摘要：包裝材料學(xué)是材料學(xué)和包裝行業(yè)交叉的一門(mén)學(xué)科，同時(shí)也是一門(mén)新興的產(chǎn)業(yè)，針對所屬行業(yè)特點(diǎn)，作者就包裝功能材料作相應闡述，從當今各種功能材料的分類(lèi)，性能，功能劃分等方面入手，總體介紹包裝功能材料的特點(diǎn)，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(wèn)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(lái)的一門(mén)材料分支，也可以描述成對材料的一種分類(lèi)，所謂功能材料就是指某種具備特殊性能的材料劃分，既可以依據所屬材料門(mén)類(lèi)定義，也可以根據材料應用領(lǐng)域來(lái)劃分；也就是說(shuō)功能材料是以它的主觀(guān)和客觀(guān)屬性來(lái)具體定義。舉個(gè)例子：陶瓷在它發(fā)明之初是作為容器材料應用的，它的功能特點(diǎn)限于隔阻性好，剛度好，穩定性好。但是現在陶瓷應用在機械制造業(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(dòng)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(lái)越多的用于其他零件制造。事實(shí)上對功能材料的定義源于貝爾實(shí)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)功能及其相互轉化的功能被用于非結構目的的高技術(shù)材料。”

回到我們的主題上來(lái)，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(shí)際生產(chǎn)過(guò)程，就分門(mén)別類(lèi)使用了各種功能材料，例如食品包裝廣泛使用無(wú)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(zhù)材料工業(yè)的迅速發(fā)展，越來(lái)越多的新材料被制造出來(lái)，并具備著(zhù)以前的材料無(wú)法迄及的優(yōu)異性能，就以包裝材料而言，就有復合軟包裝材料，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(lái)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(guān)物體交界的過(guò)渡區域，是一種典型的介觀(guān)系統。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(huì )出現極其特有的四大效應：①小尺寸效應或稱(chēng)體積效應；②表面效應與界面效應；③量子尺寸效應；④宏觀(guān)量子隧道效應。由于以上四個(gè)效應，納米材料呈現如下性能：①高強度和高韌性；②高熱膨脹系數、高比熱和低熔點(diǎn)；③異常的導電率和磁化率；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(lái)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(guò)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、爆炸燒結法等�；瘜W(xué)制備納米微粒的過(guò)程通常包含著(zhù)基本的化學(xué)反應，在反應過(guò)程中物質(zhì)之間的原子進(jìn)行組織排列，決定著(zhù)物質(zhì)的存在形態(tài)�；瘜W(xué)法主要有氣相化學(xué)反應法、沉淀法、水熱合成法、噴霧熱導法、溶膠－凝膠法、r射線(xiàn)輻照法、相轉移法等。在此基礎上，考慮納米復合材料的制備工藝我們能利用的有五種：

納米復合材料的制備方法：

（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（扦層復合技術(shù)）。

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

首先我們來(lái)看納米包裝的定義。納米包裝的定義：盡管目前尚無(wú)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(jìn)行納米合成、納米添加、納米改性，使其具備納米結構、尺度、特異功能的包裝新物性的總稱(chēng)。納米包裝具備四個(gè)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�；蚓�體與其他包裝材料合成或添加制成的納米復合包裝材料的體系。

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(guò)程中的運動(dòng)狀態(tài)和規律，納米包裝物的物性功能變化的規律與制備技術(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(jìn)及創(chuàng )造新的包裝技術(shù)和裝潢技術(shù)，縮短現有包裝企業(yè)與納米包裝的工程化、產(chǎn)業(yè)化和商品化的進(jìn)程。
如此來(lái)看，納米包裝的前景必將廣闊無(wú)限了。綜觀(guān)現在納米包裝應用，不外乎以下幾類(lèi)。

1．納米復合包裝材料

隨著(zhù)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，促進(jìn)了納米包裝技術(shù)的發(fā)展。由納米材料復合而成的納米包裝材料就成了我們所需要的一類(lèi)高新材料。就包裝領(lǐng)域而言，近幾年來(lái)，國外研究得最多的納米復合材料是聚合物基納米復合材料（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(huì )使材料的拉伸強度提高到470Mpa，從而大大拓展其用途，亦節省了稀缺資源。

2．納米抗菌包裝材料

納米抗菌包裝材料已成為熱門(mén)話(huà)題。日本在包裝材料中添加一種新型無(wú)機抗菌劑，在聚烯烴薄膜中加入抗菌劑和增效劑制成的。目前應用較廣的是抗菌薄膜。純天然的基礎材料在納米技術(shù)的改造下，能夠發(fā)揮出驚人的殺菌效果，抗菌、無(wú)菌包裝，能使菌體變性或沉淀，一旦遇到水，便會(huì )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(shí)間等一些重要參數。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(chēng)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）界面結構，其低凹的表面可使吸附氣體原子、分子穩定存在，在宏觀(guān)表面上相當于有一層穩定的氣體薄膜，使油或水無(wú)法與材料的表面直接接觸，從而使材料的表面呈現超常的雙疏性。這時(shí)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已在軍事上有所應用，借助于傳統的涂覆技術(shù)添加少量的納米鈦與樹(shù)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(wú)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(shí)以上，其發(fā)光強度和維持時(shí)間是傳統熒光材料的30倍以上，且材料本身無(wú)毒、無(wú)害、不含任何放射性元素，其穩定性和耐候性?xún)?yōu)良。并可無(wú)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(chǎng)的高性能防偽及包裝膜產(chǎn)品，市場(chǎng)潛力極大，設備成本與投資適中。

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率，由于具有非常大的長(cháng)度－直徑比，可以制造出任何復雜形狀的零件，還是復合包裝材料的增強纖維。