新型包装材料

新型包装材料

1. 聚乳酸

聚乳酸(PLA)是以有机酸乳酸为原料生产的新型聚酯材料，性能胜于现有塑料聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等材料，被产业界定为新世纪最有发展前途的新型包装材料，是环保包装材料的一颗明星，在未来将有望代替聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等材料用于塑料制品，应用前景广阔。?

聚乳酸得优点主要有以下几方面：?

（1）生物可降解性良好。聚乳酸使用后能被自然界中微生物完全降解，最终生成二氧化碳和水，不污染环境，对保护环境非常有利。?

（2）机械性能及物理性能良好。聚乳酸适用于吹塑、热塑等各种加工方法，加工方便，应用十分广泛。可用于加工从工业到民用的各种塑料制品、包装食品、快餐饭盒、无纺布、工业及民用布。进而加工成农用织物、保健织物、抹布、卫生用品、室外防紫外线织物、帐篷布、地垫面等等，市场前景十分看好。?

（3）相容性与可降解性良好。聚乳酸在医药领域应用也非常广泛，如可生产一次性输液用具、免拆型手术缝合线等，低分子聚乳酸作药物缓释包装剂等。?

聚乳酸生产是以乳酸为原料，传统的乳酸发酵大多用淀粉质原料，目前美、法、日等国家已开发利用农副产品为原料发酵生产乳酸，进而生产聚乳酸。?

美国LLC公司生产聚乳酸工艺为：玉米淀粉经水解为葡萄糖，再用乳酸杆菌厌氧发酵，发酵过程用液碱中和生成乳酸，发酵液经净化后，用电渗析工艺，制成纯度达99.5％的L-乳酸。由乳酸制PLA生产工艺有：(1)直接缩聚法，在真空下使用溶剂使脱水缩聚。(2)非溶剂法，使乳酸生成环状二聚体丙交酯，在开环缩聚成PLA。?

美国一家研究所研制成功把制乳酪后的废弃土豆转化为葡萄糖糖浆，再用细菌发酵成含乳酸酵液，经电渗析分离、加热使水分蒸发，得到可制薄膜与涂层的聚乳酸，可作保鲜袋及代替有聚乙烯和防水蜡的包装材料。?

法国埃尔斯坦糖厂与一所大学研制出用甜菜为原料，先分解成单糖，发酵生产乳酸，再用化学方法将乳酸聚合为聚乳酸，也可利用工业制糖工序的下脚料贫糖液来生产聚乳酸，生产成本大幅度下降。?

日本钟纺公司以玉米为原料发酵生产聚乳酸，利用聚乳酸制成生物降解性发泡材料。其过程是在聚乳酸中混入一种特殊添加剂，对其分子结构进行控制，使之变为易发泡的微粒，再加入用碳水化合物制成有机化合物发泡剂，在成型机中成型、经高压水蒸气加热成发泡材料。该材料的强度压缩应力、缓冲性、耐药性等与聚苯乙?

烯塑料相同，经焚烧后不污染环境，还可肥田。? 2. .树脂基复合材料

以树脂为基体假如各种纤维、粒装或薄膜进行复合的高分子复合材料种类繁多。诸如加入导电性纤维复合成导电功能材料、吸波功能材料，加入陶瓷、玻纤和碳纤复合增强材料，或者不同树脂薄膜多层复合成为复合材料等等，其应用领域十分广泛；增强纤维复合型中就有30多种纤维常用。在包装中已获得广泛应用的主要有机层复合、共挤复合、混合复合等类型的复合材料。

树脂基复合材料的发展趋势：一是改善复合工艺、提高复合材料性能和功能；二是选择适当的材料和最佳工艺以降低复合材料成本；三是研制开发新品种，如正在研制的结构化材料、功能化材料、分子复合材料、生态复合材料等等。 3. 金属基复合材料

金属基复合材料具有比较高的强度、模量高、高温性能好，导电导热性能好，特别适用于航空与其他工业部门。金属基复合技术进步很快，方法多种。因此用于复合的金属主要是Ti、Ni、Cu、Pb、Ag，特别是轻金属基Al、Mg、Ti等。复合材料有金属、非金属及其他化合物等。 4. 生物高分子材料

生物高分子材料已进入实验性阶段，如人造血管、人造心脏、人造瓣膜、人工肺、人工腮、人造骨骼等等。生物高分子材料在包装中的应用日益扩大，例如微生物（细菌）塑料，生物降解塑料、生光双解型塑料都是当今包装世界的热门话题。 5. 有机硅及氟系材料

硅系高分子材料是21世纪的新材料。目前在分子设计与分子结构控制的基础上探讨脱氟缩合、氢化硅烷甲基化合等合成反应，开发分子多元化功能材料，研制高档复合膜化设备的光电子功能材料。（有机硅是一种性能优秀的生态材料（Ecomaterials）,主要用于航空航天、汽车、建筑、生物工程和其他高技术领域。下阶段目标是提高分子设计和合成技术，实现有机硅功能化、高分子合成及材料制备技术的最佳化。

氟系材料在包装中应用有良好的进展。例如：PTFE的高强度、功能化、高稳定性，PEA的热稳定性，PVDF的功能薄膜。此外，压电性、防静电性、耐辐射、耐磨性好的氟系高分子已问世。 6. 新型塑料及塑料合金

在中国主要开发了聚砜、聚苯硫醚、聚醚醚酯、聚酸压胺和聚芳酯等工程塑料，应用较好。国外聚碳酸酯、聚酯、聚酚胺、聚甲醛仍占主流。其中聚碳酸酯发展最快。工程塑料主要研究改性和应用，合金化技术、复合技术和加工技术。塑料合金主要研究合金化技术中的互穿网络、接枝共聚与嵌段共聚，分子复合技术，反应挤出、相互共混和物理混炼。

在国外，PBT、PET合金发展最快，特别在汽车与自动化设备以及电子方面应用日益广泛。

主要有PBT/ABS、PBT/PC、PBT/有机硅、PBT/PPE、PBT/PET、PBT塑料合金用于制造特种高强度包装容器的报道，而美国的PET合金（LCP10%）性能优于PET许多，也在包装中开始应用。 7. 金属箔材及异型材

由于薄化技术的发展，金属箔材种类大有增加，主要品种有金箔、铜箔、铝箔、Be箔、Ta箔、Ag箔、Zn箔、铁箔，以及Ni-CR等各种合金箔材。金属箔材的发展方向有三种：超长、超级薄、超级极薄；多孔穴化；复合化。

异型材发展也很迅速，各种异型（如复杂的蜂窝型）材均可生产，异型材正向薄型化、轻量化、功能化方向发展。异型材特别是纸制蜂窝型材料，在包装领域中也有少量应用，且前景看好。 8. 功能性高分子材料

功能性高分子材料的新品种主要有几大类：1）电功能高分子如导电材料2）光功能分子如光导材料、梯度折射率高分子3）化学功能如催化材料、吸附材料4）磁功能如磁性高分子材料5）机械功能如传质功能材料中的分离膜、富氧膜高分子材料6）生物功能如生物医用高分子材料、生物降解材料（热收缩薄膜）、耐热高分子材料、热敏变色材料7）智能高分子材料（如聚砒咯、聚暧吩、聚苯胺）等等。 9. 表面改性材料

现代改性材料种类繁多，有金属的、非金属的、陶瓷的、塑料的及多元复合物。包装工业使用的表面改性新材料要相对多一些。例如，为了改善包装塑料薄膜的缩合性能，采用真空气相沉积（PVD）技术在塑料表面\涂镀\一层极薄的铝膜，以及硅氧化物膜等；利用激光扫描对塑料薄膜进行处理；采用咯酸监钝化技术对电解铁箔进行表面改性，强化材料性能等等。而这两种趋势还将继续下去。 10. 有机光电子材料

光电子有机高分子材料新研制的品种有：有机光色高分子材料、非线性光学材料、光敏折变材料、偏光高分子材料、选择头光、选择透光高分子材料、光电转化功能材料，压电功能高分子材料等等。非线性光学聚合物（NLO），梯度折射率高分子（如甲基苯烯酸酯类，苯甲酸乙烯酯类等）亦有长足的进展。因此有机光电子材料在特种包装中的应用很有潜力。 11. 纳米包装材料

纳米包装材料是今年来比较热的研究方向，是一种新兴的包装材料，主要有纳米复包装材料、聚合物基复合包装材料、纳米型抗菌包装材料。目前，研究最多的纳米复合包装材料是聚合物基纳米复合材料（PNMC），它的可塑性、耐磨性、硬强度等性能都有明显的提高和增强；在聚合物基纳米复合包装材料中，聚合物层状无机纳米复合包装材料，由于扦层技术的突破而获得了迅速发展，部分研究成果已经开始进入

产业化或因有极大产业化应用前景而倍受关注；对于纳米无机抗菌包装材料，它具有明显的特点：抗菌能力长效、抗菌性能广谱、杀抑率优异、抗云剂对人畜安全、抗菌制品理化性能稳定、抗菌剂成本低等。 12. 新型食品包装材料：

食品包装是食品生产的一个重要组成部分。绝大多数的食品，只有经过包装后，才算完成它的生产过程，才能进入流通和消费领域。食品包装是实现食品的商品价值和实用价值并增加商品价值的一种手段。

在食品包装业上，新的产品和新的材料及方法正在创造新的局面。下面就介绍几种国内外新型包装材料。

（一）俄罗斯开发出杀菌食品袋

俄罗斯实用生物技术研究院最近开发出了可吸水杀菌,并能多次使用的食品包装袋。俄专家将脱水的酸化物、多种矿物盐和酶添加到包装材料的聚合物中。富含这些物质的包装袋内表面可吸收多余水分,杀灭细菌,从而改善了包装袋的内部环境。为使新型包装袋能够被反复使用,俄专家还向包装材料中加入了特殊的酶。用这种材料制成的一个包装袋可以在一个特定工序中反复使用9次。该包装可适用于奶酪、香肠等容易变质的食品。

（二）塑料食品包装新品种

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CT环保型复合塑料

CT是一种环保型塑料,用CT塑料制作的器皿,表面上与其他食品包装容器无多大差别,但内在质量却大有改变。据专家介绍,这种塑料是在聚丙烯塑料中充入大约一半数量的滑石粉,进行共混而制成的新型复合材料。CT不仅耐最温,还有一个突出的优点,就是功能与泡沫塑料制品相仿,而其体积只相当于后者的1/4。这样在回收时避免了因体积庞大而产生的诸多麻烦,并为消除对环境的负面影响创造了极有利的条件,CT可望使这种情况得到一定程度的缓解。 ?

木粉塑料包装袋

近期日本科技人员用松木开发出一种木粉塑料包装材料,通过从木粉中取出多元醇,然后与异氰酸酯发生反应,从而生成聚氨酯。这种木粉塑料抗热能力极强,而且可被生物分解,可用于制作耐热型包装袋等。 ?

纤维素基完全生物降解塑料

天然高分子纤维素与淀粉一样,系非热塑性材料,不能用常规加工方法加工;其应用也须进行改性,破坏纤维素的氢键,使纤维素分子上的羟基发生反应,得到纤维素的衍生物,再与未经改性的纤维素或原淀粉等共混,制得性能各异的降解塑料,加工成力学性能好、生产成本低、降解速度快的各种制品或膜材,用于食品、日用品的包装。日本四国工业试验所开发的以乙酰多糖和纤维素为主要成分的降解塑料,用于包装材料已接近实用化。我国汕头绿恒实业公司开发的以稻壳为原料的一次性餐具,已初步具备工业化规模生产能力,其一次性包装容器,特别是供超市使用的食品包装器具等产品,已试销日本、美国等地。 ?

淀粉基完全生物降解塑料

淀粉基完全生物降解塑料是目前研究发展快,产业化成果多,有望继续降低成本的材料。未来在包装材料领域中,特别是在一次性塑料包装制品市场中将占一席之地。由于淀粉分子链中含有大量羟基,极易吸水;羟基的相互作用形成微晶结构,与非极性树脂相容性差,因此,淀粉在应用前必须进行变性处理,使其产物上带上疏水基团,这样既可降低淀粉的吸水率,又可改善与PO系列高聚物的相容性。美国、德国、意大利等发达国家先后推出完全生物降解的淀粉基复合材料商品化产品,并已在食品包装、餐具、缓冲材料中得到应用。美国伊利诺斯州大学的科研人员开发成功的玉米淀粉塑料,可以加工成快餐饭盒等食品包装容器。由于这种塑料对人体无毒无害,用后在水和细菌作用下迅速分解为含氮物质,可作肥料使用。美国农业部今后将在国内推广使用这种塑料包装材料,取代石油塑料制品,以减少或消除“白色污染”。德国BATTELLE研究所的改良青豌豆高直链淀粉,可直接用常规成型方法加工,其膜透明、柔软、性能与PVC膜相似,在生物活性环境中可完全分解。我国近年来在这方面的研究也取

得了十分可喜的进展,江西省科学院应化所采用4种不同工艺对淀粉进行分子结构无序化处理,制得热塑性淀粉并加工成膜、片,可用于一次性塑料包装材料。武汉远东绿世界生产的淀粉基生物降解塑料,目前

正采用这种塑料建设一次性餐具产业化基地,产品的热性能、保温性能和形状稳定性均可满足包装及使用要求。经国家环境测试中心检测表明,10天左右可降解90%以上,一个月内可完全降解。

（三）新型包装膜--高隔氧收缩膜

美国一家公司研制成一种用特殊方法制成的高隔氧收缩膜,具有防水滴形成功能。它和水平式填装封口机配套使用,封口机将收缩膜送入一个圆筒内,把物料包住,然后沿管的纵向将膜封住。管内有充气枪,可注入一至三种混合气体,再将膜加热,使其收缩,最后沿横向封住袋口。曾用一种对氧气敏感的香肠做试验:在这种包装中,充以70%的氮气和30%的二氧化碳,其货架保鲜期可达30天。在冷藏条件下,包装袋内的含氧量低于0.4%,从而使肉的颜色和风味长期保持不变。

（四）硅膜塑料薄膜

在食品包装材料中，美国和日本新近推出了一种新型食品包装材料--硅膜塑料薄膜，受到食品业界的重视和好评。硅膜俗称玻璃膜,在塑料薄膜或硬塑料上覆盖一层极薄的硅膜，它对空气和水的阻隔保护性能近似多层结构的塑料包装，如铝箔复合膜或其它金属复和膜等，在保存期内用来包装食品，两者也详尽；但是，与单层塑料薄膜相比，硅膜塑料薄膜包装食品的保存期可长3到20倍。

在硅膜塑料薄膜中，塑料只需单层，硅膜也非常薄，整个薄膜可以完全回收利用。目前推出的硅膜塑料薄膜，透明度提高，内状物清晰可见，且质地结实，耐高温杀菌，同时，由于内部无金属曾，故可直接放入微波炉中加热。

(五)可食性食品包装

该包装技术采用人体能消化吸收的蛋白质和淀粉为基本原料，只造成不影响食品风味的看不见的包装薄膜。

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美国用大豆提炼的蛋白质制造出类似塑料的物质，作为食品包装材料，替代过去以石油为原料合成的塑料。这种制作技术是将大豆浸泡、磨碎后分离出蛋白质，再将蛋白质溶液烘干，除去其中的水分，然后用这种蛋白粉于其他成分及添加剂混合，制成可食性薄膜或涂层，用于食品包装，他们具有良好的强度、弹性和防潮性。 ?

日本最近研究出良种可食性包装纸，一种使用淀粉作原料，添加其他可食性的物质加工成包装纸;另一种是用脱乙酰壳多糖作原料，加工成包装纸。用这两种包装包装快餐面、调味品等，可以直接放入锅内烹调，而不需要将包装纸袋除去。

13. 纸浆模塑

纸浆模塑工业在一些较发达的国家已有八十多年的发展历史，目前在加拿大、美国、英国、法国、丹麦、荷兰、日本、冰岛、新加坡等国家，纸浆模塑工业已有相当的规模，我国的纸浆模塑工业起步较晚，1993年开始，由于世界加工业的东移，来华外企出口产品要求使用环保包装，纸浆模塑制品开始向电子器件、家用电器、仪器仪表、五金工具、通讯器材、食品、药品、化妆品、玩具、农产品、日用品、灯饰等工业制品的内衬防震包装发展。在对被包装物的缓冲防护性能上，在一定范围内完全可以与白色泡沫塑料（EPS）相媲美，且价格低于EPS内衬包装，很快被市场接受。?

纸浆模塑工业品内衬防震包装制品产业是最近几年才迅速发展，以其良好的防震性能、“废物”利用，可回收、易分解、无污染的环保优势和成本低于传统包装（EPS）泡沫塑料的成本优势，深受在华外资、合资企业和国内出口企业的青睐。纸浆模塑工业包装行业发展迅速，目前开发的产品已达1000多种，涉及家用电器、通讯器材、电脑配件、五金工具、玩具、陶瓷、玻璃器皿、灯饰、食品、药品、化妆品、农产品等诸多行业。?

目前，欧洲、美国、日本、韩国、澳洲等地区和国家均立法禁止泡沫（EPS）包装的工业产品进口，或者提高几倍的环保税来限制和淘汰泡沫塑料包装材料作为包装的产品进口，形成所谓的“绿色贸易壁垒”。 据有关部门统计，由于没有绿色包装“护照”，全国每年有74亿美元的商品出口受阻。我国于2002年2月7日提请全国人大常委会审议的清洁生产促进法草案规定：如果企业生产、销售的是被列入强制回收目录的产品和包装物(其中包括泡沫塑料包装品)，则应在产品和包装物使用后进行回收，如果企业拒不回收，可处以10万以下的罚款，情节严重者给予停业。 如企业的产品是出口去欧洲、美国、日本等地的，若其

所用包装仍采用EPS，则需向其进口国海关缴纳昂贵的环保费，有的甚至是产品价值的100%，因而近几年来，国内市场对EPS的环保型替代品有着十分迫切的要求 。

随着世界经济的不断发展，人们环保意识的加强以及各国环保措施的完善和加强，保护资源与环境，创造良好的生存和发展空间，是实施可持续发展、实现全球经济良好发展的基本战略！使用绿色环保包装，将是全球性的必然趋势，而纸浆模塑制品以其良好的使用性能尤其是优良的环保特性，必将成为一种为社会接受的新型绿色包装材料！

纸浆模塑制品是以纸箱边角料、新闻纸、白色纯木浆等为原料，经过碎浆并调配成一定浓度的浆料，在特制的模具上经真空吸附成型，再经过干燥而成不同种类和用途的内衬体包装制品。这种包装制品，具有与包装物外型相吻合的几何形状和良好的防震、防冲击、防静电、防腐保护效果，经各项物理指标测试，其性能和功效足以替代并优于发泡致辞苯乙稀（EPS）、PS和PVC包装制品，并且在防震功能、环保、价格及防静电等指标和功能上占据优势。广泛适用于电子、家电、工业仪表、机械零部件、电工工具、电脑、家电、玻璃、陶瓷和农产品等行业的内衬包装上。 14. 珍珠棉

珍珠棉一种具有高强缓冲、抗震能力环保发泡包装材料,它柔韧、质轻，富有弹性，能通过弯曲来吸收和分散外来的撞击力，达到缓冲的效果。同时珍珠棉具有保温、防潮、隔热、隔音、防摩擦、抗老化、耐腐蚀等一系列优越的使用特性。加入静电剂的粉红色珍珠棉，具有显着的防静电性能。珍珠棉除用于包装外，广泛适用于木地板防潮、高档家具、家用电器、仪器仪表、工艺礼品、木制品、玻璃陶瓷品的包装、衣鞋、手袋旅游箱包内衬、同时还能用于、建筑机电工程.防水.大型道路.桥梁.各种特殊管道保温等领域。 15. 瓦中瓦

随着人们环保意识的增强，越来越重视对环保包装材料的研究和开发，以纸代木节木、以纸代塑就是其中一类。瓦楞纸板是目前市场上使用较多的纸质包装材料，瓦楞纸板在包装材料中起着非常重要的作用。除其重量轻、价格低、便于机械化生产和可以回收再生等特点外，它还具有良好的抗弯刚度及优良的力学性能，在包装材料领域中占有很大的比重。 “瓦中瓦”是以普通瓦楞纸板(二层、三层、五层、七层)作面里，又在两层面里纸板之间设有瓦楞纸板和纸管的优良结构，大大增加了纸板的强度。经测试，与普通瓦楞纸板相比较，多项物理指标超过几倍，甚至于十几倍。与此同时，抗压、防震性能接近于木板，而缓冲性能优于木板。“瓦中瓦”由于结构上的特点，充分利用了多方位支撑的力学原理，以高强度瓦楞纸板，经独特工艺变形排列，以最佳的力学结构整合成型，由它做成的包装箱的六个面形成强有力的管桩矩阵，能有效地防止箱内物品的破损，特别是对体积较大、重量稍重、易碎、怕压的产品更能体现出它的优越性。由于“瓦中瓦”是全纸质的包装材料，同样保留了普通瓦楞纸板防震性好、易制作、可印刷、重量轻、缓冲性能好、可回收再生等优点，还可以通过调整夹心层厚薄、夹心层的几何形状，来调整改变瓦楞纸板的强度和弹性(缓冲性能)，能有效地替代木质材料和EPS缓冲衬垫材料。 与此同时， “瓦中瓦”纸板由于其有很好的平压和抗弯强度，若与纸管连接做成有腿托架时，亦可替代水托架，便于机械化搬运操作。 “瓦中瓦”包装箱由于结构紧凑、无缝、无钉、可折叠易成型，不仅降低了综合包装成本30％左右，而且提高了包装箱的美观和整体性，将是大型家用电器、机电设备等较为理想的环保包装材料和包装容器。 16. 木塑复合材料

木塑复合材料是以废旧塑料、木粉为原料，按一定比例混合，并添加特制的助剂，经高温、挤压、成型等工艺制成的一种新型复合材料。其性能优良、用途广泛、利于环保，并有广阔的发展远景，值得大力研发推广。

木塑复合材料的加工工艺：

木塑材料的技术特点是把两大类差异较大的不同材料相互混合在一起，即将木材塑料合二为一成复合材料。

木粉作为塑料的一种有机填料，具有来历广泛、价格低廉、密度低、绝缘性好等许多其他无机填料所无法相比的优良性能。但它并没有像无机填料那样得到广泛应用，主要原因在于：一是与基体树脂的相容性较差；二是在熔隔的热塑性塑猜中分离效果差，造成活动性差和挤出成型加工困难。由于木粉中