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传统包装材料的纳米改性技术(下)

五、纳米改性材料的主要制备方法

由于纳米粒子之间的自聚现象严重，直接使用纳米粒子及其具有的共混复合方法难以达到制备纳米改性材料的目的，因此，纳米改性材料的制备方法一直是纳米技术应用开发的一个重要课题。目前，有机与无机纳米复合材料的试验制备方法主要有插层复合法、溶液－凝胶法和无机超微粒分散法。

插层复合法。按照有机高聚物插入无机物层间的方法不同，又分为单体插入－原位聚合法和有机高聚的熔融直接插入法。

单体插入－原位聚和法。先将有机高聚物单体和层状无机物一起加入到某溶剂中，经充分搅拌，使两者均匀分散在溶液中，并实现层间插入。

高聚物熔融直接插入。将层状无机物和高聚物混合，再将混合物加热到软化点以上，实现高聚物插入层状无机物层间。前两种方法都必须有合适的溶剂以满足更高的行业环保强迫标准才能实现，但许多有机一无机插层型体系难以找到合适的溶剂，采用该方法则可能实现。

溶胶－凝胶法。其基本原理是易于水解的金属化合物（无机盐或金属醇盐）在某种溶剂中与水发生水解反应，再聚合，逐渐凝胶化。关键是获得高质量的深胶和凝胶，形成无定形络结构，再经干燥、烧结等后处理，制出纳米改性材料。溶胶－凝胶法的最大优点是可以在反应早期控制材料的表面和界面，防止分相聚集，无机纳米相与有机相之间有共价键相连，其缺点是成本高。超微无机粒子直接分散法。其原理是采用化学改性方法处理纳米粒之间表面，避油船免冲突；对测力有些讲如用离子连接有机表面活性剂，降低其亲水性，防止聚集，使其更好地被聚合物单体浸润。该表面活性剂含有硝酰基，对一些可引发游离基聚合，聚合物便可在表面活性剂分子上不断增长，使纳米粒子渐渐分散，最后形成分散良好的纳米复合材料。

六、纳米材料改性技术在改进传统包装材料的应用实例

纳米材料加入高聚物中，可使高分子材料的性能得到很大提高，是制备高性能、高功能复合材料的重要手段之一。纳米材料具有许多新奇的特性，它在塑料中的应用不仅仅是增强作用，而且还可赋予基体材料其它新的性能。如由于粒子尺寸较小厚膜电路，透光率好，将其加入塑料中可以使塑料变得很致密。特别是半透明的塑料薄膜、添加纳米材料后不但透明度得到提高，韧性、强度也有所改善，且防水性能大大增强。

对塑料的增韧增强作用。塑料的增韧增强改性方法较多，传统的方法有共混、共聚、使用增韧剂等。无机填料填充基体，通常可以降低制品成本，提高刚性、耐热性和尺寸稳定性，由此导致体系冲击强度均有所改善，但断裂伸长率仍有所下降。而纳米技术的出现为塑料的增韧、增强改性提供了一种全新方法和途径。纳米粒子表面活性中心多，可以和基体紧密结合，相容性比较好，当受外力时，粒子不易与基体脱离。而且因为应力场的相互作用，在基体内产生很多的微变形区，吸收大量的能量，这也就决定了基能较好的传递所承受的外应力，并能引发基体屈服，消耗大量的冲击能，从而达到同时增韧和增强的作用。

国内扬子石化研究院研制成功的纳米聚丙烯复合材料，是在聚丙烯基料中加快技术创新步伐加入纳米材料，使其聚集态及结晶形态发生改变，从而使它具有了新的性能。这种以注塑级塑料为基础原料的纳米聚丙烯产品，保持了原有刚性，而使其韧性大幅度提高，是国内首创。用这种材料制成箱包既坚硬，又不容易碎裂用其制造汽车零部件，则可替代高品质的塑料入钢材。据科研人员介绍，不同种类的纳米材料几乎可以与所有牌号的聚丙烯嫁接，制成具有各种优良性能的纳米复合材料，从而大大提高聚丙烯的品质，拓宽聚丙烯产品的应用领域。国内其它科研单位和产业部门也有相关的研究报道，但目前尚无规模化产品问世。

纳米改性胶粘剂。纳米材料添加后，胶粘剂的附着力和粘结强度显著提高。白炭黑加入粘接剂，能防止填料沉淀，提高粘滞度，增强附着力和加快凝固速度，因此，适用于棉花和橡胶、尼龙和橡胶、皮革和胶底、塑料和钢板及另外一方面纸板行业极可能面临上游原纸急涨和产能多余的严峻考验各种合金板材间的粘接。

纳米复合功能薄膜大大改善了包装薄膜的性电动冲床能。采用纳米无机粉体包覆技术，对功能性无机纳米粉体进行改性，改善了纳米粒子与基体树脂的相容性，防止了纳米粒子的团聚现象。纳米复合功能薄膜包括抗菌薄膜、防紫外线薄膜和防静电薄膜等。

华京五方公司开发的纳米复合抗菌薄膜有效地克服了银系抗菌剂变色国际性难题，且透明度高、耐候性好、无毒、成本低，对大多数常见的微生物如大肠杆菌、金色葡萄球菌、黑曲霉菌均有良好的抗菌效果。其纳米复合防紫外线薄膜利用了独特的纳米粉体分散工艺与聚合物基体复合制备技术，使薄膜不仅具有良好的紫外线屏蔽性能，而且具有良好的透明性、耐候性和化学稳定性。而纳米复合防静电薄膜采用了无机纳米材料配电柜与薄膜基材复合技术，能促进聚合物晶粒细化，使薄膜的透明光性好，并大大提高了抗静电性能。（下）

转载自：中国包装报