納米復合包裝材料的應用優勢與前景

摘 要：隨著材料科學的不斷進步，人們在材料研究上已近進入納米級水平，納米復合包裝材料的應用，賦予包裝材料更多的特殊功能或特性。文章就納米復合材料的特點以及在食品包裝上的應用，對其保鮮、抗菌、阻隔等性能進行研究，同時對該材料的安全性能進行一定的評價。

關鍵詞：納米復合包裝材料；應用優勢；安全性；研究；應用進展

前言

納米包裝材料通常是指利用納米技術對材料進行納米級的合成、改性、添加，使材料具備某一功能或特性的一種包裝材料。經過合成、改性、添加后的材料分別稱為復合、改性、純納米包裝材料。文章所提的復合包裝材料是采用納米顆粒和其他材料進行復合制作出來的新型材料。目前國內外主要的研究是聚合物的納米復合材料，也就是將納米材料通過超微粒子或10nm級的分子水平融入到高柔性的聚合物內形成的材料。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、金屬以及無機聚合物等。目前多種復合材料在食品包裝上得到了廣泛應用，得到了很好的應用效果。

1 納米復合包裝材料的特點

隨著科學技術的不斷發展，包裝材料的制造技術與實際應用也取得了巨大的突破，目前通過在傳統制造工藝中添加納米顆粒，可以得到納米復合包裝材料，不僅使傳統的包裝材料在質量及功能上有了顯著的提升，同時也促進了制造工藝的發展。納米技術作為一種先進的技術手段，通過與傳統的包裝材料制造技術相結合，通過將納米技術的優越性能在材料包裝制造中予以體現，尤其是納米顆粒的屬性特征，不僅結構穩定，同時可塑性較強，使得新型包裝材料韌性較強，增加了新型包裝材料的可靠性，擴大了包裝材料的使用范圍，促進了制造業的發展。另外，納米技術具有較強的清潔功能，不僅生產工藝不會對環境產生危害，同時納米技術還可以實現重復利用的功能。因此，將納米技術與傳統包裝制造技術相結合，使得新型包裝材料具有可降解的功能，不僅減少了對環境的破壞，同時也增加了資源的利用率，符合我國生態發展的要求。另外，納米復合包裝材料密度較強，能夠有效的阻擋細菌的侵入，避免細菌的滋生，同時還具有保鮮的特點[1]。

2 納米復合包裝材料的應用優勢

2.1 食品保鮮包裝上的應用

第一，納米銀材料，果蔬食品在成熟后會釋放乙烯，在對其包裝時，會造成乙烯濃度增加，這會加速果蔬食品的腐爛，導致產品品質降低，造成經濟損失，而當前時期所利用乙烯吸收劑對食品進行保鮮，不能取得較好的效果。在運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的銀粉，可以催化乙烯進行氧化，來對乙烯含量進行降低，從而達到保鮮目的。經過實驗研究表明，PE/Ag2O材料制成的包轉材料對水果的保鮮效果很好，而且其納米銀存在穩定，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構，擁有選擇透過性，使其成為很好的氣調包裝材料，可用于食品保鮮。應用納米分子篩材料對水果保鮮進行實驗，可以很好的抑制果樹的呼吸作用，從而達到對果樹的保鮮，延長了果蔬的保鮮時間。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，從而延長保鮮時間[3]。目前國內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間。

2.2 食品阻隔包裝上的應用

包裝阻隔性是指對于二氧化碳、氧氣等氣體的阻隔性以及對水蒸氣的阻隔性。納米聚合物/蒙脫土復合材料擁有極強的阻隔性，這是因為蒙脫土剝離后與薄膜方向平行，使黏土片層對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。經過大量的實驗研究表明，含有納米材料的復合包裝材料與不含納米材料的包轉材料進行對比，復合包裝材料的氣體阻隔性得到了明顯的提高，對水蒸汽的透過率降低約為50%。目前國際上對于如何改進聚對PET內的納米材料組分，使其更加適合于啤酒或其他食品包裝對氣體阻隔的需求，是當前時期聚對PET包裝材料的一個研究方向。有的技術對于耐受紫外線的能力有著很大的提高，有的技術可以實現涂層水分離，材料回收便利，成為了良好的綠色包裝[4]。美國和韓國均有公司將MMT-多層聚合物包裝薄膜運用到對啤酒以及碳酸飲料的包裝中，以此來對啤酒或飲料中的CO2阻礙擴散和防止O2的進入，從而保證食品的風味以及延長保質期。

2.3 食品抗菌包裝上的應用

納米復合材料是一類有著極強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、細菌、酵母菌、藻類甚至病毒等的繁殖與生長水平處于相對較低的狀態。利用納米復合材料制作的各類制品，擁有自潔衛生功能，可以很好地放置微生物的傳播。當前時期使用較廣的抑菌薄膜便是以聚烯烴薄膜為基礎，對其添加納米級無機抑菌劑以及增效劑。借助重金屬離子以及光催化作用來使微生物蛋白質發生變形和沉淀。同時在實際生產過程中不需要對工藝、設備進行改變，只需在原工藝的基礎上向其添加規定量的無機納米抗菌劑便可生產。經過大量研究性試驗表明，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械強度以及透氣性有所減低，但是可以滿足生產標準以及性能要求[5]。

3 安全性分析

由于納米顆粒具有較強的清潔功能，且無毒無害，結構穩定，密度較強，能夠有效的隔絕細菌，延長食物的保質期，因此，納米復合包裝材料在食品包裝方面有著廣泛的應用，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，能夠有效的加強對事物氣體的密封，同時也有效的阻擋了外界氣體對食物的影響，由于納米技術具有可降解的性能，因此，以納米涂炭技術為核心的新型包裝材料能夠實現綠色包裝。無機納米抗菌技術具有較強的穩定性，使得以無機納米抗菌技術為核心的新型包裝材料具有較強的殺菌、抑菌的效果，如抗菌薄膜等，不僅能夠有效的抑制細菌的滋生，還可以隔絕紫外線，在食品抗菌方面有著重要的應用。

4 結束語

隨著科技的不斷進步的，使得納米材料所具有的高強度、高穩定性以及諸多新特性，在食品包裝領域上得到了很好的應用。在今后的發展將會有更多的納米級的材料被應用于更多的領域，來對人們的生活方式以及環境加以改變。所以，納米包裝材料有著非常廣闊的發展與應用前景。

參考文獻

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