納米抗菌材料在塑料包裝業(yè)的應(yīng)用介紹：

一、納米抗菌包裝材料 

所謂納米包裝材料,就是用分散相尺寸為1mm-100mm的顆?；蚓w與其他包裝材料復(fù)合或添加制成的具有納米級(jí)結(jié)構(gòu)單元的納米復(fù)合包裝材料。納米抗菌材料是一類(lèi)具備抑菌性能的新型材料,由于材料本身賦予抗菌性,可以使微生物包括細(xì)菌、真菌、酵母菌、藻類(lèi)以及病毒等的生長(zhǎng)和繁殖保持較低的水平。用抗菌材料制成的各種制品,具有衛(wèi)生自潔功能,可有效避免細(xì)菌的傳播。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,直至超過(guò)我們認(rèn)為可能達(dá)到的程度。正如我們研究的對(duì)象納米無(wú)機(jī)抗菌劑可耐1300℃的高溫而不喪失其抗菌效力一樣神奇。 

人類(lèi)感染細(xì)菌的途徑之一就是通過(guò)入口的食物,而食品包裝材料一般是與食品直接接觸的,食物豐富的營(yíng)養(yǎng)成分在高溫的包裝內(nèi)部環(huán)境下就成為微生物滋生繁殖的營(yíng)養(yǎng)源。因此,具有抗菌保鮮功能的食品包裝材料的研制就顯得非常重要。目前,抗菌材料的種類(lèi)繁多,大體上包括抗菌塑料、抗菌纖維和織物、抗菌陶瓷和抗菌金屬?？咕牧系闹谱饕话闶菍⒖咕鷦┮赃m當(dāng)?shù)姆绞教砑拥交闹谢蛲扛苍诨谋砻?因此可以說(shuō),抗菌材料的優(yōu)劣最終取決于抗菌劑的研制。 

雖然抗菌劑的品種繁多,應(yīng)用較廣,但日常使用的消毒劑只能產(chǎn)生短期效應(yīng),且有害人體健康,因此新型抗菌材料的開(kāi)發(fā)從未停止。對(duì)抗菌劑的要求不僅要無(wú)毒無(wú)害和長(zhǎng)效性外,同時(shí)具有健康功能也是一個(gè)重要的發(fā)展趨勢(shì)。 

抗菌材料分為有機(jī)抗菌材料、無(wú)機(jī)抗菌材料和天然抗菌材料。有機(jī)抗菌材料對(duì)環(huán)境和人體有害且作用壽命短,使用溫度低于300℃;無(wú)機(jī)抗菌劑克服了上述缺點(diǎn)。 

包裝是最大的塑料制品使用行業(yè)?？咕b物對(duì)于食品保質(zhì)、防止外來(lái)污染非常有用。日本從1996年發(fā)生全國(guó)性的o-157大腸桿菌污染引起食物中毒事件以后,抗菌材料應(yīng)用發(fā)展很快,其中有一大應(yīng)用是食品包裝。食品包裝物必須嚴(yán)格按照食品衛(wèi)生包裝物的要求來(lái)檢驗(yàn)和判定。 

果蔬采摘后包裝是保持和提高果蔬價(jià)值的重要環(huán)節(jié),需要運(yùn)用綜合調(diào)節(jié)技術(shù)延長(zhǎng)果蔬貯存期,以滿(mǎn)足果蔬貯藏、長(zhǎng)途運(yùn)輸?shù)刃枨蟆Ｆ渲?應(yīng)用抗菌材料和抗菌技術(shù)可防止霉毒等微生物對(duì)果蔬的侵害,獲得較好的保鮮效果。某些產(chǎn)品的抗菌防霉包裝也具有非常良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益,如出口服裝、光學(xué)器材等。 

在抗菌材料的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中,應(yīng)根據(jù)材料的用途和加工方法等要求,對(duì)抗菌劑進(jìn)行必要的選擇,主要考慮的因素有:抗菌效果主要是由mic值(阻礙細(xì)菌繁殖的抗菌劑的最小濃度)體現(xiàn)出來(lái)的,mic值越小證明抗菌效果越好。對(duì)于添加了抗菌劑的抗菌材料來(lái)說(shuō),其抗菌能力主要是依賴(lài)材料表面的抗菌劑來(lái)實(shí)現(xiàn)的,因此,添加量一般要高于其mic值。 

不同的抗菌劑對(duì)于不同的細(xì)菌具有不同的抗菌能力,也就是說(shuō)抗菌劑只對(duì)特定的細(xì)菌表現(xiàn)出抗菌性,在選擇抗菌劑的時(shí)候應(yīng)考慮抗菌劑的抗菌范圍,抗菌范圍當(dāng)然越廣越好。但是達(dá)不到時(shí)也可以對(duì)幾種不同的抗菌劑進(jìn)行復(fù)配,以期達(dá)到理想的抗菌范圍。 

作為食品包裝材料,抗菌劑的選用一定要對(duì)人體無(wú)害,應(yīng)避免使用具有急性毒性、慢性毒性、氣味較大、刺激皮膚等類(lèi)的抗菌劑。由此看來(lái),有機(jī)抗菌劑的使用就具有很大的局限性,而無(wú)機(jī)抗菌劑和天然抗菌劑則因其安全性而成為應(yīng)用的熱點(diǎn)。 

二、納米抗菌材料在包裝行業(yè)的應(yīng)用 

(一)納米無(wú)機(jī)抗菌塑料 

抗菌材料應(yīng)用于包裝行業(yè)主要是抗菌塑料,其使用形式有薄膜、中空容器以及周轉(zhuǎn)箱等。有機(jī)抗菌劑因其安全性問(wèn)題,使其在包裝行業(yè)的應(yīng)用受到了限制,而天然抗菌劑則以高效安全備受人們的關(guān)注。 

1.抗菌劑應(yīng)用于塑料制品可以通過(guò)以下三種途徑:①將抗菌劑直接與塑料混合,分散在塑料中制成抗菌塑料;②將抗菌母粒與塑料摻混加工;③在制品成型工藝中將抗菌劑嵌入塑料表面?？咕鷦┲苯犹砑臃üに嚭?jiǎn)單,但抗菌劑在塑料中分散較差,抗菌劑顆粒容易團(tuán)聚,抗菌效果較差,抗菌劑利用不充分,使用成本增加?？咕噶７ǖ暮诵募夹g(shù)是抗菌母粒的研制?？咕噶Ｊ强咕鷦┓稚⒃谳d體樹(shù)脂中的高度濃縮體,含抗菌劑量10%～40%?？咕噶Ｅc塑料一起加工,或與塑料一起再次共混分散,有利于抗菌劑的分散和抗菌作用的發(fā)揮,是目前已普遍接受和廣為應(yīng)用的技術(shù)途徑,合理的抗菌母粒設(shè)計(jì)和使用,可大大節(jié)約抗菌劑使用成本。在制品成型階段加工抗菌塑料產(chǎn)品,主要目的是為了節(jié)約抗菌劑的用量,合理使用抗菌劑,控制成本。目前了解到的具體實(shí)施方案有兩種:一種是將超細(xì)的抗菌劑粒子制成噴霧液,噴涂在塑料模具表面,在塑料注塑成型時(shí)抗菌劑就進(jìn)入到塑料件的表面;另一種是將抗菌劑與塑料制成薄膜,然后將薄膜附在模具表面,在塑料成型時(shí)將抗菌塑料膜結(jié)合到制件表面。使用這種抗菌成型技術(shù),可以大大節(jié)約抗菌劑的用量,使用抗菌成型技太,可以大大節(jié)約抗菌劑的用量,但目前應(yīng)用還不普遍,主要原因是設(shè)備投資較大。  

 2.無(wú)機(jī)抗菌塑料是將無(wú)機(jī)抗菌劑添加到樹(shù)脂中去,依靠無(wú)機(jī)抗菌劑在樹(shù)脂中的遷移,在樹(shù)脂表面形成具有抗菌能力的表層,通過(guò)與被包裝物的接觸進(jìn)行殺菌。由于無(wú)機(jī)抗菌劑多為粉末狀,顆粒粒徑少,在加工過(guò)程中一般需要將這些顆粒均勻的分散到樹(shù)脂中才能得到理想的抗菌效果。因此,一般先將抗菌劑制成抗菌母料,再以所需比例與樹(shù)脂共混,另外還需要考慮抗菌劑與樹(shù)脂的相容性,所以需要對(duì)抗菌劑進(jìn)行預(yù)處理,添加偶聯(lián)劑、分散劑等。 

實(shí)驗(yàn)表明,通過(guò)將銀系抗菌劑和ldpe樹(shù)脂的共混吹膜,對(duì)該薄膜進(jìn)行了基本性能的測(cè)試,結(jié)果表明添加銀系抗菌劑之后,該薄膜具有較好的抗菌性,只是薄膜的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率和透氧率略有下降。但是完全符合生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)及包裝薄膜的性能要求。 

3.目前制取抗菌材料主要使用添加無(wú)機(jī)納米抗菌材料的方法,即在塑料原料中添加納米抗菌材料。全新的接觸型無(wú)機(jī)納米抗菌材料的抗菌原理有別于傳統(tǒng)的溶出型有機(jī)納米抗菌材料和光觸媒型無(wú)機(jī)納米抗菌材料。其滅菌機(jī)理是當(dāng)帶正電荷的抗菌成分接觸到帶負(fù)電荷的微生物細(xì)胞后,相互吸附,即有效地?fù)舸┘?xì)胞膜,使細(xì)胞蛋白質(zhì)變性,無(wú)法呼吸、代謝和繁殖,直至死亡,完成滅菌。此時(shí),抗菌成分并未做任何消耗,仍保持原有的抗菌能力,因此它的抗菌能力可長(zhǎng)期有效。