功能材料综述(材料详实)

第一章绪论

1. 1功能包装材料的发展

人类进行包装活动的历史悠久，甚至可以追溯到人类产生之初，但包装实际上形成产业的时间并不长。尤其是作为现代包装行业，还是在世界工业革命之后。世界资本主义兴起并将电子、化工、机械、生物工程、能源开发等现代科技应用于开发新包装是20世纪30年代末开始的。包装随着人类的进化、社会的变革、生产的发展和科学技术的进步逐渐发展起来。

功能材料是1965年美国贝尔实验室的J.A.Momrton博士提出的。他提出此概念后得到了世界各国学者的广泛认同，并从此在世界范围内掀起了一股功能材料研究的热潮。经过近50年的发展，功能材料的研究已取得了累累硕果。

功能材料是指具有特殊功能的材料，包括光电性能、磁性能、热性能、力学性能、声性能以及化学性能、生物性能和环境性能等。现在功能材料已广泛应用与信息记录材料、光电材料、阻尼材料、阻燃隔热材料、功能陶瓷、环境材料以及生物医药材料和包装材料等众多领域。

世界塑料包装材料发展趋势是向高效、节能、环保方向发展。利用现在加工技术，将各种材料的功能巧妙的组合在一起，形成具有多功能的高阻隔性复合包装材料迅速风靡世界。这类包装材料适应不同的市场需求，可以实现诸如高阻隔性、保香性、保鲜性、环境降解性、抗菌性、可食性、防伪性、缓释性、抗静电性、阻燃性、耐高温性、耐低温性、抗老化性等不同功能以及他们之间的选择性组合。

随着高分子合成技术的不断改进以及新型高分子复合材料的大量开发，促使综合性能优异的工程塑料在包装领域的应用已成为包装研究的主要方向。所谓功能性包装材料就是以包装材料自身的性能为主，在有关技术领域发挥高水平功能的材料。功能性包装材料在复合材料或普通功能材料的基础上包含了化学、生物、环境等性能在内的可以满足某些特殊物理特性的特殊材料。不同的产品包装需要不同的功能性包装材料。

功能性包装材料具有同类包装材料所不具有的特殊性能。比如，一般的塑料薄膜阻隔性能比较差，而阻隔性塑料薄膜则具有很好的阻隔性，可应用于对材料

阻隔性要求很高的食品和药品等的包装。再如，一般的塑料材料是很难自行降解的，塑料包装废弃物给环境保护带来了很大的压力，而可降解性塑料薄膜可以在自然状态下载光和微生物等的作用下自行降解。另外，功能性包装材料汇集了现代高新技术的结晶，是知识和技术密集型材料，具有非常高的科技含量。包装工业发展至今已广泛采用电子技术、激光技术、微波技术、材料工程、生物工程、计算机技术等现代化技术，包装的各个环节已达到连续化、自动化、使整个包装工业形成了一个为生产、流通，消费三者服务的完整的包装工业体系。

1.2功能包装材料的分类及功能化设计原理

包装材料按传统的材料分类方法，可以分为：纸质材料，合成高分子材料，金属材料，玻璃与陶瓷材料，复合材料，纤维材料，木材，其他材料。但是随着材料科学的发展，特别是新材料的不断涌现，包装行业的材料出现了功能材料的说法，按照功能包装材料的概念，功能性包装材料包括：可食性包装材料，分解性包装材料，保鲜性包装材料，选择吸收性包装材料，高阻隔性包装材料，耐热性包装材料，无菌和抗菌性包装材料，导电性包装材料以及纳米性包装材料等。

(1)高阻隔性塑料包装材料

高阻隔性塑料包装材料是随着食品工业的迅速发展而发展起来的，在包装工业特别在食品包装行业获得了迅速发展和广泛应用。它对食品起到了保质、保鲜、保风味以及延长货架寿命的作用。保存食品的技术多种多样，像真空包装、气体置换包装、封入脱氧剂包装、食品干燥包装、无菌充填包装、蒸煮包装、液体热充填包装等等。在这些包装技术中许多都要使用到塑料包装材料，虽要求其具备多种性能，但重要的一点是都须具备良好的阻隔性。在包装行业，比较常见的高阻隔性薄膜材料有如下几种：乙烯-乙烯醇共聚物，聚偏氟乙烯，聚酰胺和聚酯类塑料等。

获得高阻隔性包装材料的主要方法如下：

表面处理法：常采用的表面改性方法有表面化学处理、等离子体表面改性和表面光接枝共聚等。

共混改性：共混是指将两种或两种以上的聚合物经混合制成宏观上均匀的材料的过程。聚合物共混可以使共混组分在性能上实现互补，是实现聚合物功能化、多样化的最为简便且卓有成效的方法。按实施方法可分为熔融共混、溶液共混、