲜剂对南红梨采后软化与褐变的影响

  牛祉康, 张鹏, 吴迪, 魏宝东, 李江阔

  包装工程（技术栏目）. 2025, 46(13): 131-140. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2025.13.015

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  目的 旨在利用1-甲基环丙烯（1-MCP）与一种复配保鲜剂（HP,含0.85 g/L纳他霉素、2 g/L L-天门冬氨酸钙、850倍稀释海藻寡糖）的协同作用,探究其对南红梨果实在室温货架期间采后生理变化、果实软化与细胞壁降解酶以及酶促褐变的影响。方法 选用成熟度一致的南红梨,采后分别进行HP处理、1.0 μL/L 1-MCP处理以及1-MCP+HP联合处理,在23 ℃条件下进行为期35 d的货架期实验,每7 d测定呼吸强度、乙烯生成速率、硬度、细胞壁降解酶活性、褐变相关指标及关键酶活性。结果 与对照组相比,1-MCP+HP组显著抑制了呼吸代谢和乙烯生物合成,使呼吸峰和乙烯释放峰出现时间延迟,且峰值分别降低了34.41%和21.56%。1-MCP+HP处理有效地保持了较高的果实硬度,显著抑制了果胶甲酯酶（PME）、纤维素酶（CX）和β半乳糖苷酶（β-gal）活性,延缓了果实的软化过程,并通过调控多酚氧化酶（PPO）、过氧化物酶（POD）和苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性显著降低褐变程度,保持较高的总酚含量。结论 1-MCP与复配保鲜剂协同作用,减缓了南红梨采后生理生化过程,有效抑制果实软化和褐变反应,使其在常温条件下的商品货架期延长至35 d。
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  高阻隔聚乳酸/蒙脱土薄膜的制备及其在冷鲜羊肉包装中的应用

  陈钟生, 张元, 刘敏, 寇竟邦, 白嘉鑫, 董同力嘎, 云雪艳

  包装工程（技术栏目）. 2025, 46(13): 141-150. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2025.13.016

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  目的 开发一种具有优异阻隔性能,并适用于冷鲜羊肉保鲜的可降解绿色食品包装。方法 利用羧甲基纤维素钠（CMC-Na）辅助分散蒙脱土（MMT）并形成稳定悬浮液,通过真空抽滤诱导MMT片层水平排列,随后借助壳聚糖（CS）将MMT阻隔层固着于PLLA基底,制备高阻隔聚乳酸/蒙脱土（PLLA/CS/MC）薄膜。分析了薄膜的微观形貌、力学性能、阻隔性能,并评估其在冷鲜羊肉保鲜中的应用效果。结果 MMT片层的部分插层和定向排列使PLLA/CS/MC薄膜实现了超高的阻隔性能（OTR<0.008 cm³/(m²·d)）和紫外阻隔能力,同时保持了中等的透明度（56.8%）。力学性能测试也表明,阻隔层并未对PLLA的力学性能造成不利影响。此外,在冷鲜羊肉保鲜实验中,PLLA/CS/MC薄膜组呈现最低的腐败速率,贮藏25 d后菌落总数为5.95 lg(CFU/g),硫代巴比妥酸含量为0.98 mg/kg,挥发性盐基总氮含量为19.47 mg/100 g,pH值为5.85,冷鲜羊肉还处于二级鲜度。结论 PLLA/CS/MC薄膜在冷鲜羊肉食品包装应用中有效减缓了冷鲜羊肉贮藏期间各项指标的腐败速率,使冷鲜羊肉的货架期延长至25 d,为提高PLLA薄膜阻隔性能及其在冷鲜羊肉包装中的应用提供理论依据。
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  壳聚糖复合膜的改性及其在肉类保鲜中的应用研究进展

  王盼琪, 温海桃, 邹金浩, 唐道邦, 杨怀谷, 程镜蓉, 王旭苹

  包装工程（技术栏目）. 2025, 46(13): 151-159. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2025.13.017

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  目的 对壳聚糖的性质、成膜方法、壳聚糖膜的改性方法及其肉类食品保鲜的应用进行综述,为开发可降解性、力学性能及抗菌性能均较优的壳聚糖保鲜膜提供指导。方法 总结壳聚糖膜常用的成膜方法（流延、喷涂、浸涂、逐层自组装和挤出成型等）及改性物质（如多酚、蛋白质、多糖、脂类、无机材料、低共熔溶剂等）,比较不同改性方法对壳聚糖膜力学性能与阻隔性能等特性的影响;同时探讨了国内外壳聚糖复合膜在肉类食品保鲜中的研究现状,以期为壳聚糖膜的推广应用提供参考。结果 采用蛋白质、多酚、多糖、脂类、无机材料以及低共熔溶剂等改性壳聚糖膜,显著提高了壳聚糖基复合膜的力学强度、阻隔特性、抗氧化性及抗菌性。结论 壳聚糖复合膜具有很好的抗氧化和抑菌性能,能够减缓肉及肉制品的劣变,延长其保质期,在肉类保鲜中得到了广泛应用。
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  基于两方协同数字签名的农产品防伪追溯码的设计

  杨慧敏, 刘艺杰, 刘艺静, 冯妍

  包装工程（技术栏目）. 2025, 46(13): 160-168. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2025.13.018

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  目的 通过引入数字签名技术,旨在提升农产品溯源系统中的数据真实性和完整性,解决当前食品溯源中的密钥管理和数据安全问题,确保农产品信息的不可篡改性和可验证性。方法 本文设计一种基于SM2的协作签名算法的数字签名体系。该体系结合数字签名与防伪码技术,提高溯源信息私钥的安全性。通过设计两方协同签名方案,与现有溯源系统进行无缝对接,分别进行了数字签名生成与验证测试实验,确保签名的有效性与安全性。结果 实验表明,经过400次完整性功能测试,签名生成率和验证通过率均达到100%。通过安全性测试分析,该协作签名方案在合理开销下显著提升了数字签名的安全性,有效防止了数据篡改,保障了信息的完整性和可靠性。结论 基于SM2的协作签名方案能够有效提升食品溯源系统中的数据安全性,确保数据的不可篡改性与可信度,具有较高的实用价值,特别适用于农产品领域的信息化建设,具备较低的安全开销,具有广泛的推广价值。
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  苹果缓冲包装结构设计及性能分析

  谢颖佳, 张藩, 孙建明, 潘笑, 常萍萍

  包装工程（技术栏目）. 2025, 46(13): 169-175. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2025.13.019

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  目的 为降低苹果在物流运输过程中的破损率,利用有限元法对苹果跌落冲击下的缓冲包装系统进行研究,以选择合适的缓冲包装材料和结构。方法 首先对市场上常用的苹果缓冲包装材料和结构进行分析,在此基础上选用发泡聚苯乙烯（Expanded polystyrene,EPS）、发泡聚乙烯（Expandable polyethylene,EPE）、纸浆模塑和瓦楞纸板4种材料进行缓冲结构设计。其中EPS和EPE各设置6种缓冲厚度,纸浆模塑和瓦楞纸板各选用2种缓冲结构,分别建立包装件跌落有限元仿真模型,分析其缓冲性能。结果 苹果的临界损伤值为0.81 MPa,在高度为800 mm的跌落仿真分析中,当EPE厚度>40 mm,EPS厚度>45 mm时,苹果受到的冲击力小于临界损伤值,而本文选用的纸浆模塑结构（设计为碗状和杯状结构,厚度均为4 mm）和瓦楞纸板缓冲结构（设计为悬空和十字隔板结构,厚度均为3 mm）中苹果受到的冲击力均高于临界损伤值。结论 设置合适厚度的EPE和EPS缓冲包装均可有效保护苹果,且同等厚度下EPE的缓冲效果优于EPS,而本文选用的纸浆模塑和瓦楞纸板缓冲结构则不能很好地保护苹果。有限元仿真分析可快速、有效地评估缓冲包装性能,选择较为优异的缓冲材料和结构,改进现有缓冲结构,提高包装系统的可靠性。
自动化与智能化技术
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  基于TrF-FUCOM-MARCOS的航空行李码放特性评估及排序优化

  邢志伟, 王叶宸, 罗谦, 秦坤, 张涛

  包装工程（技术栏目）. 2025, 46(13): 176-185. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2025.13.020

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  目的 针对航空行李码放过程中存在的强异构性和时间序列差异,提出一种优化行李码放顺序的方法,以提升行李自动化处理效率和空间利用率。方法 构建包含尺寸、重量、形状、硬度、平整度等5项指标的评估体系,引入梯形模糊数和完全一致性方法,降低决策中的主观偏差,并结合折中正负理想解排序法,生成行李的最佳码放序列。结果 在仿真测试中,经优化后的行李码放序列的行李车空间利用率达到98.37%,相较于未优化序列提高了7.26%,相较于其他排序方法分别提高了3.15%、2.10%。结论 该方法能够准确评估行李码放特性,减少主观因素对排序结果的影响,显著提升码放填充率和抗压稳定性,为航空行李自动化处理提供了有效的方案和理论依据。
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  基于CFD-DEM耦合模型的弯管起旋装置优化及减磨效果研究

  宋海豪, 徐雪萌, 尚坤, 张汉山, 李炳贤, 贾会梅

  包装工程（技术栏目）. 2025, 46(13): 186-196. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2025.13.021

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  目的 通过优化气力输送系统中弯管的结构,从而降低弯管磨损的问题。方法 在弯管磨损中心切向处添加起旋装置,将弯管中的轴流输送转变为旋流输送。主管道轴线与起旋装置的中心轴线夹角为55°,保持弯管的气速为20 m/s,通过CFD-DEM,对比小麦颗粒在起旋装置气速分别为20、30、40 m/s时的流场特性。结果 基于CFD-DEM对弯管内部颗粒进行运动仿真,分别对比了2种装置的静压、迹线图、旋流强度、颗粒分布图等指标,发现导流叶片式的静压将与旋流强度均大于旋流管道式,螺旋效果更优。通过建立实验平台进行实验验证,实验结果与仿真结果相吻合。结论 导流叶片式更适合弯管输送,起旋效果明显,颗粒在弯管内分布均匀,整体呈螺旋前进,可以更有效地减少弯管与颗粒之间的磨损。
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  用于电力开关柜温湿度压力无源无线测量的自供电系统设计

  阮景煇, 吴宁诚, 许谱名, 刘赟, 范彦平

  包装工程（技术栏目）. 2025, 46(13): 197-204. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2025.13.022

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  目的 针对电力开关柜内温湿度、压力测量传感器供电问题,需要一种能让无线传感节点实现自供电的技术。基于射频能量收集（Radio frequency energy harvesting,RFEH）的无线自供能系统已被证明是更有效的解决方案。方法 本文设计一种宽输入功率范围高效率的整流器,可应用于低功率的无线传感系统。采用谐波抑制网络对二次三次谐波进行了一定控制,以及设计了π型匹配网络,提升了整体的效率。基于此整流器设计了适用于无源无线传感系统的RFEH系统。结果 通过仿真与测试对整流电路的性能进行验证,结果表明设计出的整流器在-7.5~15 dBm输入功率范围内能量收集效率均大于50%,9 dBm时达到最高的转换效率71.6%,在-14 dBm时仍有30%的转换效率可用于低功率的物联网应用。最后,基于此RFEH系统搭建了温湿度及压力无源传感系统,实验结果显示该系统可在2 m处实时监测温湿度及压力。结论 本文所设计的系统对低功率的物联网应用如无线传感系统具有重要意义。
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  GC-MS同时测定药用胶塞中16种物质及其在多西他赛注射液中的迁移量

  王晓兰, 任锟, 江燕, 赵代国, 秦译, 张晓倩, 李曦

  包装工程（技术栏目）. 2025, 46(13): 205-213. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2025.13.023

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  目的 建立气相色谱-质谱联用法（GC-MS）,用于同时考察药用胶塞中16种物质（2-乙基己醇、3种硫化剂和12种增塑剂）的提取情况,以及在多西他赛注射液中的迁移情况。方法 在SH-Rxi-5 Sil MS毛细管气相色谱柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）上,以1.2 mL/min的载气流速,选用电轰击电离（EI）离子源进行定量分析。通过考察萃取介质、时间和方式对固液萃取效果的影响,确定最佳前处理方法。结果 在30~950 ng/mL浓度范围内线性关系良好,相关系数r≥0.995,提取试验回收率为83.41%~114.94%,相对标准偏差RSD为1.07%~4.93%（n=3）;迁移试验回收率为80.21%~106.63%,相对标准偏差RSD为0.63%~3.63%（n=3）。结论 该方法操作简便、专属性强、灵敏高效,可用于药用胶塞中16种物质的提取和多西他赛注射液中的迁移研究。
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  防扬尘送料螺杆关键结构设计及性能分析

  周欢伟, 周铭淞, 蔡亮

  包装工程（技术栏目）. 2025, 46(13): 214-219. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2025.13.024

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  目的 减少用软袋包装粉剂时,由于包装过程中,粉剂扬尘致使包装膜无法封口或封口不牢,造成包装次品率较高的风险。方法 通过分析粉剂的特性,针对不同含糖量、湿度、颗粒的粉剂,对Hausner比值和流动性进行深入的研究,获得导致粉剂扬尘的基本原因;通过改变螺杆的节距、直径等参数,构建出变量化螺杆结构数字模型,分析螺杆内粉剂压强的变化规律,获得流量与压强的关系模型;通过设计变量化的螺杆结构,避免或减少粉剂落袋时的扬尘,提高包装速度和质量。结果 通过测试并分析多种粉剂测试扬尘情况,并以典型扬尘粉肽粉为例,设计出直径d₁=8 mm的变节距螺杆,包装质量为15 g,包装良品率达100%,且包装质量精度+3Sigma为4.44,-3Sigma为4.06。结论 根据粉剂的特性,设计并优化新型螺杆结构,能有效地减少扬尘的现象发生,提高了超细微粉的软包装合格率,保证了食品安全。
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  基于双通道残差的工业产品表面缺陷检测方法

  胡艺川, 陈兴旺, 王姝, 鲜英美, 赵传民, 罗淦

  包装工程（技术栏目）. 2025, 46(13): 220-232. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2025.13.025

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  目的 随着计算机视觉技术的快速发展,缺陷检测在工业制造、质量控制尤其是卷烟生产领域变得越来越重要,为了解决传统的形态学缺陷检测方法存在检测效率低、泛化性差,检测结果容易受主观因素影响的问题,提出了一种双通道残差的表面缺陷检测方法。方法 首先,根据正样本降采样图像与缺陷样本降采样插值恢复图像在颜色、纹理分布上的相似性,设计图像预处理模块,有效增强缺陷区域的对比差异。其次,对双通道的残差网络结构进行设计,利用残差连接增强网络模型对缺陷区域的特征提取能力,并结合层间跳跃连接缓解深层特征梯度消失的问题。最后,采用LBP算法对两路模型的预测结果计算像素距离差异,经过粗粒度筛选与细粒度验证实现缺陷定位。结果 多种场景的实验结果表明,所提方法在像素级检测精度中可以获得98%的检测精度,表现出较高的检测准确性和泛化性,并在实际的生产流水线中表现出优越的性能。结论 所提方法有效减少了特征提取过程中对缺陷无关区域的依赖,强化了缺陷区域高频信息的提取,进一步提升实际产线中缺陷检测的效率。
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  ZB45包装机卷烟小盒密封度影响因素的参数优化研究

  王志红, 杨帆, 张常记, 李军, 肖凯丹, 唐建雄, 文武, 张荣亚, 马亚萍, 刘民昌, 严小锐

  包装工程（技术栏目）. 2025, 46(13): 233-244. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2025.13.026

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  目的 改善卷烟小盒包装密封性能,提高流通环节卷烟含水率和香气的保持能力。方法 采用单因素结合响应面设计试验法,对ZB45包装机中卷烟小盒密封度进行优化,以小盒密封度的合格率为评价指标,考察烙铁温度、顶封烙铁和底封烙铁之间的间隙、烙铁形状及工作面积对ZB45包装机中卷烟小盒密封度的合格率的影响。结果 最佳实验条件：烙铁形状由工字形改为倒角工字形,烙铁凸出面积由60%提高到87.3%,烙铁温度设置为145 ℃,烙铁间隙设置为85.8 mm。结论 通过单因素和响应面法优化了卷烟小盒密封度的工艺参数,小盒平均密封度由1.50 kPa提高到4.05 kPa,小盒密封度合格率由50%提高到98%。
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  回转型真空泵压式牙膏灌装机工艺分析与设计

  吴朝武, 吴彬豪, 叶森, 朱诚, 王开, 倪浩然, 李小燕, 周建伟, 张炜

  包装工程（技术栏目）. 2025, 46(13): 245-250. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2025.13.027

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  目的 针对真空泵压式牙膏市场需求快速增长的现状,设计开发一种高精度、高可靠性的回转型真空泵压式牙膏灌装机。方法 采用模块化架构设计,集成自动理管机组、压力灌装机组及尾塞整理机组,创新设计三步渐进式压塞工艺,结合吹气切断技术,有效抑制膏体拉丝现象。结果 针对直径39 mm、130 g/支的牙膏,以3 000支/h试产,其单支灌装误差小于1%,绝对平均误差小于0.5%。结论 该灌装机通过多工位同步控制技术和创新压塞工艺,显著提升了生产效率和产品的质量,满足泵压式牙膏灌装机的生产需求,为同类产品的开发提供了技术参考。
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  高速智能化纸杯机弧面凸轮分度机构的设计与仿真分析

  彭自良, 戴道金, 刘伟, 陈强, 周建修, 张洋, 卢炎, 杨一帆, 宋海燕

  包装工程（技术栏目）. 2025, 46(13): 251-256. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2025.13.028

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  目的 通过分析NEWTOP型高速智能纸杯机的工作原理,研究纸杯的整体成型工艺,各机构的运行规律,设计出满足NEWTOP型高速智能纸杯机要求的弧面凸轮分度机构,并通过仿真分析验证其合理性。方法 建立共轭坐标系计算出曲面方程,利用SOLIDWORKS软件建立弧面凸轮分度机构模型,运用UG软件对弧面凸轮分度机构进行运动学仿真分析,使用Origin软件进行数据整理。结果 转盘的角位移能够精准实现七工位的分度定位。其角速度曲线平稳变化,确保了机构运行的平稳性。同时,角加速度曲线在合理范围内波动,避免了过大的冲击与振动。结论 通过分析弧面凸轮机构转盘的角位移、角速度和角加速度曲线图,验证得到此弧面凸轮分度机构可使主旋转塔成型机构的七工位精确止停,与设计需求吻合,满足预期设计,确保NEWTOP型高速智能纸杯机能够高速、平稳运行。
绿色包装与循环经济
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  基于资源共享的多车舱周期性回收物流运输车辆路径问题

  王勇, 喻林, 刘静

  包装工程（技术栏目）. 2025, 46(13): 257-268. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2025.13.029

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  目的 针对多种类型的回收商品在周期性回收和车辆资源共享相结合方面存在的周期性车辆配置不均衡和车辆共享效率不高等问题,研究结合车辆共享和多车舱周期性装载的回收物流运输车辆路径问题。方法 首先,结合多种类型回收商品和周期性回收需求,以最小化回收物流总运营成本和多舱车的使用数目为目标,建立数学优化模型。其次,设计改进的多目标模拟退火算法对该模型进行求解,并引入基于相似性解的选择机制和车辆资源共享策略来提高帕累托优化解的优化质量,增强算法的收敛性能。然后,通过与其他3种多目标元启发式算法进行对比,验证提出算法在求解效率和结果质量方面的有效性。最后,结合重庆市某回收中心的实际案例,比较分析优化前后回收物流总运营成本和多舱车的使用数目等优化指标,并分析探讨不同周期划分对回收物流运输网络优化结果的影响。结果 优化后的逆向物流总运营成本降低了55.5%,回收车辆减少了9辆,并验证了合理划分回收中心的周期有助于降低回收成本和提升资源利用率。结论 所设计的模型和算法有助于降低回收物流的总运营成本和减少多舱车的使用数目,为基于资源共享的多车舱周期性回收物流运输车辆路径问题研究提供了新的理论指导和方法支撑。
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  考虑新鲜度的生鲜冷链物流同时取送货车辆路径及求解算法

  马佳, 李楚连, 李桐言

  包装工程（技术栏目）. 2025, 46(13): 269-279. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2025.13.030

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  目的 针对生鲜产品冷链配送环节存在的配送成本高、产品易腐坏等问题,研究考虑新鲜度的生鲜冷链物流同时取送货车辆路径优化。方法 首先考虑同时取送货的场景,以及生鲜产品在不同场景下的新鲜度衰减速度,以车辆使用成本、货损成本、时间惩罚成本之和最小为目标,建立考虑新鲜度的生鲜冷链物流同时取送货车辆路径优化模型;其次,基于此模型,设计一种带大邻域搜索思想的头脑风暴算法（Brain storm optimization with large neighborhood search algorithm,BSO-LNS）进行求解;然后,通过与CPLEX求解器、遗传算法的对比分析,验证所建模型的合理性及求解算法的有效性;最后,求解实际冷链物流企业的算例,验证本文模型在实际冷链物流配送中的应用价值。结果 基于不同规模的算例,与CPLEX求解器、遗传算法相比,所设计的算法的求解效果更好,同时其求解速度更快。结论 所提模型、算法可有效减少生鲜产品品质损耗,同时兼顾对总成本的控制,进而为生鲜物流企业提供了方法参考和决策依据。
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  基于Hotelling模型的电商平台包装策略演化博弈研究

  何波, 张瀚文, 王林玉, 程胜

  包装工程（技术栏目）. 2025, 46(13): 280-288. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2025.13.031

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  目的 剖析出电商平台在采纳可循环包装策略过程中的博弈关系,揭示其策略选择的演化机制与路径,为推动包装绿色化和可持续发展提供有用参考。方法 基于Hotelling模型,提出4种包装策略组合情景,并构建2个寡头电商平台与政府之间的三方演化博弈模型,模拟各方在演化过程中的动态行为。运用Matlab软件进行数值仿真分析,探究关键影响因素对双寡头电商平台演化路径的影响。结果 博弈系统的最终稳定状态受到可循环包装所需投入的固定成本、市场竞争强度和政府奖惩力度等因素的显著影响。在不同参数区间下,系统会呈现多种演化稳定均衡。结论 电商平台通过优化运营体系及标准化管理,可以降低可循环包装的实施成本,从而提升整体净收益。政府通过合理有效的奖惩政策,并结合市场调控手段,可以激发电商平台采用可循环包装的积极性,加速可循环包装的推广应用,实现经济效益与环境效益的双赢。
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  防霉光油涂布工艺参数对涂布白板纸性能的影响

  潘晓雅, 廖源, 李忠庆, 暨俊英, 黄艺, 杨琴, 宋海燕

  包装工程（技术栏目）. 2025, 46(13): 289-295. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2025.13.032

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  目的 研究防霉光油的涂布工艺参数对涂布白板纸物理及防霉性能的影响。方法 选用一种水性防霉光油,在多功能涂布机上采用不同的涂布工艺参数（涂布量、涂布压力、涂布速度）对涂布白板纸进行涂布,测试其涂布后纸板的物理性能（平滑度、白度、光泽度、耐破度、吸水性）和防霉性能。结果 防霉光油涂布量对纸板的物理性能有明显影响,涂布4.8 g/m²后纸板平滑度下降了92.6%,白度下降3.6%,光泽度下降60.3%,Cobb60值下降了72.3%,耐破度提高了8.8%。当涂布量达到4.3 g/m²后,涂布纸板的霉变时间逐渐趋于一致,微观和宏观霉变时间都延缓了11 d。涂布压力影响涂布后纸板的吸水性,呈下降趋势。涂布速度对所测涂布后纸板的物理和防霉性能均无影响。结论 该防霉光油可提高涂布后纸板的防水、耐破和防霉性能,为酒包装用防霉纸板生产提供参考。
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  基于改性淀粉与壳聚糖/木质素磺酸钠复合涂层的加热卷烟纸研究

  李媛, 魏刚, 庄虎, 尹俊平, 邱诗波, 黄远景, 卞喜娇, 雷珊珊, 王磊

  包装工程（技术栏目）. 2025, 46(13): 296-303. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2025.13.033

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  目的 解决加热卷烟复合铝箔纸生物难以降解兼顾加热卷烟纸防水防油性能问题。方法 通过烷基烯酮二聚体改性淀粉（AKD-Starch）、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷改性淀粉（GPTMS-Starch）、乙烯基三乙氧基硅烷改性淀粉（VTES-Starch）与壳聚糖/木质素磺酸钠复合涂层制备防水防油加热卷烟纸。结果 VTES-Starch的综合性能最优。当淀粉与改性剂质量比为1∶1.2、喷涂量为1.6 g/m²时加热卷烟纸水接触角达133°,甘油吸收率低至2.17%,防油等级达10级。当涂布厚度为90 μm时,Cobb 60值降至30 g/m²,水蒸气透过率为148 g/(m²·d),同时加热卷烟纸保持了良好的力学性能,15 d降解率为29.02%。结论 本研究成功开发了基于VTES-Starch与壳聚糖/木质素磺酸钠复合涂层的高性能加热卷烟纸,为加热卷烟纸的开发提供了理论依据和技术支持。
装备防护
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  20#钢/TA2偶对在流动海水中的电偶腐蚀行为研究

  黄家乐, 邢少华, 刘近增, 徐铖, 曾鲜

  包装工程（技术栏目）. 2025, 46(13): 304-312. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2025.13.034

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  目的 通过综合模拟管路平台研究20#钢/TA2偶对电偶腐蚀行为,为海水管路穿舱件腐蚀控制提供理论依据。方法 通过电化学法测量偶对在不同流速海水中电偶电位和电偶电流密度,并利用扫描电镜、三维视频显微镜和X射线衍射分析偶对表面腐蚀产物形貌和成分,结合二者总结电偶腐蚀机理。结果 在静态海水中,20#钢电偶腐蚀速率为0.171 mm/a;在流动海水中,由于溶解氧、Cl^-扩散速率增大,电偶腐蚀速率显著增加。在1~5 m/s流速海水中,20#钢/TA2电偶腐蚀速率增加20~30倍,且电偶腐蚀速率随着流速增加而增加。结论 流动海水会显著提升20#钢与TA2偶对的电偶腐蚀速率,必须通过电绝缘技术避免二者形成电偶对或者采用阴极保护技术进行保护。
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  超疏水红外-激光兼容隐身涂层的构建与性能调控

  庄月婷, 徐国娟, 张伟钢, 张佳伦, 杨茂盏, 唐婉琪, 张千峰

  包装工程（技术栏目）. 2025, 46(13): 313-325. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2025.13.035

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  目的 制备一种具有优异的力学性能、超疏水性能,以及兼具低红外发射率和低近红外反射率的复合涂层。方法 使用玻璃棒刮涂法制备复合涂层,以聚二甲基硅氧烷（PDMS）和丙烯酸改性聚氨酯（APU）共混改性树脂为黏合剂,以铝（Al）为红外隐身材料,以多层石墨烯为近红外吸收剂,以纳米SiO₂、硅烷偶联剂（KH560）和氨基硅烷改性剂（APTES）为界面改性剂,研究各组分对涂层性能的影响。结果 当总填料的质量分数为45%,且m_纳米SiO₂∶m_GO+Al=4∶6,m_Al∶m_GO=6∶4,m_APU∶m_PDMS=1∶9时,涂层在1.06 μm处的反射率低至42.1%,在8~14 μm处的发射率低至0.711,水接触角达到150.5°。添加KH560、APTES进行优化（KH560的质量分数为2%,APTES的质量分数为4%）后,涂层的性能进一步提升,红外发射率低至0.697,在1.06 μm处近红外反射率低至41.5%,水接触角达到151.5°,附着力为1级,柔韧性指标为2 mm,耐冲击强度为50 kg·cm。结论 成功制备了超疏水、低红外发射率、低近红外反射率兼容的涂层,它在各类装备红外与激光兼容隐身领域具有重要的应用价值,同时可为超疏水功能涂层的力学性能优化提供有益参考。
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  新型复合材料夹层结构屈曲建模及力学行为分析

  曹鹏宇, 李娜, 崔亓官, 李丽英, 张涛, 王凯

  包装工程（技术栏目）. 2025, 46(13): 326-333. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2025.13.036

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  目的 构建一种新型屈曲理论模型,以更精确地预测复合材料夹层板的屈曲行为,提高结构设计的可靠性和安全性。方法 基于弹性力学理论与Timoshenko梁模型,建立复合材料夹层板的新屈曲理论模型,推导适用于整体与局部屈曲的计算公式。该公式形式简洁,适用于工程中的快速设计与优化。同时,开展参数化研究,并结合有限元模拟验证模型的准确性。结果 新模型能更准确地预测屈曲载荷,计算误差较小,较传统方法更具适用性。参数分析表明,复合材料夹层结构的屈曲性能受面板的拉伸、弯曲和剪切刚度共同影响。但由于对于复合材料面板三者间缺乏直接定量关系,其屈曲行为与各向同性结构存在差异,如铺层顺序引起的弯曲刚度变化、剪切刚度较低导致的屈曲载荷差异等。结论 提出的新屈曲理论模型为工程中复合材料夹层板的屈曲分析和设计提供了理论支撑和高效精准的计算工具,对优化结构、提升力学性能具有重要意义。