所謂“納米包裝”，就是應(yīng)用納米技術(shù)，采用納米復(fù)合（包裝）材料，從而使包裝具有超級(jí)功能或奇異特性的一類包裝總匯。所謂納米包裝材料，就是用分散相尺寸為1-100nm的顆�；蚓w與其他包裝材料復(fù)合或添加制成，具有納米級(jí)結(jié)構(gòu)單元的納米復(fù)合包裝材料。納米結(jié)構(gòu)可能成為技術(shù)改進(jìn)的基礎(chǔ)，一旦能夠控制材料的臨界尺寸，也就能使新型材料的特性和器件的功能得到強(qiáng)化，甚至超過我們認(rèn)為可能達(dá)到的程度。
由于納米級(jí)晶粒比常規(guī)材料的晶粒細(xì)小，因而其晶界上的原子數(shù)多于晶粒內(nèi)部的原子數(shù)，形成高濃度晶界，從而賦予納米材料許多不同常規(guī)材料的性能，諸如高強(qiáng)度、高硬度、高電阻率、低熱導(dǎo)率、低彈性模量、低密度等，這些優(yōu)異的性能決定了它今后廣泛的應(yīng)用前景。
綠色包裝旨在改變?nèi)藗兊膫鹘y(tǒng)觀念，充分利用包材的綜合特性，注重生態(tài)平衡，使之極大地有利于環(huán)境和人類社會(huì)。而納米包裝則是利用納米技術(shù)改變傳統(tǒng)包裝材料與包裝技術(shù)，最有效地利用原子和分子，賦予材料高新特性，注重節(jié)約資源，極大地有利于人類社會(huì)。
加入納米技術(shù)的包裝袋可加強(qiáng)阻隔性能，延長(zhǎng)保質(zhì)期
中國(guó)納米包裝開發(fā)新進(jìn)展
中國(guó)納米技術(shù)研究起步較早，部分技術(shù)走在世界前列，在包裝應(yīng)用領(lǐng)域也已取得不少新成果，并已部分實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。
2004年5月，北京華京五方公司推出了其新研制成功的納米復(fù)合功能薄膜，大大改善了包裝薄膜的性能。該公司采用納米無(wú)機(jī)粉體包覆技術(shù)，對(duì)功能性無(wú)機(jī)納米粉體進(jìn)行改性，改善了納米粒子與基體樹脂的相容性，防止了納米粒子的團(tuán)聚現(xiàn)象。
目前該公司開發(fā)的納米復(fù)合功能薄膜包括抗菌薄膜、防紫外線薄膜和防靜電薄膜等。其納米復(fù)合抗菌薄膜有效地克服了銀系抗菌劑的變色問題，且透明度高、耐候性好、無(wú)毒、成本低，對(duì)大多數(shù)常見的微生物如大腸桿菌、金色葡萄球菌、黑曲霉菌均有良好的抗菌效果；其納米復(fù)合防紫外線薄膜利用了獨(dú)特的納米粉體分散工藝與聚合物基體復(fù)合制備技術(shù)，使薄膜不僅具有良好的紫外線屏蔽性能，而且具有良好的透明性、耐候性和化學(xué)穩(wěn)定性；而納米復(fù)合防靜電薄膜采用了無(wú)機(jī)納米材料與薄膜基材復(fù)合技術(shù)，能促進(jìn)聚合物晶粒細(xì)化，使薄膜的透明光性好，并大大提高了抗靜電性能。
2004年7月，甘肅省重點(diǎn)招商項(xiàng)目，投資金額高達(dá)2億元的“納米PET”啤酒瓶制造項(xiàng)目展開招商引資。“納米PET”啤酒瓶采用納米表面改性技術(shù)，可達(dá)到啤酒罐裝所需的技術(shù)指標(biāo)，其阻隔性、乙醛溶出量、香味散逸量均低于玻璃瓶。而且用該啤酒瓶裝的啤酒保質(zhì)期可以達(dá)到12個(gè)月。以往的玻璃瓶啤酒包裝具有易發(fā)生爆炸的安全隱患，而“納米PET”啤酒瓶最大的好處就是不會(huì)發(fā)生爆炸。該項(xiàng)目準(zhǔn)備安裝35條生產(chǎn)線，投產(chǎn)后每年產(chǎn)量可達(dá)到9億只，產(chǎn)值5.45億元，繳稅1.27億元，利潤(rùn)1.59億元，投產(chǎn)1年零3個(gè)月后就可以收回投資。該項(xiàng)目為原創(chuàng)性開發(fā)項(xiàng)目，具有除PET原料生產(chǎn)以外的設(shè)備設(shè)計(jì)制造、瓶坯設(shè)計(jì)生產(chǎn)和吹瓶處理等整套技術(shù)。該技術(shù)把納米表面處理技術(shù)與瓶子制造結(jié)合在一條生產(chǎn)線上，成本低，有良好的市場(chǎng)利潤(rùn)空間，每只瓶子的總體造價(jià)只有0.21元，而玻璃啤酒瓶的造價(jià)高達(dá)0.9元。該啤酒瓶一旦投產(chǎn)，啤酒的價(jià)格有望下降。
中國(guó)規(guī)定在2008年北京奧運(yùn)會(huì)期間，觀眾不能攜帶金屬及玻璃瓶裝飲品入場(chǎng)。因此，目前已有不少企業(yè)為搶占市場(chǎng)開始研發(fā)納米級(jí)塑膠啤酒瓶。紫江企業(yè)、中富實(shí)業(yè)都已向HUSKY公司購(gòu)置設(shè)備，計(jì)劃進(jìn)軍納米級(jí)塑膠啤酒瓶市場(chǎng)。臺(tái)灣塑膠工業(yè)技術(shù)發(fā)展中心也有意與臺(tái)灣業(yè)者聯(lián)手開發(fā)納米級(jí)塑膠啤酒瓶。該種啤酒瓶的阻氣性能已接近玻璃瓶的水平，其強(qiáng)度及耐熱性佳，質(zhì)量又輕，比玻璃瓶更節(jié)省運(yùn)輸成本。
國(guó)內(nèi)其他包裝企業(yè)對(duì)納米技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用也日益重視。浙江上峰包裝集團(tuán)有限公司是中國(guó)包裝行業(yè)的龍頭企業(yè)，該公司在包裝領(lǐng)域納米技術(shù)開發(fā)、應(yīng)用中取得可喜成功。為了推動(dòng)納米技術(shù)在包裝領(lǐng)域的應(yīng)用，該公司專門組建了包裝納米技術(shù)應(yīng)用研究中心。
應(yīng)用于包裝領(lǐng)域的納米技術(shù)
能夠應(yīng)用于包裝領(lǐng)域的納米技術(shù)有：納米油墨、納米紙、聚合物基納米復(fù)合材料(PNMC)、納米抗菌包裝、納米塑料包裝、納米粘合劑、納米防偽印刷、納米軍品防護(hù)包裝、納米綠色包裝、納米磁印刷等。
納米油墨
納米技術(shù)在顏料上給油墨制造業(yè)帶來(lái)一個(gè)巨大的變革，使油墨不再依賴于化學(xué)顏料，而能選擇適當(dāng)體積的納米微粒來(lái)呈現(xiàn)不同的顏色，如TiO2、SiO2的納米粒子是白色，Cr2O3是綠色， Fe2O3是褐色。
像 A12O3這類無(wú)機(jī)納米材料具有很好的流動(dòng)性，若加入油墨中可以大大提高墨膜的耐磨性。
納米級(jí)碳墨具有導(dǎo)電性，對(duì)靜電具有很好的屏蔽作用，可以防止電信號(hào)受到外部靜電的干擾，若把它加入油墨就可以制成導(dǎo)電油墨，如大容量集成電路，現(xiàn)代接觸式面板開關(guān)等。在導(dǎo)電油墨中若將Ag制成納米級(jí)而代替微米級(jí)Ag，便可以節(jié)省50%的Ag粉，這種導(dǎo)電油墨可以直接印在陶瓷和金屬上，墨膜層薄且均勻光滑。若將Cu、Ni材料制成納米級(jí)超微顆粒，它可以代替鈀與銀等貴重金屬導(dǎo)電。
由于納米微粒具有很好的表面濕潤(rùn)性，它們吸附于油墨顏料顆粒的表面，能大大改善油墨的親油性和可潤(rùn)濕性，并能保證整個(gè)油墨分散系統(tǒng)的穩(wěn)定，所以添加有納米微粒的納米油墨在印刷適應(yīng)性方面得到較大的改善。在靜電復(fù)印中，用磁性納米色粉代替現(xiàn)在廣泛使用的無(wú)磁性色粉，就可省卻在后者中加入鐵磁顆粒作載體的需要，從而制成單組分復(fù)印用顯影劑，可以節(jié)約原材料，并能提高復(fù)印質(zhì)量。
針對(duì)熒光防偽油墨耐光性差、防偽機(jī)理已被破譯而失去防偽功能的現(xiàn)狀，由廣州大學(xué)研究成功的近紅外線吸收的納米防偽油墨，其小試樣品的性能在可靠、安全、穩(wěn)定及耐老化等方面都達(dá)到令人滿意的程度。目前該產(chǎn)品已被應(yīng)用于外包裝、票證防偽以及紅外傳感器等高新技術(shù)領(lǐng)域。
納米塑料
所謂“納米塑料”，是指無(wú)機(jī)填充物以納米尺寸分散在有機(jī)聚合物本體中形成的有機(jī)/無(wú)機(jī)納米復(fù)合材料。納米塑料所用的原料是“蒙脫土”，是中國(guó)豐產(chǎn)的一類天然粘土礦物，是一種層狀硅酸鹽。對(duì)塑料進(jìn)行填充改性，可以提高塑料的力學(xué)性能，還可以開發(fā)各種功能塑料，如導(dǎo)電塑料、磁性塑料、抗降解塑料、抗紫外耐老化塑料等。在塑料中均勻分散無(wú)機(jī)納米材料所制成的納米塑料，具有優(yōu)異的物理力學(xué)性能、強(qiáng)度高、耐熱性好、密度較低、透明度良好和光澤度較高等特點(diǎn)。
雖然納米塑料的使用性能有了很大的提高，但從外觀上看，納米塑料跟普通塑料沒有什麼差別。因?yàn)榧{米分散后，它的尺寸跟可見光的波長(zhǎng)差不多，因此納米塑料通常也是無(wú)色透明的，少量顯示乳白色，但并不影響其使用。另外納米無(wú)機(jī)粒子添加量很小，一般為2%~5%，僅為普通無(wú)機(jī)填料添加量的1/10左右，因而納米塑料的密度幾乎不變或增加很小，不會(huì)因密度提高而增加塑料加工的成本，也不會(huì)因填料過多而導(dǎo)致其它性能下降。由于納米粒子的尺寸小，成型加工和回收時(shí)幾乎不發(fā)生斷裂破損，具有良好的可回收性。納米塑料的制備流程并不復(fù)雜，將普通塑料的加工工藝稍加改進(jìn)便可進(jìn)行生產(chǎn)，因此與普通塑料相比，納米塑料具有更好的性能價(jià)格比。
聚脂PET納米塑料，具有優(yōu)良的阻隔性、快速結(jié)晶性能和優(yōu)良的熔體強(qiáng)度與穩(wěn)定性，可代替價(jià)格昂貴的聚二甲酸乙二醇酯（PEN）樹脂。而且符合食品包裝要求，可直接用來(lái)吹制啤酒、化妝品的包裝瓶。PET瓶常用于灌裝液體物品（如可樂、果汁、汽水等），普通PET的耐熱性能較差，不能進(jìn)行熱灌裝，并且對(duì)氧氣和二氧化碳?xì)怏w的阻隔性也不夠好。納米PET瓶克服了這些缺點(diǎn)，可以直接灌裝較熱的食用液體，也能包裝啤酒、農(nóng)藥和其它物品。納米PET比玻璃輕得多，不易破碎，即使在發(fā)生爆炸時(shí)危險(xiǎn)性也較小，便于運(yùn)輸、儲(chǔ)藏，還可以經(jīng)高溫巴氏消毒后重新使用，避免了玻璃瓶生產(chǎn)、垃圾處理過程中的環(huán)境污染。目前納米PET與納米尼龍的三層復(fù)合材料已用于制備耐熱性能和氣體密封性能要求高的啤酒、果汁包裝瓶。 (待續(xù))
