納米纖維素在包裝材料中的運用

張媛媛

（鄭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 450121）

包裝行業(yè)的發(fā)展需要立足環(huán)保的大環(huán)境，選擇更加科學(xué)、有效的包裝材料尤為重要。隨著科技發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)納米纖維素在包裝材料中發(fā)揮著重要作用，可以提高包裝質(zhì)量，并且能夠滿足環(huán)保的需求。納米纖維素可以改變材料多種性能，越來越多的研究者積極深入地發(fā)掘納米纖維素的更多優(yōu)勢特點，實現(xiàn)包裝材料的改進和發(fā)展。納米纖維素運用于包裝材料中，可以實現(xiàn)真正的自然降解，提高了包裝的安全性，也不會對環(huán)境造成污染。

一、納米纖維素簡述

納米纖維是指直徑為納米尺度而長度較大的具有一定長徑比的線狀材料，它的制造方法很多且用途廣泛，尤其在包裝材料的發(fā)展中具有重要的應(yīng)用價值。纖維素的來源渠道很豐富，是由植物經(jīng)過光合作用而產(chǎn)生的，具有非常高的應(yīng)用價值。纖維素在光合作用下每年都可以產(chǎn)生億萬噸，可供人們使用，它的作用豐富而價位低廉，受到越來越多人的青睞。納米纖維素顧名思義就是對纖維素采用了多種技術(shù)手段，主要包括物理技術(shù)、化學(xué)技術(shù)等對纖維素進行解離，最后形成了納米纖維素這一生物質(zhì)材料。物理技術(shù)可以進行納米纖維素的制備，這個過程通常要消耗較大量的能源，不會產(chǎn)生廢液?；瘜W(xué)技術(shù)主要用于纖維素的制取，容易對整個環(huán)境產(chǎn)生一些不良的影響，會在制備中產(chǎn)生較多廢液。目前應(yīng)用較多的方法就是合成法，能夠在納米纖維素制備過程中盡可能地減少廢液，達到綠色環(huán)保的目的，促進工業(yè)化生產(chǎn)的實現(xiàn)。

二、納米纖維素應(yīng)用于包裝材料對其性能的影響

探究納米纖維素在包裝材料中應(yīng)用的性能影響，發(fā)揮更多納米纖維素的應(yīng)用潛能，為我國包裝材料行業(yè)的發(fā)展做出貢獻。

（一）納米纖維素對包裝材料力學(xué)性能的影響

納米纖維素可以很好地提升符合材料的力學(xué)性能，比麻纖維的機械性能要高，具有增強劑的作用。納米晶體纖維素能夠與其他材料混合，形成滲透網(wǎng)絡(luò)，進而提高復(fù)合材料的機械性能。有研究發(fā)現(xiàn)，納米晶體纖維素加入殼聚糖中比其他材料的抗張強度要高，能夠達到最佳力學(xué)性能，斷裂伸長率有所下降。因此，將納米纖維素運用于包裝材料中，可以很好地提高材料的受力程度。還有一種新興的環(huán)?？山到獠牧暇褪蔷廴樗幔≒LA），有研究發(fā)現(xiàn)，聚乳酸可以影響棒狀納米微晶纖維素（CW）的表面粗糙度，能夠提高復(fù)合材料的撓曲強度。棒狀納米微晶纖維素加入乙烯一醋酸乙烯共聚物中，可以發(fā)現(xiàn)其能夠使彈性模量升高，且可以提高復(fù)合材料的機械性能。此外，聚乙烯醇（PVA）與棒狀納米微晶纖維素混合，可以做成膜劑的功效，能夠增強復(fù)合膜的拉伸強度。

（二）納米纖維素對包裝材料阻隔性能的影響

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我們將納米纖維素運用在包裝材料中，由于納米纖維素的長徑比大，所以能夠提升復(fù)合材料的阻隔性能。納米纖維素可以在一些材料中形成高度纏繞的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可以起到更好的阻隔性。納米纖維素的種類較多，有實驗表明在紙表面上涂微纖化纖維素（MFC），能夠提升紙的阻隔性能。我們通過環(huán)境掃描電子顯微鏡進行觀察，能夠發(fā)現(xiàn)微纖化纖維素能夠減少基本材料的多孔性，能夠形成密實的結(jié)構(gòu)，進而提高了材料的阻隔性能。另外，納米纖維素在不同濕度條件下，在材料中運用的透氧率也有差別。在相對濕度高的情況下，微纖化纖維素比其他高分子薄膜相比，價格相差不大，且具有很低的透氧率；在相對濕度低時，微纖化纖維素的透氧率明顯增長，導(dǎo)致阻隔性能降低。經(jīng)過對納米纖維素的層層沉積，可以發(fā)現(xiàn)涂覆后納米結(jié)構(gòu)具有十分明顯的優(yōu)點，透明度高且阻隔性能較強。通過觀察納米原纖化纖維素（NFC）和納米黏土雜化膜制成的薄膜，發(fā)現(xiàn)雜化薄膜中形成了珍珠層狀分層結(jié)構(gòu)，透氧率要高于純納米纖維素薄膜。因此，納米纖維素如果能夠均勻分布在混合材料中，是能夠提高材料阻隔性的，形成高強度、高柔韌的包裝材料。另外，使用不同油度的醇酸樹脂和納米纖維素涂覆在紙和紙板上，可以發(fā)現(xiàn)紙和紙板的透濕性降低，提高了包裝材料的阻隔性。也就是說，水蒸氣可以更好地在非晶區(qū)擴散，進而能夠提升復(fù)合材料的結(jié)晶度，使得透濕性降低，涂覆納米纖維素和醇酸樹脂還能夠提高紙板表面的光滑度。

（三）納米纖維素在其他領(lǐng)域的應(yīng)用

微纖化纖維素（MFC）在活性包裝的研究發(fā)展中具有重要應(yīng)用空間，其固定性非常好，還可以被應(yīng)用于藥物的包裹中。微纖化纖維素作為活性包裝的基體具有實用價值，能夠有效控制藥物成分的緩慢釋放。在紙上涂覆納米多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的納米纖維素，可以發(fā)現(xiàn)與其混合在一起的咖啡因能夠完全釋放，而且還能夠延長時長。MFC的納米多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)在活性包裝的發(fā)展中一直發(fā)揮著重要作用，被應(yīng)用于包裝材料中能夠有效做到抑菌的作用，可以很好地保護鮮度，在一定程度上能夠延長包裝內(nèi)物品的保質(zhì)期，受到社會的青睞。納米纖維素在各個領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，推動著包裝材料的發(fā)展，為社會發(fā)展做出很大貢獻。目前以淀粉為基體的生物質(zhì)復(fù)合材料應(yīng)用比較廣泛，但是實際中發(fā)現(xiàn)增塑淀粉的物理性能有些欠佳。有研究發(fā)現(xiàn)，通過棒狀納米微晶纖維素（CW）及納米淀粉顆粒的運用，可以對淀粉進行改性，能夠有效增強淀粉鏈的強度，使復(fù)合材料出現(xiàn)新的衍射峰。

三、納米纖維素在包裝材料中的運用成果

納米纖維素在包裝材料中的使用范圍很廣，我們通過科學(xué)的研究和分析，能夠發(fā)現(xiàn)更有效的應(yīng)用方法。將納米纖維素應(yīng)用于包裝材料中，能夠增強包裝材料的質(zhì)量，有助于推動包裝材料行業(yè)整體高效率發(fā)展。

（一）納米纖維素基氣凝膠材料

隨著科技發(fā)展，人們不斷研發(fā)出更有實用價值的納米纖維素，納米纖維素基氣凝膠材料已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于包裝制作中。通過對納米纖維素進行三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)構(gòu)造，接著實施復(fù)合材料的生物質(zhì)聚合，最后得到納米纖維素基氣凝膠材料。這種材料屬于納米纖維素的重要功能性，可以自然降解，其具有顯著的生物相容性的作用。納米纖維素基氣凝膠材料的種類較多，有些氣凝膠材料的導(dǎo)熱系數(shù)比較低，比較靈活可以進行彎曲，呈半透明的狀態(tài)。這類氣凝膠材料的優(yōu)勢比較多，被應(yīng)用于包裝材料中具有較強的疏水性，還具有抵御紫外線、灰塵、潮濕等功能。納米纖維素基氣凝膠材料極大地提高了包裝材料的性能，如果遇到一些外部環(huán)境的干擾，一般不會導(dǎo)致性能降低。

（二）納米纖維素基吸附材料

納米纖維素基吸附材料在包裝材料中具有較強的吸附性，并能夠消除氣味，達到更高的應(yīng)用價值。納米纖維素與吸附劑相復(fù)合，形成的包裝薄膜雖然達不到更強的厚度，卻十分的堅韌且撓曲性也較高，可以滿足力學(xué)強度的要求。納米纖維素基吸附材料可以很好地控制氣味，可以應(yīng)用于一些具有氣味的產(chǎn)品上，可以提高儲藏及運輸效果。在有水的狀態(tài)下，納米纖維素基吸附材料基本上還能保持良好的狀態(tài)，可以讓人們不會嗅到硫醇的濃度，這種材料是活性包裝材料的重要選擇。

（三）納米纖維素微膠囊

納米纖維素已經(jīng)被研發(fā)和應(yīng)用于包裝材料中，人們不斷發(fā)現(xiàn)納米纖維素的更多作用，根據(jù)不同包裝的需求，研究出各種種類的包裝材料，以滿足社會發(fā)展需求。我們對納米纖維素的技術(shù)應(yīng)用要不斷完善，從整體上提升復(fù)合制備的性能，達到更優(yōu)質(zhì)的應(yīng)用效果。納米纖維素微膠囊具有較強的氧氣阻隔能力，在實際中發(fā)揮著重要的應(yīng)用價值，具有致密的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，一直受到包裝材料制作者的青睞。納米纖維素微膠囊在干燥的條件下，可以提高保質(zhì)期，能夠很好地保護氧敏感分子，將其運用于活性包裝中，提高了包裝的可調(diào)節(jié)性。

綜上所述，隨著科技的發(fā)展和社會環(huán)境的要求，我們對于包裝材料的制作和應(yīng)用必須重視有效性，提高環(huán)境保護的意識。納米纖維素一直對包裝材料有巨大貢獻，能夠?qū)崿F(xiàn)材料的多樣化發(fā)展，是一種生物質(zhì)材料，自身具有較大的環(huán)保優(yōu)勢。納米纖維素與復(fù)合材料的融合，可以提升納米纖維素的應(yīng)用優(yōu)勢，進而提高材料的性能和質(zhì)量，將其運用于包裝材料中能夠達到更理想的效果。我們需要不斷優(yōu)化對納米纖維素在包裝材料中運用的研究，站在發(fā)展的眼光去思考，進而實現(xiàn)大批量的生產(chǎn)，并能夠降低生產(chǎn)成本。