CN113636221B - 一种食品包装盒 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种食品包装盒；包括内胆和外盒，所述内胆和外盒之间设置有发热保温材料；所述外盒的材质为抗菌聚酰胺；所述内胆的材质为聚丙烯或改性聚丙烯。本发明的食品包装盒具有良好的保温性能、抗菌性能与抗老化性能。

Description

一种食品包装盒
技术领域
本发明属于食品包装技术领域，具体涉及一种食品包装盒。
背景技术
食品包装与食品的运输、贮藏等密切相关。食品包装盒可以很好的保护食品，防止各种外因对食品的损害，保障食品质量，方便食品的食用，此外还能为食品提供良好的外观形象。中国专利CN108586865B公开了一种食品包装盒及其制备方法，所述包装盒的制备材料包括PE树脂、水溶性环氧树脂、聚乳酸、壳聚糖磷酸酯、食品级石蜡、L-精氨酸硝酸盐、失水山梨糖醇脂肪酸酯、1-甲基-3-丙磺酸咪唑硫酸氢盐、异佛尔酮二异氰酸酯、植物酶解物；通过各组分协调作用，使塑料片材具有较好的耐热性能和抑菌性能，但对于包装盒的抗老化性能与保温性能没有做深入研究。
发明内容
针对上述现有技术中存在的不足，本发明提供了一种食品包装盒。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种食品包装盒，包括内胆和外盒，所述内胆和外盒之间设置有发热保温材料。
所述发热保温材料由以下原料组成：50-65wt％铁粉、3-8wt％氯化钠、1-4wt％氧化铝、5-10wt％粉煤灰、3-8wt％蛭石、1-5wt％电气石粉、5-20wt％多功能材料、余量为水。
所述发热保温材料的制备方法为：按比例称取原料，无重力混合，装入无纺布袋中，套上不透气不透水的明胶袋，抽真空，密封。
四氧化三铁凝胶优于其具有较强的磁性，因为具有广泛的应用，但是大多数应用在癌症热疗、控制药物释放、微流体关等方面。研究人员为了增加其功能性，在磁性复合水凝胶中添加光敏感成分，如Au纳米棒、石墨烯等。这样，就将磁性与对近红外线(NIR)吸收转热的性能结合起来，为实现同步成像与多种疗法控制提供了可能性。但是四氧化三铁凝胶在吸水保温方面的应用研究很少，也限制了其应用。
本发明发现四氧化三铁微球表面接枝甲基丙烯酸羟乙酯单体在一定条件下可以发生自由基聚合反应，从具有反应性官能团的羧基化四氧化三铁微球表面接枝形成高分子纳米刷状的凝胶因子，并通过其接枝链之间的物理相互作用：包括氢键、疏水作用、静电相互作用和配位作用等相互作用构筑起凝胶网络，制备出不仅具有力学性能优异，同时具有非常强吸水性能的水凝胶，并且所制备的四氧化三铁凝胶具有多孔结构，拥有比较大的比表面积，具有很强的吸附性能，同时可以贮存一定的能量，并且稳定均匀的释放热量，使得保温盒具有较长的保温时间。
具体的，(1)首先通过水热法制备得到羧基化四氧化三铁微球；(2)将所述具有反应性官能团的羧基化四氧化三铁微球分散在水中，然后依次加入甲基丙烯酸羟乙酯单体、无机盐硫酸铜和引发剂过硫酸铵，无机盐硫酸铜的加入有利于提高制备高分子水凝胶的效率，得到混合溶液；(3)向所述原料混合溶液中通入惰性气体二氧化碳，在一定条件下使得所述甲基丙烯酸羟乙酯单体单体在所述具有反应性官能团的羧基化四氧化三铁微球的表面进行接枝，得到所述多功能材料。
所述多功能材料的制备方法如下：
S1、将0.5-2重量份乙酰丙酮铁和30-50重量份乙二醇混合后，在室温、600-1000rpm下搅拌20-50min，加入0.1-1重量份柠檬酸三钠和1-5重量份还原剂醋酸氨，继续搅拌15-30min，转移至反应釜中，在150-180℃水热反应8-16h后，离心，洗涤，在60-80℃下真空干燥10-20h，得到羧基化四氧化三铁微球；
S2、将0.5-3重量份上述羧基化四氧化三铁微球溶于80-120重量份水中，在超声功率100-300W、超声频率20-60kHz下超声20-50min，加入1-5重量份甲基丙烯酸羟乙酯单体和0.1-1重量份硫酸铜，200-400rpm下搅拌5-20min，再加入0.01-0.1重量份引发剂过硫酸铵，继续搅拌5-15min，得到混合溶液Ⅰ；
S3将步骤S2得到的全部混合溶液Ⅰ置于氮气保护下、在40-80℃下反应15-30h，结束后置于二氧化碳环境中，在压力10-16MPa、70-90℃的条件下干燥4-10h，即得所述的多功能材料。
二氧化硅溶胶不仅具有低导热性，绝缘性好，而且稳定性好，在常温下可以稳定存储数天，因此将二氧化硅溶胶凝胶复合到吸水性能良好的发热保温材料的应用上，可以进一步提高发热保温材料的保温性能，本发明通过简单制备的方法能得到一种负载均匀的多功能保温材料，该多功能保温材料拥有低导热、强吸水率等特性。
具体的，本发明在S3中通过制备二氧化硅溶胶，在将得到的含有羧基化四氧化三铁微球的混合溶液和S3中得到的全部二氧化硅溶胶混合，在氮气保护下加热反应，尿素分解二氧化硅溶胶形成凝胶，并且通过二氧化硅凝胶表面的含有羟基的表面活性剂和四氧化三铁表面的羧基进行反应，可以有效的连接在一起，制备得到多功能材料。
十二烷基二甲基甜菜碱具有良好的有优良的起泡性和分散性，提高二氧化硅凝胶的膨化率，提高保温性能；而聚乙二醇具有很好的亲水性、保湿性、分散性和粘结性，可以有效提高与四氧化三铁凝胶的结合性能，进而提高多功能材料的稳定性能，同时具有对二氧化硅凝胶表面进行改性处理后，可改变二氧化硅粒子表面的亲水性，增加吸水性能，二者协同增效，共同提高多功能材料的保温性能。
优选的，所述多功能材料的制备方法如下：
S1、将0.5-2重量份乙酰丙酮铁和30-50重量份乙二醇混合后，在室温、600-1000rpm下搅拌20-50min，加入0.1-1重量份柠檬酸三钠和1-5重量份还原剂醋酸氨，继续搅拌15-30min，转移至反应釜中，在150-180℃水热反应8-16h后，离心，洗涤，在60-80℃下真空干燥10-20h，得到羧基化四氧化三铁微球；
S2、将0.5-3重量份上述羧基化四氧化三铁微球溶于80-120重量份水中，在超声功率100-300W、超声频率20-60kHz下超声20-50min，加入1-5重量份甲基丙烯酸羟乙酯单体和0.1-1重量份硫酸铜，200-400rpm下搅拌5-20min，再加入0.01-0.1重量份引发剂过硫酸铵，继续搅拌5-15min，得到混合溶液Ⅰ；
S3、将50-70重量份的正硅酸甲酯、10-30重量份乙二醇、5-15重量份水、1-4重量份尿素、1-4重量份表面活性剂混合，用1-3mol/L盐酸调节pH为4.5-6，在300-500rpm下搅拌20-40min，再加入5-20重量份甲基三甲氧基硅烷，在60-100℃下继续搅拌20-50min，得二氧化硅溶胶；
S4、将步骤S2得到的全部混合溶液Ⅰ和S3中得到的全部二氧化硅溶胶混合，氮气保护下、在40-80℃反应15-30h，结束后置于二氧化碳环境中，在压力10-16MPa、70-90℃的条件下干燥4-10h，即得所述的多功能材料。
所述表面活性剂为十二烷基二甲基甜菜碱和/或聚乙二醇；优选的，所述表面活性剂由十二烷基二甲基甜菜碱和聚乙二醇按照质量比(1-3):(1-3)组成。
所述发热保温材料可设置在外盒与内胆底部之间或者外盒与内胆侧壁之间。
所述食品包装盒还包括盒盖和温度贴纸，所述温度贴纸粘贴在盒盖上。所述温度贴纸可显示30-80℃范围内温度。
所述盒盖的材质为抗菌聚酰胺，所述外盒的材质为抗菌聚酰胺。
所述内胆的材质为聚丙烯或改性聚丙烯。
优选的，所述内胆的材质为改性聚丙烯；所述改性聚丙烯的制备方法如下：
将80-120重量份聚丙烯、0.1-0.3重量份抗氧剂1098、0.1-0.2重量份抗氧剂626、0.3-0.6重量份N,N'-乙撑双硬脂酰胺和8-12重量份功能填料在50-70℃、400-500rpm下搅拌混合3-6min，熔融挤出，得到改性聚丙烯。其中熔融挤出的条件为：第一温度区180-185℃，第二温度区190-195℃，第三温度区200-205℃，第四温度区195-200℃，螺杆转速300-500rpm。
所述功能填料的制备方法为：将巯丙基甲基二甲氧基硅烷与异丙醇/丙酮溶液按质量比1:(10-15)混合后加入纳米二氧化钛、纳米氧化锌，在超声功率300-500W、超声频率20-35kHz下超声20-30min，所述纳米二氧化钛、纳米氧化锌与异丙醇/丙酮溶液的质量比为(10-15):(2-5):100；再加入丙烯酸十六烷基酯、没食子酸丙酯、抗坏血酸棕榈酸酯，在70-80℃、200-300rpm下搅拌80-100min，所述丙烯酸十六烷基酯、没食子酸丙酯、抗坏血酸棕榈酸酯与异丙醇/丙酮溶液的质量比为(1-3):(1-2):(1-2):100；过滤后干燥，得到所述功能填料。所述异丙醇/丙酮溶液为异丙醇与丙酮按质量比3:(1-2)的混合物。
上述食品包装盒的制备方法，包括以下步骤：
(1)外盒及盒盖：将抗菌聚酰胺通过常规注塑工艺制备得到所述外盒及盒盖；
(2)内胆：将聚丙烯或改性聚丙烯通过常规注塑工艺制备得到所述内胆；
(3)先将发热保温材料放入外盒内，再放入内胆，盖上盒盖即得所述食品包装盒。
本发明的有益效果：本发明制备的食品包装盒具有良好的保温性能、抗菌性能与抗老化性能，成本低廉、操作简便。其中发热保温材料采用的多功能材料轻质、无毒、无污染，吸水性强、保温效果好，能够长时间维持较高的温度。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的上述发明内容作进一步的详细描述，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施例。
本申请中部分原料的介绍：
抗菌聚酰胺购于浩正新材料科技(东莞)有限公司，牌号：22CBK。
聚丙烯购于余姚市凯鸽塑化有限公司，牌号：T30S。
铁粉购于山东佰仟化工有限公司，还原铁粉，200目。
粉煤灰购于灵寿县嘉功矿产品有限公司，325目。
电气石粉购于灵寿县慈龙矿产品加工厂，1250目。
蛭石购于灵寿县鹏建矿产品加工厂，100目。
纳米二氧化钛购于南京先丰纳米材料科技有限公司，10nm。
纳米氧化锌购于南京先丰纳米材料科技有限公司，20nm。
聚乙二醇购于南通高凯化工有限公司，型号：PEG4000。
明胶袋购于佛山市利霖包装科技有限公司，型号：2010。
无纺布购于惠州市金豪成无纺布有限公司，克重为40g/m2。
温度贴纸购于广州金芯测温胶贴制造厂的曹博士测温贴。
实施例1
一种食品包装盒，包括内胆、外盒、盒盖，所述内胆和外盒之间设置有发热保温材料；
所述外盒和盒盖的材质均为抗菌聚酰胺；
所述内胆的材质为聚丙烯。
所述发热保温材料由以下原料组成：60wt％铁粉、5wt％氯化钠、2wt％氧化铝、6wt％粉煤灰、5wt％蛭石、2wt％电气石粉、余量为水；
所述发热保温材料的制备方法如下：按比例称取原料，在无重力机(型号WZ-0.1，莱州市胜龙化工机械有限公司)中混合3min，将45g混合后的物质装入10cm×10cm×0.5cm无纺布袋中，套上不透气不透水的明胶袋，抽真空，密封，即得。
所述食品包装盒的制备方法，包括以下步骤：
(1)外盒及盒盖：将抗菌聚酰胺通过常规注塑工艺制备得到所述外盒及盒盖；所述外盒的上表面内沿的尺寸为18cm×18cm，底部内沿尺寸为12cm×12cm，高度为8cm；
(2)内胆：将聚丙烯通过常规注塑工艺制备得到所述内胆；内胆尺寸依据如下要求制备：控制外盒与内胆侧壁之间空腔的大小为1.8mm(即所述外盒与内胆侧壁之间的垂直距离为1.8mm)，外盒与内胆底部之间的空隙的大小为0.6cm(即所述外盒与内胆底部之间的垂直距离为0.6cm)；所述外盒、内胆、盒盖的厚度均为1mm；
(3)先将发热保温材料放入外盒内，再放入内胆，盖上盒盖即得所述食品包装盒。
所述盒盖上设置有可显示温度的温度贴纸。
所述温度贴纸可显示30-80℃范围内的温度。
实施例2
一种食品包装盒，包括内胆、外盒、盒盖，所述内胆和外盒之间设置有发热保温材料；
所述外盒和盒盖的材质均为抗菌聚酰胺；
所述内胆的材质为聚丙烯。
所述发热保温材料由以下原料组成：60wt％铁粉、5wt％氯化钠、2wt％氧化铝、6wt％粉煤灰、5wt％蛭石、2wt％电气石粉、8wt％多功能材料、余量为水；
所述发热保温材料的制备方法如下：按比例称取原料，在无重力机(型号WZ-0.1，莱州市胜龙化工机械有限公司)中混合3min，将45g混合后的物质装入10cm×10cm×0.5cm无纺布袋中，无纺布袋是采用微孔透气膜制作而成，套上不透气不透水的明胶袋，抽真空，密封，即得。
所述多功能材料的制备方法如下：
S1、将1重量份乙酰丙酮铁和40重量份乙二醇混合后，在室温、800rpm下搅拌30min，加入0.15重量份柠檬酸三钠和3重量份还原剂醋酸氨，继续搅拌20min，转移至反应釜中，在160℃水热反应12h后，离心，洗涤，在70℃下真空干燥12h，得到羧基化四氧化三铁微球；
S2、将0.8重量份上述羧基化四氧化三铁微球溶于100重量份水中，在超声功率300W、超声频率35kHz下超声30min，加入3重量份甲基丙烯酸羟乙酯单体和0.5重量份硫酸铜，300rpm下搅拌10min，再加入0.05重量份引发剂过硫酸铵，继续搅拌10min，得到混合溶液Ⅰ；
S3、将步骤S2得到的全部混合溶液Ⅰ置于氮气保护下，在60℃反应20h，结束后置于二氧化碳环境中，在压力12MPa、85℃的条件下干燥5h，即得所述的多功能材料。
所述食品包装盒的制备方法，包括以下步骤：
(1)外盒及盒盖：将抗菌聚酰胺通过常规注塑工艺制备得到所述外盒及盒盖；所述外盒的上表面内沿的尺寸为18cm×18cm，底部内沿尺寸为12cm×12cm，高度为8cm；
(2)内胆：将聚丙烯通过常规注塑工艺制备得到所述内胆；内胆尺寸依据如下要求制备：控制外盒与内胆侧壁之间空腔的大小为1.8mm(即所述外盒与内胆侧壁之间的垂直距离为1.8mm)，外盒与内胆底部之间的空隙的大小为0.6cm(即所述外盒与内胆底部之间的垂直距离为0.6cm)；所述外盒、内胆、盒盖的厚度均为1mm；
(3)先将发热保温材料放入外盒内，再放入内胆，盖上盒盖即得所述食品包装盒。
所述盒盖上设置有可显示温度的温度贴纸。
所述温度贴纸可显示30-80℃范围内的温度。
实施例3
一种食品包装盒，包括内胆、外盒、盒盖，所述内胆和外盒之间设置有发热保温材料；
所述外盒和盒盖的材质均为抗菌聚酰胺；
所述内胆的材质为聚丙烯。
所述发热保温材料由以下原料组成：60wt％铁粉、5wt％氯化钠、2wt％氧化铝、6wt％粉煤灰、5wt％蛭石、2wt％电气石粉、8wt％多功能材料、余量为水；
所述发热保温材料的制备方法如下：
按比例称取原料，在无重力机(型号WZ-0.1，莱州市胜龙化工机械有限公司)中混合3min，将45g混合后的物质装入10cm×10cm×0.5cm无纺布袋中，无纺布袋是采用微孔透气膜制作而成，套上不透气不透水的明胶袋，抽真空，密封，即得。
所述多功能材料的制备方法如下：
S1、将1重量份乙酰丙酮铁和40重量份乙二醇混合后，在室温、800rpm下搅拌30min，加入0.15重量份柠檬酸三钠和3重量份还原剂醋酸氨，继续搅拌20min，转移至反应釜中，在160℃水热反应12h后，离心，洗涤，在70℃下真空干燥12h，得到羧基化四氧化三铁微球；
S2、将0.8重量份上述羧基化四氧化三铁微球溶于100重量份水中，在超声功率300W、超声频率35kHz下超声30min，加入3重量份甲基丙烯酸羟乙酯单体和0.5重量份硫酸铜，300rpm下搅拌10min，再加入0.05重量份引发剂过硫酸铵，继续搅拌10min，得到混合溶液Ⅰ；
S3、将60重量份的正硅酸甲酯、20重量份乙二醇、10重量份水、2重量份尿素、2重量份表面活性剂混合，用2mol/L盐酸调节pH为5，在400rpm下搅拌30min，再加入10重量份甲基三甲氧基硅烷，在80℃下继续搅拌30min，得到二氧化硅溶胶；
S4、将步骤S2得到的全部混合溶液Ⅰ和S3得到的全部二氧化硅溶胶混合，氮气保护下在60℃反应20h，结束后置于二氧化碳环境中，在压力12MPa、85℃的条件下干燥5h，即得所述的多功能材料。
所述表面活性剂为十二烷基二甲基甜菜碱。
所述食品包装盒的制备方法，包括以下步骤：
(1)外盒及盒盖：将抗菌聚酰胺通过常规注塑工艺制备得到所述外盒及盒盖；所述外盒的上表面内沿的尺寸为18cm×18cm，底部内沿尺寸为12cm×12cm，高度为8cm；
(2)内胆：将聚丙烯通过常规注塑工艺制备得到所述内胆；内胆尺寸依据如下要求制备：控制外盒与内胆侧壁之间空腔的大小为1.8mm(即所述外盒与内胆侧壁之间的垂直距离为1.8mm)，外盒与内胆底部之间的空隙的大小为0.6cm(即所述外盒与内胆底部之间的垂直距离为0.6cm)；所述外盒、内胆、盒盖的厚度均为1mm；
(3)先将发热保温材料放入外盒内，再放入内胆，盖上盒盖即得所述食品包装盒。
所述盒盖上设置有可显示温度的温度贴纸。
所述温度贴纸可显示30-80℃范围内的温度。
对比例1
与实施例3相同，区别仅在于，所述多功能材料的制备方法如下：
S1、将60重量份的正硅酸甲酯、20重量份乙二醇、10重量份水、2重量份尿素、2重量份表面活性剂混合，用2mol/L盐酸调节pH为5，在400rpm下搅拌30min，再加入10重量份甲基三甲氧基硅烷，在80℃下继续搅拌30min，得到二氧化硅溶胶；
S2、将步骤S1得到的二氧化硅溶胶置于氮气保护下，在60℃反应20h，结束后置于二氧化碳环境中，在压力12MPa、85℃的条件下干燥5h，即得所述的多功能材料。
所述表面活性剂由十二烷基二甲基甜菜碱。
实施例4
与实施例3相同，区别仅在于，所述表面活性剂为聚乙二醇。
实施例5
与实施例3相同，区别仅在于，所述表面活性剂由十二烷基二甲基甜菜碱和聚乙二醇按照质量比1:1组成。
实施例6
一种食品包装盒，包括内胆、外盒、盒盖，所述内胆和外盒之间设置有发热保温材料；
所述外盒和盒盖的材质均为抗菌聚酰胺；
所述内胆的材质为改性聚丙烯。
所述改性聚丙烯的制备方法如下：
将100重量份聚丙烯、0.2重量份抗氧剂1098、0.1重量份抗氧剂626、0.5重量份N,N'-乙撑双硬脂酰胺和10重量份功能填料在60℃、450rpm下搅拌混合5min，熔融挤出，得到改性聚丙烯。其中熔融挤出的条件为：第一温度区185℃，第二温度区190℃，第三温度区200℃，第四温度区195℃，螺杆转速300rpm。
所述功能填料的制备方法为：将巯丙基甲基二甲氧基硅烷与异丙醇/丙酮溶液按质量比1:15混合后加入纳米二氧化钛、纳米氧化锌，在超声功率350W、超声频率25kHz下超声25min，所述纳米二氧化钛、纳米氧化锌与异丙醇/丙酮溶液的质量比为10:3:100；再加入丙烯酸十六烷基酯、没食子酸丙酯、抗坏血酸棕榈酸酯，在75℃、200rpm下搅拌90min，所述丙烯酸十六烷基酯、没食子酸丙酯、抗坏血酸棕榈酸酯与异丙醇/丙酮溶液的质量比为2:1.5:1:100；过滤后干燥，得到所述功能填料。所述异丙醇/丙酮溶液为异丙醇与丙酮按质量比3:2的混合物。
所述发热保温材料由以下原料组成：60wt％铁粉、5wt％氯化钠、2wt％氧化铝、6wt％粉煤灰、5wt％蛭石、2wt％电气石粉、8wt％多功能材料、余量为水；
所述发热保温材料的制备方法如下：
按比例称取原料，在无重力机(型号WZ-0.1，莱州市胜龙化工机械有限公司)中混合3min，将45g混合后的物质装入10cm×10cm×0.5cm无纺布袋中，无纺布袋是采用微孔透气膜制作而成，套上不透气不透水的明胶袋，抽真空，密封，即得。
所述多功能材料的制备方法如下：
S1、将1重量份乙酰丙酮铁和40重量份乙二醇混合后，在室温、800rpm下搅拌30min，加入0.15重量份柠檬酸三钠和3重量份还原剂醋酸氨，继续搅拌20min，转移至反应釜中，在160℃水热反应12h后，离心，洗涤，在70℃下真空干燥12h，得到羧基化四氧化三铁微球；
S2、将0.8重量份上述羧基化四氧化三铁微球溶于100重量份水中，在超声功率300W、超声频率35kHz下超声30min，加入3重量份甲基丙烯酸羟乙酯单体和0.5重量份硫酸铜，300rpm下搅拌10min，再加入0.05重量份引发剂过硫酸铵，继续搅拌10min，得到混合溶液Ⅰ；
S3、将60重量份的正硅酸甲酯、20重量份乙二醇、10重量份水、2重量份尿素、2重量份表面活性剂混合，用2mol/L盐酸调节pH为5，在400rpm下搅拌30min，再加入10重量份甲基三甲氧基硅烷，在80℃下继续搅拌30min，得到二氧化硅溶胶；
S4、将步骤S2得到的全部混合溶液Ⅰ和S3得到的全部二氧化硅溶胶混合，氮气保护下在60℃反应20h，结束后置于二氧化碳环境中，在压力12MPa、85℃的条件下干燥5h，即得所述的多功能材料。
所述表面活性剂由十二烷基二甲基甜菜碱和聚乙二醇按照质量比1:1组成。
所述食品包装盒的制备方法，包括以下步骤：
(1)外盒及盒盖：将抗菌聚酰胺通过常规注塑工艺制备得到所述外盒及盒盖；所述外盒的上表面内沿的尺寸为18cm×18cm，底部内沿尺寸为12cm×12cm，高度为8cm；
(2)内胆：将改性聚丙烯通过常规注塑工艺制备得到所述内胆；内胆尺寸依据如下要求制备：控制外盒与内胆侧壁之间空腔的大小为1.8mm(即所述外盒与内胆侧壁之间的垂直距离为1.8mm)，外盒与内胆底部之间的空隙的大小为0.6cm(即所述外盒与内胆底部之间的垂直距离为0.6cm)；所述外盒、内胆、盒盖的厚度均为1mm；
(3)先将发热保温材料放入外盒内，再放入内胆，盖上盒盖即得所述食品包装盒。所述盒盖上设置有可显示温度的温度贴纸。所述温度贴纸可显示30-80℃范围内的温度。参考GB/T7141-2008对实施例6所得食品包装盒的内胆材质进行人工加速老化实验(90℃，500h)，其拉伸强度保持率为91.3％。
实施例7
一种食品包装盒，包括内胆、外盒、盒盖，所述内胆和外盒之间设置有发热保温材料；
所述外盒和盒盖的材质均为抗菌聚酰胺；
所述内胆的材质为改性聚丙烯。
所述改性聚丙烯的制备方法如下：
将100重量份聚丙烯、0.2重量份抗氧剂1098、0.1重量份抗氧剂626、0.5重量份N,N'-乙撑双硬脂酰胺和10重量份功能填料在60℃、450rpm下搅拌混合5min，熔融挤出，得到改性聚丙烯。其中熔融挤出的条件为：第一温度区185℃，第二温度区190℃，第三温度区200℃，第四温度区195℃，螺杆转速300rpm。
所述功能填料的制备方法为：将纳米二氧化钛、纳米氧化锌加入异丙醇/丙酮溶液中，在超声功率200W、超声频率45kHz下超声25min，所述纳米二氧化钛、纳米氧化锌与异丙醇/丙酮溶液的质量比为10:3:100；过滤后干燥，得到所述功能填料。所述异丙醇/丙酮溶液为异丙醇与丙酮按质量比3:2的混合物。
所述发热保温材料由以下原料组成：60wt％铁粉、5wt％氯化钠、2wt％氧化铝、6wt％粉煤灰、5wt％蛭石、2wt％电气石粉、8wt％多功能材料、余量为水；
所述发热保温材料的制备方法如下：
按比例称取原料，在无重力机(型号WZ-0.1，莱州市胜龙化工机械有限公司)中混合3min，将45g混合后的物质装入10cm×10cm×0.5cm无纺布袋中，无纺布袋是采用微孔透气膜制作而成，套上不透气不透水的明胶袋，抽真空，密封，即得。
所述多功能材料的制备方法如下：
S1、将1重量份乙酰丙酮铁和40重量份乙二醇混合后，在室温、800rpm下搅拌30min，加入0.15重量份柠檬酸三钠和3重量份还原剂醋酸氨，继续搅拌20min，转移至反应釜中，在160℃水热反应12h后，离心，洗涤，在70℃下真空干燥12h，得到羧基化四氧化三铁微球；
S2、将0.8重量份上述羧基化四氧化三铁微球溶于100重量份水中，在超声功率300W、超声频率35kHz下超声30min，加入3重量份甲基丙烯酸羟乙酯单体和0.5重量份硫酸铜，300rpm下搅拌10min，再加入0.05重量份引发剂过硫酸铵，继续搅拌10min，得到混合溶液Ⅰ；
S3、将60重量份的正硅酸甲酯、20重量份乙二醇、10重量份水、2重量份尿素、2重量份表面活性剂混合，用2mol/L盐酸调节pH为5，在400rpm下搅拌30min，再加入10重量份甲基三甲氧基硅烷，在80℃下继续搅拌30min，得到二氧化硅溶胶；
S4、将步骤S2得到的全部混合溶液Ⅰ和S3得到的全部二氧化硅溶胶混合，氮气保护下在60℃反应20h，结束后置于二氧化碳环境中，在压力12MPa、85℃的条件下干燥5h，即得所述的多功能材料。
所述表面活性剂由十二烷基二甲基甜菜碱和聚乙二醇按照质量比1:1组成。
所述食品包装盒的制备方法，包括以下步骤：
(1)外盒及盒盖：将抗菌聚酰胺通过常规注塑工艺制备得到所述外盒及盒盖；所述外盒的上表面内沿的尺寸为18cm×18cm，底部内沿尺寸为12cm×12cm，高度为8cm；
(2)内胆：将改性聚丙烯通过常规注塑工艺制备得到所述内胆；内胆尺寸依据如下要求制备：控制外盒与内胆侧壁之间空腔的大小为1.8mm(即所述外盒与内胆侧壁之间的垂直距离为1.8mm)，外盒与内胆底部之间的空隙的大小为0.6cm(即所述外盒与内胆底部之间的垂直距离为0.6cm)；所述外盒、内胆、盒盖的厚度均为1mm；
(3)先将发热保温材料放入外盒内，再放入内胆，盖上盒盖即得所述食品包装盒。所述盒盖上设置有可显示温度的温度贴纸。所述温度贴纸可显示30-80℃范围内的温度。参考GB/T7141-2008对实施例7所得食品包装盒的内胆材质进行人工加速老化实验(90℃，500h)，其拉伸强度保持率为82.5％。
测试例1
升温降温特性测试：对实施例1-5和对比例1得到的发热保温材料的升温降温特性进行测试。测试方法如下：撕开发热保温材料的外带，将无纺布内袋放置于25℃、相对湿度为45％的环境中，每隔1分钟测试发热保温材料正中央表面温度，记录其表面最高温度、达到最高温度时间(min)、持续45℃以上时间(min)及恢复至25℃所需的时间，每组测试3次，取平均值，测试结果见表1。
表1升温降温特性测试
Figure BDA0003230842640000141
从上述表1结果可知，在食品包装盒中添加了发热保温材料能够提高包装盒的保温时间，对达到最高温度并没有太大的影响，但是延长了达到最高温度的时间，原因是加入的多功能材料是凝胶发泡的状态，有一定的隔热性能，具有比较低的热导系数，热传导的速度变缓慢，因此在一定程度上延长达到最高保温时间；然后加入发热保温材料之后大大提高了保温的时间，很明显，持续45℃以上时间的时间明显延长，同时恢复至25℃所需的时间也更长，其原因是四氧化三铁凝胶具有非常强吸水性能，并且所制备的四氧化三铁凝胶具有多孔结构，拥有比较大的比表面积，具有很强的吸附性能，同时可以贮存一定的能量，并且稳定均匀的释放热量，使得保温盒具有较长的保温时间，而二氧化硅溶胶不仅具有低导热性，绝缘性好，而且稳定性好，在常温下可以稳定存储数天，因此将二氧化硅溶胶凝胶复合到吸水性能良好的发热保温材料的应用上，可以进一步提高发热保温材料的保温性能，二者协同增效，延长保温时间。
比较实施例3-5，实施例5加入了表面活性剂十二烷基二甲基甜菜碱和聚乙二醇能够进一步延长保温时间；其原因是十二烷基二甲基甜菜碱具有良好的有优良的起泡性和分散性，提高二氧化硅凝胶的膨化率，提高保温性能；而聚乙二醇具有很好的亲水性、保湿性、分散性和粘结性，可以有效提高与四氧化三铁凝胶的结合性能，进而提高多功能材料的稳定性能，同时具有对二氧化硅凝胶表面进行改性处理后，可改变二氧化硅粒子表面的亲水性，增加吸水性能，二者协同增效，共同提高多功能材料的保温性能，进一步延长保温时间。
测试例2
放热量性能测试：对实施例1-5和对比例1得到的发热保温材料进行DSC实验，样品重量为3.05mg，对DSC曲线积分得到不同温度下反应的放热量，并以此计算相似比值，平均测试3次，取平均值，实验结果如表2所示。
表2放热值测试结果
Figure BDA0003230842640000151
Figure BDA0003230842640000161
从上述结果可知，从放热值的结果可以进一步证实了添加发热保温材料能够进一步延长保温时间，实施例1中没有添加多功能材料，在产生相同能量的同等条件下，在相同的时间内释放的能量更多，因此也更容易恢复到常温，而添加了多功能材料之后缓慢释放能量，因此保温时间更长。
测试例3
保温性能测试：分别在实施例1-5和对比例1的食品包装盒内胆内装入3kg温度为50℃的熟米饭，含水量为60％，撕开发热保温材料的明胶袋，无纺布内袋放入外盒与内胆底部之间的底部和侧面的空腔中，盖上盒盖，将包装盒放置于15℃、相对湿度为50％的环境中，1.5h后打开盒盖，用电子温度枪测试米饭正中央处的温度，食品包装盒进行保温性能测试。每例中所述的食品包装盒各测试8次，取平均值作为最终数据。
表3保温性能测试结果
1.5h后米饭温度/℃
实施例1 41.8
实施例2 45.3
实施例3 56.9
对比例1 48.2
实施例4 57.1
实施例5 60.4
从上表3可知，本发明制备得到的发热保温材料具有良好的保温性能，并且实施例3-5中的米饭放置1.5h后温度比原来温度还有所提高，其原因是包装盒放在湿度50％的环境中，让无纺布袋暴露在相对湿度的空气里，空气中的氧气通过透气膜进入里面，无纺布袋内的铁作为负极，空气中的氧气作为正极，组成原电池，发生原电池反应，将化学能转化为热能，而本发明制备的得到多功能材料具有吸水保温隔热的性能，羧基化四氧化三铁凝胶具有吸水性能，而二氧化硅凝胶具有保温性能，将产生的具有热量的水蒸气一部分可储存在多功能材料的空隙中，通过多功能材料中的空隙以及无纺布缓慢释放出来，从而减缓了温度的下降。

Claims (4)

1.一种食品包装盒，包括内胆和外盒，其特征在于，所述内胆和外盒之间设置有发热保温材料；所述外盒的材质为抗菌聚酰胺；所述内胆的材质为改性聚丙烯；
所述发热保温材料由以下原料组成：50-65wt%铁粉、3-8wt%氯化钠、1-4wt%氧化铝、5-10wt%粉煤灰、3-8wt%蛭石、1-5wt%电气石粉、5-20wt%多功能材料、余量为水；
所述多功能材料的制备方法如下：
S1、将0.5-2重量份乙酰丙酮铁和30-50重量份乙二醇混合后，在室温、600-1000rpm下搅拌20-50min，加入0.1-1重量份柠檬酸三钠和1-5重量份还原剂醋酸氨，继续搅拌15-30min，转移至反应釜中，在150-180℃水热反应8-16h后，离心，洗涤，在60-80℃下真空干燥10-20h，得到羧基化四氧化三铁微球；
S2、将0.5-3重量份上述羧基化四氧化三铁微球溶于80-120重量份水中，在超声功率100-300W、超声频率20-60kHz下超声20-50min，加入1-5重量份甲基丙烯酸羟乙酯单体和0.1-1重量份硫酸铜，200-400rpm下搅拌5-20min，再加入0.01-0.1重量份引发剂过硫酸铵，继续搅拌5-15min，得到混合溶液Ⅰ；
S3、将50-70重量份的正硅酸甲酯、10-30重量份乙二醇、5-15重量份水、1-4重量份尿素、1-4重量份表面活性剂混合，用1-3mol/L盐酸调节pH为4.5-6，在300-500rpm下搅拌20-40min，再加入5-20重量份甲基三甲氧基硅烷，在60-100℃下继续搅拌20-50min，得二氧化硅溶胶；
S4、将步骤S2得到的全部混合溶液Ⅰ和S3中得到的全部二氧化硅溶胶混合，氮气保护下、在40-80℃反应15-30h，结束后置于二氧化碳环境中，在压力10-16MPa、70-90℃的条件下干燥4-10h，即得所述的多功能材料；所述表面活性剂为十二烷基二甲基甜菜碱和聚乙二醇的混合物；
所述改性聚丙烯的制备方法如下：
将80-120重量份聚丙烯、0.1-0.3重量份抗氧剂1098、0.1-0.2重量份抗氧剂626、0.3-0.6重量份N,N'-乙撑双硬脂酰胺和8-12重量份功能填料在50-70℃、400-500rpm下搅拌混合3-6min，熔融挤出，得到改性聚丙烯；
所述功能填料的制备方法为：将巯丙基甲基二甲氧基硅烷与异丙醇/丙酮溶液按质量比1:（10-15）混合后加入纳米二氧化钛、纳米氧化锌，在超声功率300-500W、超声频率20-35kHz下超声20-30min，所述纳米二氧化钛、纳米氧化锌与异丙醇/丙酮溶液的质量比为（10-15）:（2-5）:100；再加入丙烯酸十六烷基酯、没食子酸丙酯、抗坏血酸棕榈酸酯，在70-80℃、200-300rpm下搅拌80-100min，所述丙烯酸十六烷基酯、没食子酸丙酯、抗坏血酸棕榈酸酯与异丙醇/丙酮溶液的质量比为（1-3）:（1-2）:（1-2）:100；过滤后干燥，得到所述功能填料。
2.如权利要求1所述的食品包装盒，其特征在于，所述食品包装盒还包括盒盖和温度贴纸，所述盒盖的材质为抗菌聚酰胺，所述温度贴纸粘贴在所述盒盖上。
3.如权利要求1所述的食品包装盒，其特征在于，所述发热保温材料设置在外盒与内胆底部之间或者外盒与内胆侧壁之间。
4.如权利要求1-3任一项所述的食品包装盒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）外盒及盒盖：将抗菌聚酰胺通过常规注塑工艺制备得到所述外盒及盒盖；
（2）内胆：将改性聚丙烯通过常规注塑工艺制备得到所述内胆；
（3）先将发热保温材料放入外盒内，再放入内胆，盖上盒盖即得所述食品包装盒。
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