具体实施方式

下面将详细描述本申请的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如图1和图2所示，本申请实施例提供了一种自热式可降解包装盒100，该自热式可降解包装盒100包括：可降解包装盒体110，包括相互分隔的第一腔室111、第二腔室112和第三腔室160，第三腔室160容纳有自热介质和至少部分的配液组件140。配液组件140，用于在外力作用下向自热介质泵送液体，以使得液体与自热介质接触。

其中，配液组件140包括：推杆150，一端伸出可降解包装盒体110，另一端与活塞149连接。活塞149，在推杆150的推力作用下伸入套筒146，并在弹簧145的弹力作用下伸出套筒146。套筒146，具有中空的筒芯147，筒芯147中设有弹簧145。配液流道151，与筒芯147连通，并设有通孔152，通孔152与第三腔室160连通。阀芯148，与推杆150连接，并与弹簧145抵靠。容纳部143，设于套筒146远离活塞149的一端。球阀144，设于容纳部143，并与弹簧145远离阀芯148的一端抵靠。储液盒141，设于第二腔室112。导液管142，将容纳部143与储液盒141连通。

在上述实施例中，可降解包装盒体110采用可降解的高分子材料制备。示例性地，可降解包装盒体110可采用高分子材料与生物秸秆、壳聚糖、海藻酸钠等天然有机物的混合物制备。可降解包装盒体110还可采用例如聚乳酸的降解性能好的聚合物材料制备。

可降解包装盒体110包括相互分隔的第一腔室111、第二腔室112和第三腔室160。其中，第一腔室111用于容纳例如面饼、米饭、米粉等需要加水和/或加热烹饪的食材。第二腔室112与第一腔室111并排设置，第二腔室112用于容纳例如粉料包、油料包、干燥蔬菜、餐具、汤包等物料。第三腔室160设于第一腔室111的底部区域，用于容纳自热介质和至少部分的配液组件140。其中，自热介质中可包括氧化钙或镁粉或铝粉等物质。配液组件140用于向自热介质分配含水的液体。上述物质遇水后放热，以向第一腔室111中的食材施加热量。必要时，可对第一腔室111中的食材注水浸泡，以提高烹饪效果和口感。

如图1和图2所示，配液组件140具体包括如下结构：推杆150、活塞149、套筒146、弹簧145、配液流道151、阀芯148、容纳部143、球阀144、储液盒141、导液管142。

推杆150具有长条状的杆状结构，其贯穿第三腔室160，并且一端伸出可降解包装盒体110，另一端与活塞149连接。使用者可通过控制推杆150伸出可降解包装盒体110的部分，来控制自热介质与液体的混合速度和混合量。活塞149的一端与推杆150的端部连接，另一端与套筒146活动连接。由此，在推杆150的推力作用下，活塞149能够伸入套筒146的筒芯147。推杆150伸入配液流道151之中，推杆150伸入配液流道151的一端不仅与活塞149连接，还与阀芯148连接。套筒146具有中空的筒芯147，该筒芯147中设有弹簧145。弹簧145的两端分别和阀芯148以及球阀144抵靠接触。球阀144设置在容纳部143中，容纳部143设于套筒146远离活塞149的一端。由于阀芯148一端和弹簧145抵靠接触，另一端与推杆150连接，推杆150与活塞149连接，因此，活塞149在伸入套筒146后，可以在弹簧145的弹力作用下伸出复位。

由于配液流道151与筒芯147连通，因此进入筒芯147的液体可以进入配液流道151。配液流道151设有通孔152，通孔152与第三腔室160连通。因此，进入筒芯147的液体可以经由通孔152进入第三腔室160，并与自热介质混合接触。

储液盒141设于第二腔室112，并通过导液管142与容纳部143连通。储液盒141用于向筒芯147供应液体。

在上述实施例中，自热式可降解包装盒100还包括：盒盖120，盖合于可降解包装盒体110。盒盖120用于保证可降解包装盒体110密封。

在上述实施例中，自热式可降解包装盒100还包括：底板130，用于支撑可降解包装盒体110。底板130用于提高可降解包装盒体110的强度，并起到隔热作用，避免使用者烫伤。

本申请实施例的自热式可降解包装盒100的使用方式如下。在使用时，使用者将待加热烹饪的食材放入第一腔室111，并可选择加入料包和注水。食材加入完毕后，用户将盒盖120盖合于盒体110。为了将液体与自热介质接触，使用者需要沿图1中由左至右的方向推动推杆150，以使得推杆150向右移动。推杆150带动阀芯148和活塞149移动，并进入套筒146的筒芯147。筒芯147中的弹簧145被压缩，球阀144被按压进入容纳部143，并和容纳部143的周缘形成间隙。筒芯147中的空气被压缩，并由球阀144和容纳部143周围的缝隙排出。筒芯147中形成负压环境。使用者松手后，负压环境使得储液盒141中的液体经由导液管142进入容纳部143，并顶开球阀144，以进入筒芯147。筒芯147中注满液体后，球阀144复位，以避免已经进入筒芯147中的液体回到储液盒141。并且弹簧145的弹力使得阀芯148复位。阀芯148推动推杆150复位，阀芯148复位后，球阀144遮挡了容纳部143，配液流道151与筒芯147导通，筒芯147中的液体进入配液流道151并经由通孔152滴落至自热介质，以使得自热介质放热。

本申请实施例的自热式可降解包装盒100的有益效果如下。使用者可以通过控制按压推杆150的按压次数和按压速度，控制液体与自热介质的混合比例和混合速度。其中，按压次数多，则液体的泵送量大，按压速度快，则液体与自热介质的混合速度快。由此，本申请实施例的自热式可降解包装盒100的注水速度可以由用户根据实际需要进行自行控制，使得产品安全性能和热量释放的可控程度均得到提高。

在上述实施例中，自热式可降解包装盒100还包括：手柄153，与推杆150伸出可降解包装盒体110的一端连接。止挡件154，设于推杆150伸出可降解包装盒体110的一端，并环绕推杆150的周缘，以限制手柄153向靠近可降解包装盒体110的方向移动。

手柄153的作用在于便于用户按压推动。止挡件154为可撕拉结构或具有开口的环套，其作用在于止挡手柄153，以保证在非使用状态或未开包状态下，手柄153与可降解包装盒体110之间的距离不变。

在上述实施例中，配液流道151的一端与筒芯147连通，另一端具有管状结构。通孔152的数量为多个，并在管状结构之处间隔布置。

多个相互间隔布置的通孔152可以保证液体与自热介质混合的均匀程度。

在上述实施例中，可降解包装盒体通过以下步骤制备：

S111、将无机化合物粉末与有机处理剂混合，湿法研磨20min至40min后干燥，获得混合物；

S112、利用2slpm至4slpm的氩气气流，将S111获得的混合物输送进入等离子体炬，在1300℃至1400℃的温度条件和30kPa至40kPa的系统压力下进行处理，获得经过改性的混合物；

S113、将S112获得的混合物与热塑性树脂送入混炼机进行混炼后，通过双杆设备挤出造粒，获得母粒；

S114、采用模压成型的方式，将S113获得的母粒进行加热加压处理，以使得母粒流动充满模具腔，并冷却定型，获得可降解包装盒体。

其中，S111中的无机化合物粉末包括：碳化硅：8质量份至10质量份；氧化铝：12质量份至16质量份；氧化硅：12质量份至16质量份。

其中，S111中的有机处理剂包括：乙烯基三甲氧基硅烷：1质量份至2质量份；聚丙烯醇：4质量份至6质量份；十二烷基硫酸钠：4质量份至6质量份；棕榈油：4质量份至6质量份。

其中，S113中的混炼条件为在140℃至150℃的温度条件下进行时间为30min至40min的混炼。

其中，S113中的热塑性树脂包括：异佛尔酮：2质量份至4质量份；羧甲基纤维素钠：10质量份至14质量份；聚乳酸：20质量份至30质量份；聚酰胺：20质量份至30质量份；己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物：30质量份至40质量份。

其中，S114中的加热加压处理条件为在180℃至220℃的温度条件和20MPa至30MPa的压力条件。

在上述实施例中，通过将无机化合物粉末与有机处理剂混合，并进行湿法研磨，可以采用有机处理剂对无机化合物粉末进行改性，以降低无机化合物粉末的表面能。

在上述无机化合物粉末中，碳化硅的耐热性能较优，并且硬度较高。氧化铝和氧化硅不仅机械性能较为理想，并且氧化铝和氧化硅能够在等离子体炬的高温高压处理条件下表面熔融，形成包裹碳化硅的玻璃相，以在利用碳化硅的高硬度属性的基础上，避免高硬度碳化硅对加工成型后的可降解包装盒体的质地（尤其是手感和表面光滑程度）造成影响。

进一步地，可以通过控制碳化硅、氧化铝和氧化硅三者之间的粒径大小关系，保证氧化铝和氧化硅能够在等离子体炬的高温高压处理条件下表面熔融，形成包裹碳化硅的玻璃相。

具体而言，碳化硅的粒径范围为20nm至50nm，氧化铝和氧化硅的粒径范围分别为500nm至1000nm。

本实施例采用的热塑性树脂是指能够在高温加热条件下塑化流动的树脂。通过将混合物与热塑性树脂混炼并挤出造粒，可以获得含有无机化合物的热塑性树脂母粒。进而，采用模压成型的方式，该母粒进行加热加压处理，可以使得母粒加热后流动，以充满具有特定形状的模具腔。由此，在冷却定型后，则可以获得可降解包装盒体。

其中，S113中的热塑性树脂包括己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物，以及聚乳酸。己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物具有较好的延展性和断裂伸长率，也有较好的耐热性和冲击性能，还具有优良的可生物降解性能。聚乳酸又称聚丙交酯，是聚酯类聚合物，其同样具有优良的可生物降解性能。

在上述实施例中，自热介质包括铝粉和氧化钙的混合物。氧化钙能够遇水放热，以向食材供应热量，并且其成本低廉、反应易于控制。

然而，每摩尔氧化钙与水反应放出的热量约为66千焦，其单位物质的量氧化钙放热量较小。此外，氧化钙的初始反应速率较慢，温度上升缓慢，需要在经过约2至3分钟左右的时间后，氧化钙与水的反应速度和放热量才会显著提高。

因此，相关技术中通常将铝粉和氧化钙的混合物，或铝粉和氧化钙以及镁粉的混合物作为混合自热介质，以克服氧化钙放热慢、单位放热量小的问题。

然而，在采用混合自热介质时，则会导致新的技术问题的出现。具体而言，铝粉的反应速率快，难以控制，需要精准控制其添加量和反应速率，以保证混合自热介质能够均匀、稳定地放热，并避免大量铝粉集中反应产生大量氢气。

为了解决上述问题，本申请实施例提供了一种自热介质及其制备方法。具体而言，自热介质通过以下步骤制备：

S121、将铝粉、N，N-二甲基甲酰胺和四氢呋喃混合搅拌，获得第一混合物；

S122、将乙基纤维素、石蜡、植物油混合搅拌，获得第二混合物；

S123、将S121获得的第一混合物滴加进入第二混合物并同步搅拌，超声乳化均匀后静止、过滤，获得第三混合物；

S124、将S123获得的第三混合物与氧化钙和聚乙烯醇混合搅拌，烘干后获得第四混合物；

S125、将第四混合物、甲基丙烯酸羟丙酯和聚乙烯醇混合搅拌后烘干，获得自热介质。

进一步地，自热介质通过以下步骤制备：

S121、按铝粉：N，N-二甲基甲酰胺：四氢呋喃=（20-30）：40：40的质量比，将铝粉、N，N-二甲基甲酰胺和四氢呋喃混合搅拌，获得第一混合物；

S122、按乙基纤维素：石蜡：植物油=（30-40）：10：10的质量比，将乙基纤维素、石蜡、植物油混合搅拌，获得第二混合物；

S123、将S121获得的第一混合物滴加进入第二混合物并同步搅拌，超声乳化均匀后静止20min至40min，过滤，获得第三混合物；

S124、按第三混合物：氧化钙：聚乙烯醇=（30-40）：50：50的质量比，将S123获得的第三混合物与氧化钙和聚乙烯醇混合搅拌，烘干后获得第四混合物；

S125、按第四混合物：甲基丙烯酸羟丙酯：聚乙烯醇=10：20：30的质量比，将第四混合物、甲基丙烯酸羟丙酯和聚乙烯醇混合搅拌后烘干，获得自热介质。

在上述步骤中，通过将铝粉、N，N-二甲基甲酰胺和四氢呋喃混合搅拌，可以使得铝粉的表面能降低，其在有机物中的分散性能得到提高。通过将乙基纤维素、石蜡、植物油混合搅拌，可以获得油相溶液、换言之，第二混合物为油相溶液。通过将S121获得的第一混合物滴加进入第二混合物并同步搅拌，超声乳化均匀后静止，可以使得乙基纤维素、石蜡、植物油包覆在铝粉的表面。换言之，第三混合物为具有油相膜层的铝粉，该油相膜层包覆在铝粉的表面，其包含石蜡，遇热则能够融化，以使得内部的铝粉暴露出来。为了获得混合的自热介质，则可以将第三混合物与氧化钙和聚乙烯醇混合搅拌，烘干后获得第四混合物。第四混合物为混合有铝粉和氧化钙的混合物质。其中，由于铝粉的表面有膜层，则氧化钙的表面没有膜层，因此遇水后氧化钙先反应放热，热量使得石蜡逐渐融化，膜层内的铝粉漏出并与逐渐水接触。由此，本申请实施例可以保证热量释放慢，且单位热量释放量少的氧化钙先反应放热，不易控制、热量释放快的铝粉在一定时间差后才逐步跟随膜层的融化脱落而与水接触，其反应更加缓和、可控。此外，将第四混合物、甲基丙烯酸羟丙酯和聚乙烯醇混合搅拌后烘干，获得的自热介质的表面有水溶性的聚合物膜层，其能够避免铝粉氧化和氧化钙潮解，该聚合物膜层遇水融化，不影响反应的进行。综上，本申请实施例能够在保证反应温度和速度的技术上，能进一步提高自热反应安全程度。

在本申请的部分实施方式中，为了保证放热反应均匀进行，可以将自热介质负载于多孔材料之中，使得自热介质能够更为缓慢地与水接触，避免热量的大量集中释放。

示例性地，自热介质的制备方包括：

S121、按铝粉：N，N-二甲基甲酰胺：四氢呋喃=（20-30）：40：40的质量比，将铝粉、N，N-二甲基甲酰胺和四氢呋喃混合搅拌，获得第一混合物；

S122、按乙基纤维素：石蜡：植物油=（30-40）：10：10的质量比，将乙基纤维素、石蜡、植物油混合搅拌，获得第二混合物；

S123、将S121获得的第一混合物滴加进入第二混合物并同步搅拌，超声乳化均匀后静止20min至40min，过滤，获得第三混合物；

S124、按第三混合物：氧化钙：聚乙烯醇=（30-40）：50：50的质量比，将S123获得的第三混合物与氧化钙和聚乙烯醇混合搅拌，烘干后获得第四混合物；

S124’，按磷酸二氢钾：硝酸钙：乙醇=1：（4-6）：100的质量比称取磷酸二氢钾、硝酸钙和乙醇混合均匀，调节溶液pH值至11至12，陈化4h以上，过滤、洗涤、烘干，在800℃至1200℃的温度条件下煅烧2小时至3小时，随炉冷却，获得多孔材料；

S125、按第四混合物：多孔材料：甲基丙烯酸羟丙酯：聚乙烯醇=10：20：20：30的质量比，将第四混合物、S124’获得的多孔材料、甲基丙烯酸羟丙酯和聚乙烯醇混合搅拌后烘干，获得自热介质。

本申请实施例提供了一种自热式可降解包装盒的制备方法，用于制备上述任一实施例的自热式可降解包装盒，制备方法包括：

S100、分别制备可降解包装盒体和自热介质。

S200、将自热介质填充于第三腔室，并将配液组件装配于可降解包装盒体。

S300、封装可降解包装盒体。

在上述实施例中，S100包括：

S111、将无机化合物粉末与有机处理剂混合，湿法研磨20min至40min后干燥，获得混合物。

S112、利用2slpm至4slpm的氩气气流，将S111获得的混合物输送进入等离子体炬，在1300℃至1400℃的温度条件和30kPa至40kPa的系统压力下进行处理，获得经过改性的混合物。

S113、将S112获得的混合物与热塑性树脂送入混炼机进行混炼后，通过双杆设备挤出造粒，获得母粒。

S114、采用模压成型的方式，将S113获得的母粒进行加热加压处理，以使得母粒流动充满模具腔，并冷却定型，获得可降解包装盒体。

其中，S111中的无机化合物粉末包括：碳化硅：8质量份至10质量份；氧化铝：12质量份至16质量份；氧化硅：12质量份至16质量份。

其中，S111中的有机处理剂包括：乙烯基三甲氧基硅烷：1质量份至2质量份；聚丙烯醇：4质量份至6质量份；十二烷基硫酸钠：4质量份至6质量份。棕榈油：4质量份至6质量份。

其中，S113中的混炼条件为在140℃至150℃的温度条件下进行时间为30min至40min的混炼。

其中，S113中的热塑性树脂包括：异佛尔酮：2质量份至4质量份；羧甲基纤维素钠：10质量份至14质量份；聚乳酸：20质量份至30质量份；聚酰胺：20质量份至30质量份；己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物：30质量份至40质量份。

其中，S114中的加热加压处理条件为在180℃至220℃的温度条件和20MPa至30MPa的压力条件。

在上述实施例中，S100还包括：

S121、按铝粉：N，N-二甲基甲酰胺：四氢呋喃=（20-30）：40：40的质量比，将铝粉、N，N-二甲基甲酰胺和四氢呋喃混合搅拌，获得第一混合物；

S122、按乙基纤维素：石蜡：植物油=（30-40）：10：10的质量比，将乙基纤维素、石蜡、植物油混合搅拌，获得第二混合物；

S123、将S121获得的第一混合物滴加进入第二混合物并同步搅拌，超声乳化均匀后静止20min至40min，过滤，获得第三混合物；

S124、按第三混合物：氧化钙：聚乙烯醇=（30-40）：50：50的质量比，将S123获得的第三混合物与氧化钙和聚乙烯醇混合搅拌，烘干后获得第四混合物；

S125、按第四混合物：甲基丙烯酸羟丙酯：聚乙烯醇=10：20：30的质量比，将第四混合物、甲基丙烯酸羟丙酯和聚乙烯醇混合搅拌后烘干，获得自热介质。

或者，在上述实施例中，S100还包括：

S121、按铝粉：N，N-二甲基甲酰胺：四氢呋喃=（20-30）：40：40的质量比，将铝粉、N，N-二甲基甲酰胺和四氢呋喃混合搅拌，获得第一混合物；

S122、按乙基纤维素：石蜡：植物油=（30-40）：10：10的质量比，将乙基纤维素、石蜡、植物油混合搅拌，获得第二混合物；

S123、将S121获得的第一混合物滴加进入第二混合物并同步搅拌，超声乳化均匀后静止20min至40min，过滤，获得第三混合物；

S124、按第三混合物：氧化钙：聚乙烯醇=（30-40）：50：50的质量比，将S123获得的第三混合物与氧化钙和聚乙烯醇混合搅拌，烘干后获得第四混合物；

S124’，按磷酸二氢钾：硝酸钙：乙醇=1：（4-6）：100的质量比称取磷酸二氢钾、硝酸钙和乙醇混合均匀，调节溶液pH值至11至12，陈化4h以上，过滤、洗涤、烘干，在800℃至1200℃的温度条件下煅烧2小时至3小时，随炉冷却，获得多孔材料；

S125、按第四混合物：多孔材料：甲基丙烯酸羟丙酯：聚乙烯醇=10：20：20：30的质量比，将第四混合物、S124’获得的多孔材料、甲基丙烯酸羟丙酯和聚乙烯醇混合搅拌后烘干，获得自热介质。

在上述实施例中，在S200之前，制备方法还包括：

S400、在通孔之处粘贴水溶性密封贴。

水溶性密封贴在遇水前能够封挡通孔，在遇水后则融化，以将通孔导通。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本申请的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。