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纳米包装材料及其应用

世界上每年消耗的包装材料用去大量的资源，怎样在提高包装材料性能的前提下，降低材料消耗，减少加工成本，始终是包装业追求的目标，随着纳米技术的发展，出现了纳米包装材料，所谓纳米包装材料是指通过纳米技术，将分散相尺寸为1一lOOnm纳米颗粒或晶体与其他包装材料合成或添J30$U成的纳米复合包装材料。纳米包装是指应用纳米技术，采用纳米复合(包装)材料，使包装具有超级功能或奇异特性的一类包装总汇 ，纳米包装改变了传统包装技术，通过有效地利用原子、分子赋予材料的新特性的特点，改变包装材料功能的性能，从而满足特种包装功能需求，纳米包装技术在包装领域内具有广阔的应用前景，将成为现代包装材料发展的方向。

l 纳米包装材料与传统包装材料比较优势

纳米包装材料是通过对包装材料进行纳米合成、纳米添加、纳米改性，使其具备纳米结构、尺度、特异功能的包装新物性。由于纳米粒子具有表面效应、量子尺寸效应、体积效应和宏观量子隧道效应，所以纳米材料表现出传统固体不具有的许多特异性质，如特异的化学性能、机械性能、电子性能、磁学性能及光学性能。纳米包装材料是由纳米颗粒包装材料合成的复合材料，有许多新的特性，如纳米SiO 因其透光、粒度小，纳米粒子添加到塑料中，可提高塑料薄膜的透明相应丈量结果如表1所示:度、强度和韧性和防水性，可作为特殊用途的高级塑料包装薄膜。纳米包装材料与传统包装材料相比，具有以下特性：

较高的机械性能。纳米包装材料具有较高的强韧性，耐磨性和可塑性，作为包装材料可靠性更好，使用寿命更长。优异的物理化学性能。纳米微粒由于粒径小，比表面积大，具有奇异或反常的物理、化学性能，如高耐热性、好的光泽和透明度、高阻隔性、抗磁防爆等特性，可用于特种包装如耐蚀包装监听音箱、防静电防电磁包装、防火防爆包装邯郸、迷彩包装、高阻包装、隐身包装、危险品包装等，优良的加工性能。由于纳米包装材料具有较高的弹性、韧性和屈挠度等，在吹塑、压延、浇铸、注塑等成型中，表现出电能表较好的加工性能。

较好的生态性。如纳米TiO 具有很强的紫外线吸收和光催化降解能力，作为包装材料可通过降解作用避免对环境造成危害，也可涂在塑料或玻璃表面，在光的照射下，粘污在表面的油污、细菌等。

2 纳米包装材料及其应用

2．1 抗菌功能的纳米包装有时也在钳口处镶装特种钢材,或在钳口表面喷涂金钢砂等材料

对于液体、饮料等食品需要无菌包装，过去采用在食品包装材料中加入单纯以银、铜、锌等，金属离子作为抗菌活性成分起抗菌作用，但是，这种方法的抗菌效果一般不很明显。纳米包装材料的应用可起到抗菌作用。如目前应用较广的抗菌薄膜，在聚烯烃薄膜中加入纳米高性能无机抗菌剂和增效剂，它的抗菌机理是金属离子作用和光催化作用，能使菌体变性或沉淀。纳米抗菌包装材料对细菌具有更强的杀伤力，抗菌率可达99．9％ ，多次洗涤后还有较强的抗菌作用，并可耐1300~(]的高温而不丧失其抗菌效力，且吸附能力强、渗透力也很强。可广泛应用于液体奶和饮料无菌包装、塑料制品、功能性涂料、专用纸张等。生产中可不改变工艺、设备，只要按规定添加纳米无机抗菌剂就可按原工艺生产。

2．2 防腐功能的纳米包装材料

传统的食品保鲜中，可采用紫外线照射的方法，或者在包装中加入乙烯吸收剂以减少乙烯含量，来保证食品新鲜。但是，采用紫外线照射法，由于长期的紫外线照射会导致肉类食品因自动氧化而变质，而且还会破坏食品中纤维素和芳香化合物，降低食品营养价值。通过采用添加纳米TiO 制成的塑料薄膜来包装食品，既可以防止紫外线对食品的破坏，又可以使食品保持防腐保鲜。在包装中，加入乙烯吸收剂减少乙烯含量方法，其乙烯吸收剂作用效果并不理想，因此，可采用在包装材料中加入纳米银粉，利用纳米级银粉(Ag)对乙烯氧化的催化作用，便可加速氧化水果蔬食品释放出的乙烯，减少包装乙烯含量 J。从而达到良好的保鲜效果。

采用纳米复合技术制成的新型包装材料聚酶铵一6塑料(NPA6)也可起到食品防腐功能，传统的尼龙塑料由普通的聚乙烯材料制成，可使食品与空气隔开，避免氧化而使食物霉变、腐蚀。但它对氧气和二氧化因此在贮存期间不会引发pH值的位移碳的隔绝能力不强，对水的隔绝作用更差。纳米聚酶铵一6塑料包装材料与传统的尼龙塑料相比，有更多的优越性。其氧气和二氧化碳的透过率低了一半，水的透过率也降了30％ 左右 。用它包装食品，可使食品的变质程度更小，保质期更长。

2．3 防静电功能的纳米包装材料

包装材料的质量直接或间接影响产品的质量，包装不仅对包装物的外观、防潮、隔热、保温等性能有影响，而且包装材料和包装容器在运输途中很容易因摩擦而产生静电，对包装物也会造成严重的后果。由于金属纳米、纳米掺锑二氧化锡微粒等材料具有消除静电的特殊功能，特别是纳米掺锑二氧化锡微粒具有良好的导电性，浅色透明性，良好的耐候性和稳定性以及低的红外发射率等特性，在包装材料中添加纳米掺锑二氧化锡微粒时，涂层的导电性能才明显改善，可以消除的静电现象，使得包装表面不再吸附灰尘，可减少因摩擦而导致的擦伤。在进行印刷时，因表面无静电吸附现象，能够以更高的EO@J速度获得更好的印刷效果。

2．4 功能(智能)型纳米包装材料

纳米型功能、智能包装材料，是指用光电、温敏、湿敏等功能材料与包装材料复合而成的，它可以识别和指示包装空间的温度、湿度、压力以及密封的程度、时间等一些重要参数的包装材料。纳米型功能(智能)包装材料，有防止变色型、防锈型、防霉型、保鲜型，可适用于高档包装和军品包装，是一种具有很大发展前景的包装材料。

2．5 纳米涂层包装材料

纳米材料由于其表面和结构的特殊性，具有一般材料难以获得的优异性能，借助于传统的涂层技术，添加纳米材料，可获得纳米复合体系涂层，使得传统涂层功能改性。例如，以纳米硅基陶瓷制成的特种不污染耐磨透明涂料，涂在玻璃、塑料等物体上，具有防污、防尘、耐刮、耐磨、防火等功能，可用于食品接触表面的涂层包装材料中。

金属微粒具有吸收红外线等震动盘特点，而且表面积大，表面活性高，对周围环境(温度、光湿度等)敏感，当把具有这些特性的纳米微粒加入包装材料中，或米其林公司表示制成涂料、上光油涂布于包装材料表面后，可利用温度、光线或湿度等加以鉴别商品，从而达到防伪的目的。纳米涂层包装材料具有色彩防伪、理化效应防伪等功能。

3 纳米包装材料的应用前景

纳米技术不仅可广泛应用于化纤、塑料、橡胶、陶瓷、油漆、涂料、纸张等方面，以改善产品档次，实现产品的某些特殊性能，同时在无菌包装、抗菌包装、除臭包装、高阻隔包装等方面也得以广泛应用。随着包装的发展，包装对特种功能需求的增加，如防静电包装、防爆包装、防电磁包装、迷彩包装、隐身包装、危险品包装、防雷达包装等新要求的出现，促进了纳米包装技术的发展。由于纳米技术是最近lO年来新兴的综合科学技术，其研究内容涉及现代高新技术各领域多方向。如纳米物理学、纳米生物学、纳米化学、纳米电子学和纳米加工技术等，纳米技术在包装材料的研究也是发展的过程，纳米包装的应用也受到纳米复合材料的生产规模、材料成本、包装用途和包装物品等多因素影响，但纳米包装材料的特殊性能，在节省材料资源，满足特殊包装功能要求等方面具有广阔的发展前景。

转载自：包装工程