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包装与纳米技术下

2021-07-23 来源:云南机械信息网

包装与纳米技术(下)

3.取代传统化学颜料生产高级印刷油墨

早在1994年美国的马萨诸塞州XMX公司就已申请并获得了一项用于生产印刷油墨的、颗粒均匀的纳米微粒的专利。该公司正准备设计制造一套商业化的生产系统,不再依靠化学颜料,而是选择适宜的纳米微粒来得到各种颜粒,以生产高级印刷油墨。纳米技术为生产高档印刷油墨创造了条件。

4.使易脆而无毒的包装容器赋予了韧性

陶瓷容器与玻璃容器是两大传统的包装容器,由于它们具有无毒、密封和表面光洁等优点,已在包装产业中占有重要的地位,只因它们有易脆不便搬运的缺点,而今已被部分金属包装所取代。近些年来,西欧、美国、日本等国家研制纳米技术,将纳米微粒加入陶瓷或玻璃中,得到了富有韧性的陶瓷或玻璃材料。例如英国把纳米氧化铝与二氧化锆进行混合,在实验室已获得高韧性的陶瓷材料。又如,日本将氧化铝纳米颗粒加入到普通玻璃中,明显改变了玻璃的脆性。这些技术的突破,使为陶瓷和玻璃增韧而奋斗将近一个世纪的科学家们见到了希望,也为我们重振陶瓷包装与玻璃包装产业带来了新的希望。

5.使防伪包装进入一个崭新阶段

纳米材料具有优越的敏感性,在温敏、气敏、湿敏等方面具有广阔的应用前景,它在防伪包装上加以利用与开发,将会使防伪包装技术进入一个崭新的阶段。

可以利用纳米微粒的敏感性,分别制取温(热)敏材料、气敏材料和湿敏材料,然后用作防伪包装。

一般金属微粒是黑色,具有吸收红外线等特点,而且表面积巨大,表面活性高,对周围环境敏感(温、热、光、湿度等)。因此,当把具有这些特性的纳米微粒加入包装材料中,或制成涂料或上光剂涂布于材料表面,用于产品包装。人们在选择商品时便可通过热度、光线或湿度加以鉴别,从而达到防伪目的。这也就是说利用纳米技术可实现色彩防伪、理化效应防伪等目的。

6.使保鲜包装效果更佳和工艺简单化

目前,研究和开发的保鲜包装效果不佳且工艺十分复杂,在包装操作和贮运过程中相对成本较高。采用纳米技术后,这些问题将迎刃而解。

我们在研究果蔬新鲜食品的保鲜包装时发现,有一种加速果蔬变质腐烂的气体物质,这种气体物质就是乙烯。在保鲜包装中,果蔬释放出乙烯,当乙烯达到一定浓度后,果蔬会加速腐烂,因此,在保鲜包装中应设法加入乙烯吸收剂,以减少包装中的乙烯含量而提高保鲜效果和延长货架寿命。但试验表明,目前所寻找到的乙烯吸收剂效果不理想,从而使得保鲜包装的研究遇到了难题。而正好纳米级Ag粉具有对乙烯氧化的催化作用,也就是纳米Ag粉可作为乙烯氧化的催化剂。在保鲜包装材料中加入纳米Ag粉,便可将果蔬食品释放出的乙烯加速氧化,减少乙烯含量,从而达到良好的保鲜效果。用作氧化催化剂的纳米微粒主要有Fe3O4、Fe2O3、Co3O4、NiO以及Pt、Rh、Ag、Pd等。

利用纳米技术制作的包装容器具保洁杀菌保鲜功能。例如纳米TiO2在可见光的照射下对碳氢化合物有催化作用,利用这一效应可在玻璃、陶瓷等材料表面涂覆一层纳米TiO2,可产生很好的保洁杀菌作用,日本在这方面已做了成功的实验。只要在玻璃、陶瓷材料表面涂上薄薄一层纳米TiO2,任何粘污在其表面的物质包括油污、细菌等在光的照射下由TiO2的催化作用,使这些碳氢化合物质进一步氧化而变成气体或者很容易被擦掉的物质,同时有明显的杀菌作用。

7.纳米技术可使塑料类包装材料性能大大提高

纳米微粒对紫外线有吸收能力。塑料包装制品在紫外线照射下很容易老化变脆,如果在塑料包装材料表面涂上一层含有纳米微粒的透明涂层,这种涂层在300~400nm范围有很强的紫外线吸收性能,这样就可以防止塑料包装的老化,而大大增加塑料包装的用途(如外包装、大型设备的裹包等)和寿命。

目前对紫外线吸收好的包装材料有两种。一种是30~40nm的TiO2纳米粒子的树脂膜;另一种是Fe2O3纳米微粒的含醇树脂膜。前者对400nm波长以内的紫外线光有极强的吸收能力,而后者对600nm波长以内的紫外线光有良好的吸收能力。纳米技术的这种光吸收材料将成为传统包装材料良好替代产品,为包装材料的改性和功能保护创造了技术条件。

8.使包装容器的加工性能大大提高

我国各类饮料及食品包装用的金属罐,国产材料一直存在着韧性差和延展性差,加工易于产生裂纹等技术问题,使得我们很多金属包装容器(罐、盒、桶、筒等)所用原材料需要进口。如果采用纳米技术后,在制罐金属材料中加入纳米微粒,可使其韧性和延展性大大提高,使包装容器的成形加工工艺大大减化,并提高其可靠性和成品率。

四、思考与建议

目前纳米技术正处于重大突破的前期,它的未来及其作用和影响已被人们发现并为之震惊,现已引起全球的关注。

纳米技术的前景正如美国IBM公司首席科学家埃姆斯创(Amstrong)所说的:“正象70年代微电子技术产生了信息革命一样,纳米科学技术将成为下一世纪信息时代的核心”。我国著名科学家钱学森也预言“纳米和纳米以下的结构是下一阶段科技发展的一个重点,会是一次技术革命,从而将是21世纪又一次产业革命。”人们不难预料,纳米技术将成为21世纪科学的前沿和主导科学。

有关纳米技术的基础研究,我国在某些方面已处于国际领先水平。作为我们包装领域更多的是应用纳米技术、开发纳米包装技术与纳米包装材料。过去我们包装工业的一些先进设备、先进材料、先进技术,很大部分依靠进口,自己没有多少叫得响的技术。纳米技术的出现,为我们的包装工业和技术创新带来了机遇,相关组织和部门应成立纳米包装技术与材料的攻关机构,以加快技术创新的进程。

整个包装产业的重点是包装材料与包装技术。纳米技术在包装中的应用研究尚处空白,在即将加入WTO的今天与未来,谁要在这方面下功夫,谁就能占领21世纪包装领域的“制高点”,就会在未来的竞争中处于优势。

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