納米復(fù)合包裝材料的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)與前景

摘 要：隨著材料科學(xué)的不斷進(jìn)步，人們?cè)诓牧涎芯可弦呀M(jìn)入納米級(jí)水平，納米復(fù)合包裝材料的應(yīng)用，賦予包裝材料更多的特殊功能或特性。文章就納米復(fù)合材料的特點(diǎn)以及在食品包裝上的應(yīng)用，對(duì)其保鮮、抗菌、阻隔等性能進(jìn)行研究，同時(shí)對(duì)該材料的安全性能進(jìn)行一定的評(píng)價(jià)。

關(guān)鍵詞：納米復(fù)合包裝材料；應(yīng)用優(yōu)勢(shì)；安全性；研究；應(yīng)用進(jìn)展

前言

納米包裝材料通常是指利用納米技術(shù)對(duì)材料進(jìn)行納米級(jí)的合成、改性、添加，使材料具備某一功能或特性的一種包裝材料。經(jīng)過合成、改性、添加后的材料分別稱為復(fù)合、改性、純納米包裝材料。文章所提的復(fù)合包裝材料是采用納米顆粒和其他材料進(jìn)行復(fù)合制作出來(lái)的新型材料。目前國(guó)內(nèi)外主要的研究是聚合物的納米復(fù)合材料，也就是將納米材料通過超微粒子或10nm級(jí)的分子水平融入到高柔性的聚合物內(nèi)形成的材料。目前常用聚合物有PP、PE、PVC、PET、PA、LCP等，常用納米顆粒有金屬氧化物、金屬以及無(wú)機(jī)聚合物等。目前多種復(fù)合材料在食品包裝上得到了廣泛應(yīng)用，得到了很好的應(yīng)用效果。

1 納米復(fù)合包裝材料的特點(diǎn)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，包裝材料的制造技術(shù)與實(shí)際應(yīng)用也取得了巨大的突破，目前通過在傳統(tǒng)制造工藝中添加納米顆粒，可以得到納米復(fù)合包裝材料，不僅使傳統(tǒng)的包裝材料在質(zhì)量及功能上有了顯著的提升，同時(shí)也促進(jìn)了制造工藝的發(fā)展。納米技術(shù)作為一種先進(jìn)的技術(shù)手段，通過與傳統(tǒng)的包裝材料制造技術(shù)相結(jié)合，通過將納米技術(shù)的優(yōu)越性能在材料包裝制造中予以體現(xiàn)，尤其是納米顆粒的屬性特征，不僅結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，同時(shí)可塑性較強(qiáng)，使得新型包裝材料韌性較強(qiáng)，增加了新型包裝材料的可靠性，擴(kuò)大了包裝材料的使用范圍，促進(jìn)了制造業(yè)的發(fā)展。另外，納米技術(shù)具有較強(qiáng)的清潔功能，不僅生產(chǎn)工藝不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生危害，同時(shí)納米技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)重復(fù)利用的功能。因此，將納米技術(shù)與傳統(tǒng)包裝制造技術(shù)相結(jié)合，使得新型包裝材料具有可降解的功能，不僅減少了對(duì)環(huán)境的破壞，同時(shí)也增加了資源的利用率，符合我國(guó)生態(tài)發(fā)展的要求。另外，納米復(fù)合包裝材料密度較強(qiáng)，能夠有效的阻擋細(xì)菌的侵入，避免細(xì)菌的滋生，同時(shí)還具有保鮮的特點(diǎn)[1]。

2 納米復(fù)合包裝材料的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1 食品保鮮包裝上的應(yīng)用

第一，納米銀材料，果蔬食品在成熟后會(huì)釋放乙烯，在對(duì)其包裝時(shí)，會(huì)造成乙烯濃度增加，這會(huì)加速果蔬食品的腐爛，導(dǎo)致產(chǎn)品品質(zhì)降低，造成經(jīng)濟(jì)損失，而當(dāng)前時(shí)期所利用乙烯吸收劑對(duì)食品進(jìn)行保鮮，不能取得較好的效果。在運(yùn)用納米銀包裝材料能夠提升果蔬的保鮮效果，在包裝材料中添加納米級(jí)的銀粉，可以催化乙烯進(jìn)行氧化，來(lái)對(duì)乙烯含量進(jìn)行降低，從而達(dá)到保鮮目的。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)研究表明，PE/Ag2O材料制成的包轉(zhuǎn)材料對(duì)水果的保鮮效果很好，而且其納米銀存在穩(wěn)定，可以安全的用于果蔬保鮮[2]。第二，納米分子篩材料，由于其具有較高的比表面積以及多孔結(jié)構(gòu)，擁有選擇透過性，使其成為很好的氣調(diào)包裝材料，可用于食品保鮮。應(yīng)用納米分子篩材料對(duì)水果保鮮進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可以很好的抑制果樹的呼吸作用，從而達(dá)到對(duì)果樹的保鮮，延長(zhǎng)了果蔬的保鮮時(shí)間。第三，納米TIO2材料，納米二氧化鈦具有殺菌、自清潔、阻隔性好、吸收紫外線等特性，納米二氧化鈦可將果蔬中的乙烯氧化為水和二氧化碳，從而延長(zhǎng)保鮮時(shí)間[3]。目前國(guó)內(nèi)外大量公司的包裝材料均添加有Ag或ZnO的納米顆粒，使包裝材料擁有殺菌能力，從而提高食品的保鮮時(shí)間。

2.2 食品阻隔包裝上的應(yīng)用

包裝阻隔性是指對(duì)于二氧化碳、氧氣等氣體的阻隔性以及對(duì)水蒸氣的阻隔性。納米聚合物/蒙脫土復(fù)合材料擁有極強(qiáng)的阻隔性，這是因?yàn)槊擅撏羷冸x后與薄膜方向平行，使黏土片層對(duì)液體或氣體的阻礙能力得到了提升，使氣體或液體通過膜的路徑被大大的演唱，使其滲透率被很好的降低。經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)研究表明，含有納米材料的復(fù)合包裝材料與不含納米材料的包轉(zhuǎn)材料進(jìn)行對(duì)比，復(fù)合包裝材料的氣體阻隔性得到了明顯的提高，對(duì)水蒸汽的透過率降低約為50%。目前國(guó)際上對(duì)于如何改進(jìn)聚對(duì)PET內(nèi)的納米材料組分，使其更加適合于啤酒或其他食品包裝對(duì)氣體阻隔的需求，是當(dāng)前時(shí)期聚對(duì)PET包裝材料的一個(gè)研究方向。有的技術(shù)對(duì)于耐受紫外線的能力有著很大的提高，有的技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)涂層水分離，材料回收便利，成為了良好的綠色包裝[4]。美國(guó)和韓國(guó)均有公司將MMT-多層聚合物包裝薄膜運(yùn)用到對(duì)啤酒以及碳酸飲料的包裝中，以此來(lái)對(duì)啤酒或飲料中的CO2阻礙擴(kuò)散和防止O2的進(jìn)入，從而保證食品的風(fēng)味以及延長(zhǎng)保質(zhì)期。

2.3 食品抗菌包裝上的應(yīng)用

納米復(fù)合材料是一類有著極強(qiáng)抑菌能力的新型包裝材料，由于其自身具有抗菌性能，可以保證包括真菌、細(xì)菌、酵母菌、藻類甚至病毒等的繁殖與生長(zhǎng)水平處于相對(duì)較低的狀態(tài)。利用納米復(fù)合材料制作的各類制品，擁有自潔衛(wèi)生功能，可以很好地放置微生物的傳播。當(dāng)前時(shí)期使用較廣的抑菌薄膜便是以聚烯烴薄膜為基礎(chǔ)，對(duì)其添加納米級(jí)無(wú)機(jī)抑菌劑以及增效劑。借助重金屬離子以及光催化作用來(lái)使微生物蛋白質(zhì)發(fā)生變形和沉淀。同時(shí)在實(shí)際生產(chǎn)過程中不需要對(duì)工藝、設(shè)備進(jìn)行改變，只需在原工藝的基礎(chǔ)上向其添加規(guī)定量的無(wú)機(jī)納米抗菌劑便可生產(chǎn)。經(jīng)過大量研究性試驗(yàn)表明，在聚合物中添加銀系抗菌劑或ZnO納米粒子可以有效地提高抗菌性能，雖然添加銀系抗菌劑的材料的機(jī)械強(qiáng)度以及透氣性有所減低，但是可以滿足生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)以及性能要求[5]。

3 安全性分析

由于納米顆粒具有較強(qiáng)的清潔功能，且無(wú)毒無(wú)害，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，密度較強(qiáng)，能夠有效的隔絕細(xì)菌，延長(zhǎng)食物的保質(zhì)期，因此，納米復(fù)合包裝材料在食品包裝方面有著廣泛的應(yīng)用，主要起到了食品保鮮、食品密封以及食品抗菌的作用。以納米涂炭技術(shù)為核心的新型包裝材料能夠在食品包裝的表面形成一層聚合物積層，能夠有效的加強(qiáng)對(duì)事物氣體的密封，同時(shí)也有效的阻擋了外界氣體對(duì)食物的影響，由于納米技術(shù)具有可降解的性能，因此，以納米涂炭技術(shù)為核心的新型包裝材料能夠?qū)崿F(xiàn)綠色包裝。無(wú)機(jī)納米抗菌技術(shù)具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，使得以無(wú)機(jī)納米抗菌技術(shù)為核心的新型包裝材料具有較強(qiáng)的殺菌、抑菌的效果，如抗菌薄膜等，不僅能夠有效的抑制細(xì)菌的滋生，還可以隔絕紫外線，在食品抗菌方面有著重要的應(yīng)用。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著科技的不斷進(jìn)步的，使得納米材料所具有的高強(qiáng)度、高穩(wěn)定性以及諸多新特性，在食品包裝領(lǐng)域上得到了很好的應(yīng)用。在今后的發(fā)展將會(huì)有更多的納米級(jí)的材料被應(yīng)用于更多的領(lǐng)域，來(lái)對(duì)人們的生活方式以及環(huán)境加以改變。所以，納米包裝材料有著非常廣闊的發(fā)展與應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1]陳志昌，陳思浩，王繼虎，等.石墨烯納米復(fù)合材料在光催化應(yīng)用中的研究進(jìn)展[J].材料導(dǎo)報(bào)，2015，10（19）：146-151.

[2]丁琪，李明熹，楊芳，等.含銀微納米復(fù)合材料在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的研究進(jìn)展[J].中國(guó)材料進(jìn)展，2016，1（1）：10-16+48.

[3]楊陽(yáng)，張琳琳，趙聰.食品包裝中納米復(fù)合材料的應(yīng)用[J].中國(guó)包裝工業(yè)，2016，2（2）：21.

[4]劉紅宇，鄭英麗，彭淑鴿，等.PVA/石墨烯復(fù)合材料研究進(jìn)展[J].化工新型材料，2014，11（11）：1-3.

[5]商明慧，陳強(qiáng)，陳春英.包裝材料及食品中納米材料的檢測(cè)與表征技術(shù)[J].生態(tài)毒理學(xué)報(bào)，2013，6（6）：824-838.