摘要：包裝材料學(xué)是材料學(xué)和包裝行業(yè)交叉的一門學(xué)科，同時也是一門新興的產(chǎn)業(yè)，針對所屬行業(yè)特點，作者就包裝功能材料作相應(yīng)闡述，從當(dāng)今各種功能材料的分類，性能，功能劃分等方面入手，總體介紹包裝功能材料的特點，前景以及相關(guān)產(chǎn)業(yè)背景，積極探索其發(fā)展方向，就我國的包裝材料產(chǎn)業(yè)遇到的問題諸如：環(huán)保，效益，產(chǎn)業(yè)水平等作一定的探討。

關(guān)鍵詞：包裝功能材料

功能材料是伴隨工業(yè)化革命誕生出來的一門材料分支，也可以描述成對材料的一種分類，所謂功能材料就是指某種具備特殊性能的材料劃分，既可以依據(jù)所屬材料門類定義，也可以根據(jù)材料應(yīng)用領(lǐng)域來劃分；也就是說功能材料是以它的主觀和客觀屬性來具體定義。舉個例子：陶瓷在它發(fā)明之初是作為容器材料應(yīng)用的，它的功能特點限于隔阻性好，剛度好，穩(wěn)定性好。但是現(xiàn)在陶瓷應(yīng)用在機械制造業(yè)中，更多地利用了它硬度高，耐高溫，耐磨損的特色功能，在已經(jīng)投入生產(chǎn)的發(fā)動機制造技術(shù)中，陶瓷被用于汽缸，活塞，軸承等高溫，高磨損的環(huán)境，并越來越多的用于其他零件制造。事實上對功能材料的定義源于貝爾實驗室，1965年J.A.Morton博士提出了功能材料的定義即：“具有優(yōu)良的電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、聲學(xué)、力學(xué)、化學(xué)和生物學(xué)功能及其相互轉(zhuǎn)化的功能被用于非結(jié)構(gòu)目的的高技術(shù)材料。”

回到我們的主題上來，包裝功能材料就是在產(chǎn)品包裝工藝中，使用的具有特殊功能的材料，具體到包裝實際生產(chǎn)過程，就分門別類使用了各種功能材料，例如食品包裝廣泛使用無毒，遮光，易降解的材料；而在航運業(yè)中則廣泛采用耐腐蝕，強度高，剛度高的工程塑料等作為首選材料。

今天，隨著材料工業(yè)的迅速發(fā)展，越來越多的新材料被制造出來，并具備著以前的材料無法迄及的優(yōu)異性能，就以包裝材料而言，就有復(fù)合軟包裝材料，保鮮包裝材料，阻隔性包裝材料，分解性包裝材料等等。近年來納米技術(shù)的發(fā)展同樣在包裝材料行業(yè)引起巨大革新，我們知道：納米材料(nanomaterial)一般是指尺寸在1-100nm之間的粒子，是處在原子簇和宏觀物體交界的過渡區(qū)域，是一種典型的介觀系統(tǒng)。將普通材料制成納料量級后，納米材料具有卓越的光、力、聲、電、熱、磁、投射、吸收等敏感的特殊功能，它就會出現(xiàn)極其特有的四大效應(yīng)：①小尺寸效應(yīng)或稱體積效應(yīng)；②表面效應(yīng)與界面效應(yīng)；③量子尺寸效應(yīng)；④宏觀量子隧道效應(yīng)。由于以上四個效應(yīng)，納米材料呈現(xiàn)如下性能：①高強度和高韌性；②高熱膨脹系數(shù)、高比熱和低熔點；③異常的導(dǎo)電率和磁化率；④極強的吸波性；⑤高擴散性。正是因為這些原因，使得納米材料在包裝行業(yè)得以迅猛發(fā)展。

首先，我們來看納米材料的制備技術(shù)納米材料的制備方法包括：物理法和化學(xué)法。物理制備方法主要涉及到蒸發(fā)、熔融、凝固、形變和粒徑縮減等物理變化過程，具體包括粉碎法、蒸發(fā)凝聚法、離子濺射法、冷凍干澡法、電火花放電法、爆炸燒結(jié)法等。化學(xué)制備納米微粒的過程通常包含著基本的化學(xué)反應(yīng)，在反應(yīng)過程中物質(zhì)之間的原子進行組織排列，決定著物質(zhì)的存在形態(tài)�；瘜W(xué)法主要有氣相化學(xué)反應(yīng)法、沉淀法、水熱合成法、噴霧熱導(dǎo)法、溶膠－凝膠法、r射線輻照法、相轉(zhuǎn)移法等。在此基礎(chǔ)上，考慮納米復(fù)合材料的制備工藝我們能利用的有五種：

納米復(fù)合材料的制備方法：

（1）高能球磨法；

（2）燃燒合成法；

（3）化學(xué)氣相沉積法（CVD）；

（4）熔融共混法；

（5）扦入法（扦層復(fù)合技術(shù)）。

如此一來我們就能得到納米復(fù)合材料了，那么納米復(fù)合材料究竟有什么樣的用途呢？

首先我們來看納米包裝的定義。納米包裝的定義：盡管目前尚無納米包裝的準確定義，但從納米科學(xué)的角度出發(fā)，納米包裝是反映使用納料材料、納米技術(shù)對包裝產(chǎn)品進行納米合成、納米添加、納米改性，使其具備納米結(jié)構(gòu)、尺度、特異功能的包裝新物性的總稱。納米包裝具備四個要素、納米包裝材料要素、納米包裝容器要素、納米包裝技術(shù)要素、納米包裝信息要素。

納米包裝材料：就是指分散相尺寸為1-100nm納米顆粒或晶體與其他包裝材料合成或添加制成的納米復(fù)合包裝材料的體系。

納米包裝研究的對象和任務(wù)是：研究納米包裝物在物流過程中的運動狀態(tài)和規(guī)律，納米包裝物的物性功能變化的規(guī)律與制備技術(shù)；

研究納米包裝與多學(xué)科的關(guān)系，從而提出全新的包裝概念，改進及創(chuàng)造新的包裝技術(shù)和裝潢技術(shù)，縮短現(xiàn)有包裝企業(yè)與納米包裝的工程化、產(chǎn)業(yè)化和商品化的進程。
如此來看，納米包裝的前景必將廣闊無限了。綜觀現(xiàn)在納米包裝應(yīng)用，不外乎以下幾類。

1．納米復(fù)合包裝材料

隨著21世紀包裝對特種功能需求的增加，諸如防殉爆包裝、防電磁包裝、迷彩包裝、高阻包裝、隱身包裝、防雷達包裝等要求的出現(xiàn)，促進了納米包裝技術(shù)的發(fā)展。由納米材料復(fù)合而成的納米包裝材料就成了我們所需要的一類高新材料。就包裝領(lǐng)域而言，近幾年來，國外研究得最多的納米復(fù)合材料是聚合物基納米復(fù)合材料（PNMC）。例如在高分子聚合物中加入10％的納米TLCP（熱致液晶聚合物）就會使材料的拉伸強度提高到470Mpa，從而大大拓展其用途，亦節(jié)省了稀缺資源。

2．納米抗菌包裝材料

納米抗菌包裝材料已成為熱門話題。日本在包裝材料中添加一種新型無機抗菌劑，在聚烯烴薄膜中加入抗菌劑和增效劑制成的。目前應(yīng)用較廣的是抗菌薄膜。純天然的基礎(chǔ)材料在納米技術(shù)的改造下，能夠發(fā)揮出驚人的殺菌效果，抗菌、無菌包裝，能使菌體變性或沉淀，一旦遇到水，便會對細菌發(fā)揮更強的傷力。且吸附能力強、摻透力也很強，多次洗滌后也還有較強的抗菌作用。

3．納米型功能（智能）包裝材料

目前研制的納米型功能、智能包裝材料，通常是用光電、溫敏、濕敏等功能材料與包裝材料復(fù)合制成的，它可以識別和指示包裝空間的溫度、濕度、壓力以及密封的程度、時間等一些重要參數(shù)。這是一種很有發(fā)展前景的功能包裝材料，有防止變色型、防銹型、防霉型、保鮮型，通常制成功能袋或片材。適用于高檔包裝和軍品包裝。

4．納米涂層材料

（1）二元協(xié)同納米界面材料是力求將二元協(xié)同推廣到納米界面，研討新型界面物性，超雙疏界面物性材料（或稱超雙親納米材料），其基本原理是在特定的表面上建造納米尺寸幾何形狀互補的（如凸與凹相間）界面結(jié)構(gòu)，其低凹的表面可使吸附氣體原子、分子穩(wěn)定存在，在宏觀表面上相當(dāng)于有一層穩(wěn)定的氣體薄膜，使油或水無法與材料的表面直接接觸，從而使材料的表面呈現(xiàn)超常的雙疏性。這時水滴或油滴與界面的接觸角趨于最大值。在包裝材料領(lǐng)域，紙張制品、紙箱、薄膜等也都獲得奇異的超疏水、超疏效果。

（2）完全的納米涂覆材料現(xiàn)已在軍事上有所應(yīng)用，借助于傳統(tǒng)的涂覆技術(shù)添加少量的納米鈦與樹脂化合后生成全新涂層，使其功能得到升級，耐腐蝕、耐海水、耐高溫、抗氧化和抗老化性。提高硬度、減少摩擦形成的自潤滑性，還可以產(chǎn)生抗菌、保潔效果。

5．納米粘合劑和密封膠

粘合劑和密封膠是包裝領(lǐng)域中的重要產(chǎn)品，使用范圍很廣。國外已將納米SiO2作為添加劑加入到粘合劑和密封膠中，使粘合劑的粘結(jié)效果和密封膠的密封性都大大提高，其作用機理是在納米SiO2的表面包覆一層有機材料，使之具有親水性。

6．納米基板包裝材料

飲料罐所用鐵板已經(jīng)經(jīng)歷了馬口鐵（鍍錫）、無錫鋼板（TFS）的發(fā)展歷程，目前已發(fā)展到所謂第三代納米級材料，為了改善TES的焊接密封性能，如今研制成功第三代超微米錫TES板材，納米錫粒直徑為100nm，鍍錫量100mg/m2，體積率＜12％，鍍錫體積和用量大為減少，新板材既安全且性能又好，容易加工成型，操作參數(shù)范圍放寬，特別是焊接密封性提高，使其成為高級金屬罐板材。例如焊接電流范圍寬達300-600A，使其更適于制作飲料包裝容器。

7．納米發(fā)光材料與防偽印刷

（1）新型納米發(fā)光材料，經(jīng)幾分鐘的光照就能在黑暗中自行發(fā)光12－24小時以上，其發(fā)光強度和維持時間是傳統(tǒng)熒光材料的30倍以上，且材料本身無毒、無害、不含任何放射性元素，其穩(wěn)定性和耐候性優(yōu)良。并可無限次循環(huán)使用。

（2）采用美國新型寬幅激光全息防偽及包裝膜材料與制造技術(shù)，研發(fā)及工業(yè)生產(chǎn)適合中國市場的高性能防偽及包裝膜產(chǎn)品，市場潛力極大，設(shè)備成本與投資適中。

8．納米包裝機械零件與器件

碳納米管還具有高的機械強度和高的熱導(dǎo)率，由于具有非常大的長度－直徑比，可以制造出任何復(fù)雜形狀的零件，還是復(fù)合包裝材料的增強纖維。