《食品包装学》教学课件—07纳米包装.pptVIP

Thank You! * 模板来自于 / * * L/O/G/O 第七章 纳米包装技术原理及应用 本章学习目标： 1.掌握纳米包装材料的种类、制造方法以及作用原理； 2.了解纳米材料在食品包装中的应用； 3.掌握纳米包装技术的种类和作用原理。 一 纳米包装的基本概念特点及原理 二 纳米包装材料的特征及制备 三 纳米包装技术种类及设备 第一节 纳米包装技术概述 纳米包装的基本概念、特点及原理 一、纳米包装的基本概念、特点及原理 纳米材料通常是指组成相或晶粒结构控制在100 nm以下 长度尺寸的材料。 纳米包装材料是指通过纳米技术，将传统包装材料与分 散相尺寸为1～100 nm的纳米颗粒或晶体通过纳米添加、 纳米合成、纳米改性等方式，加工成为具备纳米尺度、纳 米结构及特异功能的新型包装材料。纳米技术使传统的包 装材料不仅具有优良的物化性能，如高阻气、阻湿性、较 高的耐磨性、较高的强 度和韧性等，同时具有较好的成型 性。在对食品包装要求不断提高的食品行业，纳米包装材 料不仅能够很好地保证食品质量，满足不同食品的包装要 求，同时又能延长食品保质期，对食品产业、食品包装产 业的发展将有很大的推动作用。 二、纳米包装材料的特征及制备 纳米复合材料是指作为分散相材料的尺寸至少在一维 方向在100 nm以内的复合材料，由于纳米复合材料种类 繁多和纳米相复合粒子具有的独特性能，纳米复合包装 材料可分为三种类型。 1.0-0复合： 同成分、不同相或不同种类的纳米粒子复合而成的纳 米固体，通常采用原位压块相转变等方法实现，结构具 有纳米非均匀性。也称为聚集型。 （一）纳米复合材料的分类 2.0-3复合： 纳米粒子分散在常规三维固体中，另外，介孔固体 亦可作为复合母体通过物理或化学方法将纳米粒子填 充在介孔中，形成介孔复合的纳米复合材料。 3.0-2复合： 将纳米粒子分散到二维的薄膜材料中，它又可分为 均匀弥散和非均匀弥散两类，称为纳米复合薄膜材料。 有时，也把不同材质构成的多层膜（如超晶格）也称为 纳米复合薄膜材料。 （一）纳米复合材料的分类 1.纳米塑料的特征 聚合物复合材料将有机聚合物的柔韧性好、密度低 ，易于加工等优点与无机填料的强度和硬度较高、耐热 性好、不易变形等特点结合在了一起。纳米塑料的特点 是耐高温、耐磨，而且像金属一样刚硬，它具备金属、 塑料和陶瓷的共同优点。用它做的洒瓶比玻璃瓶轻一半 以上，而且烤不坏（可耐150℃高温)，也摔不碎。是现 代社会中最重要、应用极为广泛的一种高科技的材料， 具有广阔的开发和应用前景。 （二）纳米塑料 2.纳米塑料制造 （1）插层复合法 这是目前制备纳米塑料的主要方法。首先将单体或聚 合物插人经插层剂处理后的层状硅酸盐〔如蒙脱土)之间 ，进而破坏片层硅酸盐紧密有序的堆积结构，使其剥离 成厚度为l nm左右，长、宽为30～100 nm的层状基本单 元，并均匀分散于塑料基体树脂中，实现塑料高分子与 层状硅酸盐片层在纳米尺度上的复合。插层复合法又可 分为两大类：插层聚合法和聚合物插层法。 （2）原位复合法 原位复合法包括原位聚合法和原位形成填料法。将 纳米粒子溶解于单体溶液再进行聚合反应，叫原位聚合 法，特点是纳米材料分散均匀。原位形成填料法也叫溶 胶凝胶法，是近年研究比较活跃和前景看好的方法。该 法一般分两步，首先将金属或硅的硅氧基化合物有控制 地水解使其生成溶胶，水解后的化合物再与聚合物共缩 聚，形成凝胶，然后对凝胶进行高温处理，除去溶剂等 小分子即可得到纳米塑料。 （3）分子复合法 代表性的产品是液晶聚合物（LCP）系纳米塑料， 利用熔融共混或接枝共聚、嵌段共聚的方法，将LCP均 匀地分散于柔性高分子基体中。原位生成纳米级的LCP 微纤，其尺寸比一般纳米复合材料更小，分散程度接近 分子水平，因此称为分子复合法。优点是可大幅提高柔 性高分子基体树脂的拉伸强度、弯曲模量，耐热性、阻 隔性，效果显著。 （4）超微粒子直接分散法 包括乳溶共混法、溶液共混法、机械共混法、熔 融共混法等，常用是熔融共混法，其它方法难于达到 理想的分散效果。如机械共混法虽然简单，但很难使 自聚集的无机纳米粒子在塑料基体中以纳米尺寸均匀 分散。用捏合机、双螺杆挤出配混机将塑料与纳米粒 子在塑料熔点以上熔融、混合的难点和关键是，要防 止纳米粒子团聚。因此一般要对纳米粒子进行表面处 理、表面处理剂有兼容剂、分散剂、偶联剂，并经常 使用两种以上表面处理剂。另外，要优化熔融共混装 置的结构参数，达到最佳分散效果。该法工艺简单， 纳米粒子与复合材料制备分步进行，易于