超具潛力的包裝新材料

超具潛力的包裝新材料

無限可回收塑料

圖片來源：Bill Cotton/科羅拉多州立大學(xué)

突破性：可以無限期地回收利用，同時保持塑料的性能。

應(yīng)用領(lǐng)域：現(xiàn)有塑料的替代品。

主要研究機(jī)構(gòu)（公司）：科羅拉多州立大學(xué)。

仿生塑料

圖片來源：哈佛大學(xué)Wyss研究所

突破性：該材料是從丟棄的蝦殼中提取的殼質(zhì)和來源于蠶絲的絲素蛋白組成，復(fù)制了昆蟲表皮的強(qiáng)度、耐久性和多功能性。

應(yīng)用領(lǐng)域：可用于制造迅速降解的垃圾袋、包裝材料和尿布。作為一種特別堅(jiān)固的生物相容性材料，它也可用于縫合承受高負(fù)荷的傷口，例如疝修補(bǔ)或作為組織再生的支架。

主要研究機(jī)構(gòu)（公司）：哈佛大學(xué)仿生工程Wyss研究所。

高強(qiáng)生物材料

圖片來源：ACS Nano

突破性：該材料由源自木材和植物體的纖維素納米纖維制成，最終結(jié)構(gòu)的拉伸剛度為86千兆帕（GPa），拉伸強(qiáng)度為1.57 GPa，比蜘蛛絲強(qiáng)度強(qiáng)8倍，而且可生物降解。

應(yīng)用領(lǐng)域：用作塑料和其他不可降解物體的絕佳替代品。

主要研究機(jī)構(gòu)（公司）：斯德哥爾摩KTH皇家理工學(xué)院。

食品包裝的智能化技術(shù)

智能化包裝，是指在包裝制作的過程中使用特殊結(jié)構(gòu)、新型材料與技術(shù)，或加入集成原件，使包裝在滿足傳統(tǒng)包裝功能的基礎(chǔ)上，對產(chǎn)品的質(zhì)量、流通安全、使用便捷等功能中的某個方面進(jìn)行積極的干預(yù)與保障，以更好地實(shí)現(xiàn)包裝在流通過程中使用與管理功能的一種新型包裝。智能化包裝可分類為，材料智能型包裝；結(jié)構(gòu)智能型包裝；信息智能型包裝。智能化包裝技術(shù)可應(yīng)用在食品、日化用品、藥品、以及快遞包裝等一些特殊用品的包裝領(lǐng)域。智能化包裝更具備人性化的特點(diǎn)，它可提升使用者的效率，無障礙地獲取包裝信息。智能化包裝的定義不是絕對的，它會隨著時代的進(jìn)步而發(fā)生改變。新技術(shù)、新材料、新的表現(xiàn)形式都在不斷地更新與完善，智能化包裝的概念與范疇也隨之變得更加廣泛。

智能化包裝技術(shù)種類繁多，應(yīng)用于包裝的范圍廣泛，在食品包裝中智能化包裝可通過利用特殊材料的指示標(biāo)簽，從而實(shí)時檢測包裝內(nèi)部的環(huán)境條件，在運(yùn)輸和儲藏期間向消費(fèi)者與管理者提供食品品質(zhì)信息。還可通過改變包裝食品的環(huán)境條件來延長貨架期，從而保持食品的營養(yǎng)成分不被破壞，保障食品新鮮度。以及使包裝在承載信息方式多面化，使食品包裝具備可溯源的功能。

智能化指示標(biāo)簽

當(dāng)食品發(fā)生腐敗時，是其內(nèi)外因素共同作用的結(jié)果。導(dǎo)致食品腐敗的主要因素包括食品自身酶的催化作用、外界微生物污染以及環(huán)境溫度、濕度、氧化作用的影響等。智能化指示標(biāo)簽根據(jù)不同作用下的反應(yīng)情況，可分類為：時間溫度指示標(biāo)簽與氣體指示智能標(biāo)簽。時間溫度指示標(biāo)簽是一種附在包裝外部的指示卡。時間溫度指示標(biāo)簽的工作原理是：記錄了食品在儲存和銷售期間所經(jīng)歷的溫度變化，從而預(yù)示食品的品質(zhì)情況。氣體指示智能標(biāo)簽的工作原理是：利用食品在貯藏過程中，釋放的某些特征氣體與特定試劑而產(chǎn)生的特征顏色反應(yīng)，引起指示劑發(fā)生了明顯的變化，從而幫助消費(fèi)者直觀、準(zhǔn)確、科學(xué)的判斷食品品質(zhì)與新鮮程度。

活性包裝技術(shù)

活性包裝又稱AP包裝（Active Packaging），是通過材料中的活性組分來改變食品內(nèi)部的包裝環(huán)境（比如：氧氣與二氧化碳的濃度、溫度、濕度和微生物等）在包裝中應(yīng)用以延長儲存期、改善食品安全性和感官特性，有效地保持食品營養(yǎng)與風(fēng)味。活性包裝能夠在很大程度上延長食品的儲運(yùn)期和貨架期，具備抑菌、殺菌，控制溫濕度的功能，市場對于活性包裝的需求量也很大。

根據(jù)活性包裝中活性物質(zhì)的作用方式，可將活性包裝大致分為兩大類：釋放型活性包裝和吸收型活性包裝。釋放型活性包裝用于除去諸如氧氣、二氧化碳、乙烯、多余水分等物質(zhì)。釋放型活性包裝的主要類型有二氧化碳產(chǎn)生型包裝，抗菌型包裝，乙烯產(chǎn)生型包裝等。吸收型活性包裝是，能夠適時地向包裝食品或包裝內(nèi)部添加某些組分。吸收型活性包裝的主要類型有氧氣去除型，二氧化碳清除型，乙烯去除型，水分去除型等。

信息溯源技術(shù)

傳統(tǒng)包裝對食品信息的攜帶能力是十分有限的，外包裝上提供的信息承載媒介，不易使消費(fèi)者仔細(xì)閱讀與尋找。包裝一旦被丟棄，伴隨的是產(chǎn)品信息的遺失，消費(fèi)者難以找回。以及當(dāng)產(chǎn)品出現(xiàn)安全問題時，由于傳統(tǒng)包裝信息不全面，無法追溯至商家維護(hù)消費(fèi)者權(quán)益，商家對于自己流通向市場的問題商品也難以召回。

信息溯源可依靠的技術(shù)有條形碼，二維碼技術(shù)、無線射頻識別技術(shù)等，通過直接接觸或者非直接接觸的方式自動識別產(chǎn)品的包裝。條形碼技術(shù)主要以數(shù)字的形式將商品信息與商戶信息儲存在條形碼中，從而讓顧客利用手機(jī)終端，以更方便地形式讀取信息。常見的條形碼包括一維條形碼和二維碼。兩者相比較而言，二維碼技術(shù)具有編碼密度高、存儲信息量大、防偽功能強(qiáng)和成本低等多方面的優(yōu)點(diǎn)。信息溯源技術(shù)在高端化妝品、煙酒、食品包裝上可得到廣泛的應(yīng)用，在產(chǎn)品防偽、溯源、使用和自動物流管理方面都可起到積極的作用，有利于消費(fèi)者和安全監(jiān)察部門了解以及監(jiān)督食品的安全生產(chǎn)。

水解酶10小時分解90%塑料瓶PET

全球每年生產(chǎn)3.59億噸塑料，其中1.5-2億噸就堆積在垃圾場，或暴露在自然界中。

而聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）塑料最為豐富，全球每年產(chǎn)量近7000萬噸——它就是我們每天都可能接觸到的塑料瓶。

塑料瓶的回收再利用，對環(huán)境保護(hù)起到至關(guān)重要的作用。

但現(xiàn)在的回收技術(shù)，要么會破壞PET的機(jī)械性能，要么就是酶水解效率過低。

近日，來自法國圖盧茲大學(xué)的團(tuán)隊(duì)就提出了一種新的酶：可以在10小時內(nèi)水解90%的塑料瓶PET。相關(guān)論文發(fā)表在《Nature》上。

這比之前所有PET水解酶的效率都要高，更重要的是，水解后產(chǎn)生的單體，和石化材料中的單體具有相同特性。這就大大推動了塑料瓶的重復(fù)再利用。

要想水解PET，就先了解它。

PET可以凝固成2種形態(tài)：一種是緊密包裹的結(jié)晶形態(tài)，另一種是比較松散、無序的形態(tài)。

大多數(shù)塑料瓶中都存在這2種PET形態(tài)，制造商會根據(jù)塑料瓶的材料特性，調(diào)整它們的比例。

但是結(jié)晶形態(tài)的PET，它的結(jié)構(gòu)過于穩(wěn)定，以至于目前最有效的酶也難以完全消化。

研究人員查閱了角質(zhì)酶（cutinase，一種α/β水解酶）的結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行了化學(xué)模擬，找出了PET與這種酶的相互作用位置：他們發(fā)現(xiàn)PET與酶表面的“凹槽”相吻合（包括PET被切割的位置）。

為了改善PET與這個凹槽的契合度，研究人員創(chuàng)造了一大批酶的突變版本，通過不同的組合，改變了凹槽內(nèi)側(cè)的每一個氨基酸。

對相關(guān)的酶做了研究之后，似乎有了一種線索：許多酶是通過與一種金屬離子相互作用來穩(wěn)定的，這種金屬離子將酶的兩個部分固定在一起。

因此，從這種酶的原始版本開始，研究人員在兩種氨基酸中進(jìn)行工程設(shè)計(jì)，可以在這兩部分之間形成化學(xué)鍵。這種版本的酶，在高溫下就會更加穩(wěn)定。

最后，研究人員通過一系列的改良，創(chuàng)造出了2個版本的酶，并在切碎的塑料瓶上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。如此改良后的水解酶，效率是極高的。

前人提出的水解酶，20小時內(nèi)能消化一半的PET。而在這項(xiàng)工作中，只需要15個小時，消化率就能達(dá)到85%。不僅如此，通過優(yōu)化條件，他們能夠在10小時內(nèi)將PET分解率達(dá)到90%。

雖然還殘留一些結(jié)晶形態(tài)的PET，但這種效率已然是很高了：可以從1000公斤的PET廢料中提取出863公斤的原料。

換句話說，重新設(shè)計(jì)的這種酶的效率，比我們身體里分解淀粉酶的效率還要高。

而后，研究人員還利用這些原料，以工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制造了新的PET產(chǎn)品。

這些新產(chǎn)品的耐壓能力，僅比用標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)原料生產(chǎn)的PET值低5%；外觀方面也只差了10%，符合PET產(chǎn)品生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。

與石化原料相比，使用再生PET的成本是多少呢？

研究人員估計(jì)，如果制造這種蛋白質(zhì)的成本是每公斤25美元，那么這個過程的成本將是用這種蛋白質(zhì)制造PET成本的4%。盡管這可能不像石化產(chǎn)品那么便宜，但相對來說，它將不受未來價格沖擊的影響，而且更具有可持續(xù)性。

TAC分解轉(zhuǎn)化廢塑料

計(jì)劃中的Ineos和Plastic Energy工廠將使用后者的TAC專利技術(shù)來分解塑料廢料，并將其轉(zhuǎn)化為“優(yōu)質(zhì)”的基于聚烯烴的塑料。

Ineos Olefins & Polymers和英國的回收公司Plastic Energy Ltd.正在合作在英國建設(shè)一個回收設(shè)施，該設(shè)施將于2023年底進(jìn)行分層，將廢塑料轉(zhuǎn)化為原材料，制成“優(yōu)質(zhì)”的聚烯烴基塑料。

這項(xiàng)合作的關(guān)鍵是Plastic Energy的專利熱厭氧轉(zhuǎn)化（TAC）技術(shù)，據(jù)報(bào)道該技術(shù)將以前不可回收的塑料廢料轉(zhuǎn)化為基本分子，從而生產(chǎn)出名為TACoil的產(chǎn)品。Plastic Energy目前先進(jìn)的回收工藝的初步試驗(yàn)已經(jīng)成功完成，原材料通過德國K？ln的Ineos裂解裝置轉(zhuǎn)化為原始聚合物。現(xiàn)在，選定的客戶和品牌將使用該試驗(yàn)生產(chǎn)的塑料來證明該工藝的好處。據(jù)報(bào)道，該公司的TAC技術(shù)使生產(chǎn)與原始材料規(guī)格相同的最終產(chǎn)品成為可能。它消除了所有污染，因此所得的聚合物可用于食品和醫(yī)療包裝，在這些包裝中，安全標(biāo)準(zhǔn)要求產(chǎn)品具有最高的純度。

歐洲首個100%可回收嬰兒食品袋

Piccolo聲稱它將成為歐洲第一個推出“100%可回收”嬰兒食品袋的嬰兒食品品牌。

小袋在英國的所有嬰兒食品中都得到了廣泛使用，因?yàn)樗鼈兛梢员３质澄镄迈r并且重量輕，這意味著與運(yùn)輸相比，碳袋的碳足跡大大低于其他包裝形式，例如罐子。

嬰兒食品袋通常由混合材料（塑料和鋁）制成，這意味著它們不可回收。經(jīng)過與供應(yīng)商的兩年研究和開發(fā)，Piccolo的新袋由單層聚丙烯（PP）制成，壺嘴和瓶蓋由HDPE制成。

嬰兒行業(yè)目前每年的銷售量超過6000萬袋，所有這些袋目前都是不可回收的。聚丙烯（用于此小袋的塑料）是英國使用的第三種最常見的塑料。

可口可樂推無標(biāo)簽PET瓶

可口可樂不僅在瑞典推出100%再生材料PET瓶+回收標(biāo)簽，更在日本推出了無標(biāo)簽的PET瓶，進(jìn)一步簡化飲料瓶的回收流程。

行業(yè)巨頭可口可樂（Coca-Cola）在日本市場為旗下飲用水品牌I LOHAS推出了100%無標(biāo)簽回收瓶，以減少廢物和污染。

此外，為了方便有效地回收，這款555毫升的I LOHAS的PET瓶，比正常的PET瓶更加易于粉碎。

可口可樂旗下瓶裝水品牌推出無標(biāo)簽PET瓶，顯然是為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)包裝材質(zhì)的單一化，避免由于標(biāo)簽材質(zhì)與瓶體材質(zhì)不同，而增加PET瓶的回收難度。

高分子合成中空包裝材料

隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高以及社會對綠色包裝的強(qiáng)烈需求，包裝產(chǎn)品在營銷上，除保護(hù)產(chǎn)品及顯示產(chǎn)品的特點(diǎn)外，符合環(huán)保需求的包裝產(chǎn)品已受到各產(chǎn)業(yè)重視，為包裝工業(yè)打開了巨大的發(fā)展空間，高分子合成中空包裝板作為四大包裝材料中發(fā)展最快的包裝材料，以其再回收利用可獲得明顯的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益的特點(diǎn)，已成為開發(fā)利用的重點(diǎn)。

高分子合成中空包裝板是一種用新材料制成的適用于制作各種規(guī)格包裝箱，具有外形平整、質(zhì)輕、色澤豐富純正、耐沖擊、耐油污等特點(diǎn)，且能防水防潮。在包裝箱、周轉(zhuǎn)箱、水果包裝箱、展示牌板、日用品、文具用品、建材保護(hù)板，甚至電子零件的標(biāo)準(zhǔn)保護(hù)材料等，都是可應(yīng)用的范圍。且抗壓性及防水性比紙制品好，可重復(fù)使用，是優(yōu)良替代包裝材料。

凱大公司生產(chǎn)的高分子合成包裝板，主要是從原材料結(jié)構(gòu)上做了調(diào)整，通過增加新材料硅藻土替代了鈣粉，且硅藻土所占配方比例較高，該材料比重為0.7t/ m3，而鈣粉比重1.2t/m3。由于硅藻土價格低、添加比例高，解決了原有的材料成本過高、材料過重的問題；采用增加硅藻土的高分子化工材料作為生產(chǎn)中空格子板材，有效解決了印刷難題和降低成本的作用；生產(chǎn)出的產(chǎn)品在性價比上遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于目前市場上的同類產(chǎn)品。

硅藻土高分子合成中空包裝箱除了外形美觀外，還有防震抗壓，防潮耐蝕，高硬耐用等特點(diǎn)。水果包裝箱在使用的時候保鮮性能非常好，水分不容易流失，是因?yàn)樵谥谱鞯臅r候添加了硅藻土的成分，這樣在使用的時候起到了保鮮的作用。

中天合創(chuàng)開發(fā)綠色農(nóng)用耐候薄膜

國內(nèi)最大的已投產(chǎn)煤炭化工一體化項(xiàng)目——中天合創(chuàng)能源有限責(zé)任公司，近日成功開發(fā)出生產(chǎn)綠色農(nóng)用耐候薄膜專用料，目前已實(shí)現(xiàn)千噸級生產(chǎn)，市場銷售緊俏。

常規(guī)農(nóng)用薄膜產(chǎn)品，使用后難以回收，大量常規(guī)地膜因無法回收，爛在地里會造成白色污染。特別是西北地區(qū)，海拔高，紫外線強(qiáng)，對薄膜材料耐候性要求高。

中天合創(chuàng)化工分公司根據(jù)西北地區(qū)農(nóng)膜使用條件，在國內(nèi)首次開發(fā)出EGF-34GL耐候膜專用料新產(chǎn)品，達(dá)到新疆維吾爾自治區(qū)標(biāo)準(zhǔn)，近期已經(jīng)正式排產(chǎn)1000噸。

中天合創(chuàng)化工分公司烯烴部氣相聚乙烯副主任齊偉介紹，新疆棉花和水果種植面積大，每年需要耐候膜20-30萬噸。當(dāng)?shù)卣娃r(nóng)用地膜生產(chǎn)廠希望開發(fā)出環(huán)境污染小、耐候性強(qiáng)、可實(shí)現(xiàn)循環(huán)的綠色農(nóng)用薄膜產(chǎn)品。

產(chǎn)品在新疆阿克蘇地區(qū)試用結(jié)果顯示，專用料生產(chǎn)的農(nóng)用耐候膜，可以滿足當(dāng)?shù)卣蟮目估匣芰Τ^180天、使用后可以卷起回收的農(nóng)膜標(biāo)準(zhǔn)，可避免白色污染。此外，在市場價格上，每噸也僅比市場常規(guī)產(chǎn)品高350元。

中天合創(chuàng)公司生產(chǎn)人員說，目前產(chǎn)品供不應(yīng)求。隨著上游助劑廠家復(fù)工，后期產(chǎn)量將進(jìn)一步增加。（范訊）

高端絕緣納米紙韌性高抗電擊

紙能包住火，還能抗電擊。湖南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授王建鋒近日研發(fā)出一種高端的云母基納米紙材料。

王建鋒教授以芳綸微米纖維和云母為原材料，制備出云母基納米紙。其斷裂應(yīng)變能力是目前文獻(xiàn)報(bào)道的所有仿貝殼薄膜材料的4倍至240倍，其韌性是目前文獻(xiàn)報(bào)道的所有仿貝殼薄膜材料的6倍至220倍，高電擊穿強(qiáng)度每毫米達(dá)164KV，熱分解溫度達(dá)565℃，性能大大超過了國外的各種云母基絕緣材料。