纳米包装技术的研究及应用殡葬

纳米包装技术的研究及应用

所谓“纳米包装”，就是应用纳米技术，采用纳米复合（包装）材料，从而使包装具有超级功能或奇异特性的一类包装总汇。所谓纳米包装材料，就是用分散相尺寸为1-100nm的颗粒或晶体与其他包装材料复合或添加制成，具有纳米级结构单元的纳米复合包装材料。纳米结构可能成为技术改进的基础，一旦能够控制材料的临界尺寸，也就能使新型材料的特性和器件的功能得到强化，甚至超过我们认为可能达到的程度。

由于纳米级晶粒比常规材料的晶粒细小，因而其晶界上的原子数多于晶粒内部的原子数，形成高浓度晶界，从而赋予纳米材料许多不同常规材料的性能，诸如高强度、高硬度、高电阻率、低热导率、低弹性模量、低密度等，这些优异的性能决定了它今后广泛的应用前景。

绿色包装旨在改变人们的传统观念，充分利用包材的综合特性，注重生态平衡，使之极大地有利于环境和人类社会。而纳米包装则是利用纳米技术改变传统包装材料与包装技术，最有效地利用原子和分子，赋予材料高新特性，注重节约资源，极大地有利于人类社会。

加入纳米技术的包装袋可加强阻隔性能，延长保质期

中国纳米包装开发新进展

中国纳米技术研究起步较早，部分技术走在世界前列，在包装应用领域也已取得不少新成果，并已部分实现商业化应用。

2004年5月，北京华京五方公司推出了其新研制成功的纳米复合功能薄膜，大大改善了包装薄膜的性能。该公司采用纳米无机粉体包覆技术，对功能性无机纳米粉体进行改性，改善了纳米粒子与基体树脂的相容性，防止了纳米粒子的团聚现象。

目前该公司开发的纳米复合功能薄膜包括抗菌薄膜、防紫外线薄膜和防静电薄膜等。其纳米复合抗菌薄膜有效地克服了银系抗菌剂的变色问题，且透明度高、耐候性好、无毒、成本低，对大多数常见的微生物如大肠杆菌、金色葡萄球菌、黑曲霉菌均有良好的抗菌效果；其纳米复合防紫外线薄膜利用了独特的纳米粉体分散工艺与聚合物基体复合制备技术，使薄膜不仅具有良好的紫外线屏蔽性能，而且具有良好的透明性、耐候性和化学稳定性；而纳米复合防静电薄膜采用了无机纳米材料与薄膜基材复合技术，能促进聚合物晶粒细化，使薄膜的透明光性好，并大大提高了抗静电性能。

2004年7月，甘肃省重点招商项目，投资金额高达2亿元的“纳米PET”啤酒瓶制造项目展开招商引资。“纳米PET”啤酒瓶采用纳米表面改性技术，可达到啤酒罐装所需的技术指标，其阻隔性、乙醛溶出量、香味散逸量均低于玻璃瓶。而且用该啤酒瓶装的啤酒保质期可以达到12个月。以往的玻璃瓶啤酒包装具有易发生爆炸的安全隐患，而“纳米PET”啤酒瓶最大的好处就是不会发生爆炸。该项目准备安装35条生产线，投产后每年产量可达到9亿只，产值5.45亿元，缴税1.27亿元，利润1.59亿元，投产1年零3个月后就可以收回投资。该项目为原创性开发项目，具有除PET原料生产以外的设备设计制造、瓶坯设计生产和吹瓶处理等整套技术。该技术把纳米表面处理技术与瓶子制造结合在一条生产线上，成本低，有良好的市场利润空间，每只瓶子的总体造价只有0.21元，而玻璃啤酒瓶的造价高达0.9元。该啤酒瓶一旦投产，啤酒的价格有望下降。

中国规定在2008年北京奥运会期间，观众不能携带金属及玻璃瓶装饮品入场。因此，目前已有不少企业为抢占市场开始研发纳米级塑胶啤酒瓶。紫江企业、中富实业都已向HUSKY公司购置设备，计划进军纳米级塑胶啤酒瓶市场。台湾塑胶工业技术发展中心也有意与台湾业者联手开发纳米级塑胶啤酒瓶。该种啤酒瓶的阻气性能已接近玻璃瓶的水平，其强度及耐热性佳，质量又轻，比玻璃瓶更节省运输成本。

国内其他包装企业对纳米技术开发与应用也日益重视。浙江上峰包装集团有限公司是中国包装行业的龙头企业，该公司在包装领域纳米技术开发、应用中取得可喜成功。为了推动纳米技术在包装领域的应用，该公司专门组建了包装纳米技术应用研究中心。

应用于包装领域的纳米技术

能够应用于包装领域的纳米技术有：纳米油墨、纳米纸、聚合物基纳米复合材料(PNMC)、纳米抗菌包装、纳米塑料包装、纳米粘合剂、纳米防伪印刷、纳米军品防护包装、纳米绿色包装、纳米磁印刷等。

纳米油墨

纳米技术在颜料上给油墨制造业带来一个巨大的变革，使油墨不再依赖于化学颜料，而能选择适当体积的纳米微粒来呈现不同的颜色，如TiO2、SiO2的纳米粒子是白色，Cr2O3是绿色， Fe2O3是褐色。

像 A12O3这类无机纳米材料具有很好的流动性，若加入油墨中可以大大提高墨膜的耐磨性。

纳米级碳墨具有导电性，对静电具有很好的屏蔽作用，可以防止电信号受到外部静电的干扰，若把它加入油墨就可以制成导电油墨，如大容量集成电路，现代接触式面板开关等。在导电油墨中若将Ag制成纳米级而代替微米级Ag，便可以节省50%的Ag粉，这种导电油墨可以直接印在陶瓷和金属上，墨膜层薄且均匀光滑。若将Cu、Ni材料制成纳米级超微颗粒，它可以代替钯与银等贵重金属导电。

由于纳米微粒具有很好的表面湿润性，它们吸附于油墨颜料颗粒的表面，能大大改善油墨的亲油性和可润湿性，并能保证整个油墨分散系统的稳定，所以添加有纳米微粒的纳米油墨在印刷适应性方面得到较大的改善。在静电复印中，用磁性纳米色粉代替现在广泛使用的无磁性色粉，就可省却在后者中加入铁磁颗粒作载体的需要，从而制成单组分复印用显影剂，可以节约原材料，并能提高复印质量。

针对荧光防伪油墨耐光性差、防伪机理已被破译而失去防伪功能的现状，由广州大学研究成功的近红外线吸收的纳米防伪油墨，其小试样品的性能在可靠、安全、稳定及耐老化等方面都达到令人满意的程度。目前该产品已被应用于外包装、票证防伪以及红外传感器等高新技术领域。

纳米塑料

所谓“纳米塑料”，是指无机填充物以纳米尺寸分散在有机聚合物本体中形成的有机/无机纳米复合材料。纳米塑料所用的原料是“蒙脱土”，是中国丰产的一类天然粘土矿物，是一种层状硅酸盐。对塑料进行填充改性，可以提高塑料的力学性能，还可以开发各种功能塑料，如导电塑料、磁性塑料、抗降解塑料、抗紫外耐老化塑料等。在塑料中均匀分散无机纳米材料所制成的纳米塑料，具有优异的物理力学性能、强度高、耐热性好、密度较低、透明度良好和光泽度较高等特点。

虽然纳米塑料的使用性能有了很大的提高，但从外观上看，纳米塑料跟普通塑料没有什麽差别。因为纳米分散后，它的尺寸跟可见光的波长差不多，因此纳米塑料通常也是无色透明的，少量显示乳白色，但并不影响其使用。另外纳米无机粒子添加量很小，一般为2%~5%，仅为普通无机填料添加量的1/10左右，因而纳米塑料的密度几乎不变或增加很小，不会因密度提高而增加塑料加工的成本，也不会因填料过多而导致其它性能下降。由于纳米粒子的尺寸小，成型加工和回收时几乎不发生断裂破损，具有良好的可回收性。纳米塑料的制备流程并不复杂，将普通塑料的加工工艺稍加改进便可进行生产，因此与普通塑料相比，纳米塑料具有更好的性能价格比。

聚脂PET纳米塑料，具有优良的阻隔性、快速结晶性能和优良的熔体强度与稳定性，可代替价格昂贵的聚二甲酸乙二醇酯（PEN）树脂。而且符合食品包装要求，可直接用来吹制啤酒、化妆品的包装瓶。PET瓶常用于灌装液体物品（如可乐、果汁、汽水等），普通PET的耐热性能较差，不能进行热灌装，并且对氧气和二氧化碳气体的阻隔性也不够好。纳米PET瓶克服了这些缺点，可以直接灌装较热的食用液体，也能包装啤酒、农药和其它物品。纳米PET比玻璃轻得多，不易破碎，即使在发生爆炸时危险性也较小，便于运输、储藏，还可以经高温巴氏消毒后重新使用，避免了玻璃瓶生产、垃圾处理过程中的环境污染。目前纳米PET与纳米尼龙的三层复合材料已用于制备耐热性能和气体密封性能要求高的啤酒、果汁包装瓶。 (待续)

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