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当纳米技术在包装工业中的应用分析下

发布时间:2021-09-10 17:16:21 阅读: 来源:电热锅厂家

纳米技术在包装工业中的应用分析(下)

纳米技术在包装工业中的应用

<208推拉铝合金门窗用滑轮p>由于纳米粒子具有许多特殊性能,因此纳米技术在包装工业中正从各个方面发挥着巨大的作用:

1.包装材料方面

(1)在包装材料中加入纳米二氧化钛等微粒,能产生消除异味、杀菌消毒的作用,提高包装品质和延长货架寿命。纳米层状银系无机抗菌材料可用于抗菌除味塑料成品、抗菌纸杯等许多产品。将30~40nm的二氧化钛分散到树脂中制成对光有强烈吸收能力的紫外线吸收薄膜,可用于食品杀菌袋和保鲜袋。

(2)纳米涂料具有变化的光学性能,它的光学透射谱可从紫外波段一直延伸到远红外波段。纳米多层复合涂料经处理后在可见时间和资源的投入光范围内出现荧光,在各种标牌表面施以纳米材料涂层,成为发光、反光标牌;改变纳米涂层的组成和特性,产生光致变色、温致变色、电致变色等效应,是特殊的防伪、识别手段。

(3)纳米二氧化钛、纳米碳酸钙等纳米材料能使塑料改性。通过对塑料进行填充改性,可以提高塑料的力学性能,还可以开发各种功能塑料,如导电塑料、磁性塑料、抗降解塑料、抗紫外耐老化塑料等。在塑料中均匀分散无机纳米材料所制成的纳米塑料具有优异的物理力学性能、强度高、耐热性好、密度较低,良好的透明度和较高的光泽度。

(4)用纳米氧化硅系列微粒作为橡胶的补强剂和抗老化剂;用纳米氧化铝大幅度提高橡胶的耐磨性和介电特性,使其使用寿命明显延长,性能大为提高。

(5)以廉价的硅基化合物为原料,使异常细小的悬胶体粒子(溶胶)连接在一起(凝胶),从而由液体变为固体,并生成出溶胶-凝胶玻璃,此玻璃的质量仅为普通玻璃的一半;80nm的氧化钇可作为红外屏蔽涂层,反射热的效率很高,在诸如玻璃等产品表面上涂纳米材料涂层,可以达到减少光的透射和热传递效果,产生隔热作用。

(6)由于陶瓷材料通常呈脆性,由纳米粒子压制成的纳米陶瓷材料却有良好的韧性;将陶瓷加工成纳米粉末,只需不高的温度即可将其熔化并烧结面耐高温的元件;纳米氧化铝添加到陶瓷中,起增强和增韧作用,从而提高陶瓷材料的可靠性;另外,还有高热导率的陶瓷如金刚石及氮化铝等。

(7)纳米晶粒的金属要比传统的粗晶粒金属硬3~5倍。纳米铁材料由纳米铁晶体压制面成,较之普通铁强度提高12倍,硬度提高2~3个数量级。利用纳米铁材料可制成高强度、高韧性的特殊钢材。金属—陶瓷等复合材料则可在更大的范围内改变材料的力学性质。

(8)两种性质不同的材料做到纳米尺度时,在特定的条件下有协同作用。在玻璃、瓷砖等表面采用超双亲性界面材料后,实现自清洁及防雾效果;在纸张制品、纸箱薄膜等经超双疏性界面物性材料技术处理后也都获得超疏水及超疏油效果;在金属加工领域,各种金属表面经超双疏性界面物性材料技术处理后,能提高金属的防腐效果。

(9)中空纳米材料属无机化合物纳米材料,中空棱状,可在高聚物的单体或单体之一中先加入本纳米材料1%~4%,再聚(缩)合,使高聚物的线形分子穿过纳米材料的晶隙,增加纳米材料与高聚物之间的极性键力,并且此纳米材料构型与刚玉一样,对塑料、橡胶、化纤等高分子材料进行改性后,其强度、韧性、耐磨性等的提高大大高于实心纳米材料。

(10)另外,由于纳米材料具有较小的颗粒尺寸,且纳米微粒表面形态随着粒径的减小,表面光滑程度变差,形成了凹凸不平的原子台阶,催化作用增强。纳米二氧化钛在光照条件下能将有害物质转化为二氧化碳、水和有机酸,能净化空气,改善空气质量。

2.包装机械方面

(1)由纳米微晶磁阻抗材料制成的纳米磁敏开关和传感器,由于具有灵敏度高、线性度好及稳定性好等特性,在包装机械中应用将使自动控制系统提高到一个新水平。另外,纳米材料涂层的光学特性,也可用于传感器等光学应用器件。

(2)由于纳米陶瓷具有良好的耐磨性、较高的强度及较强的韧性,可用于制造刀具、包装机械的密封环及轴承等,以提高其耐磨性、耐蚀性,也可用于制作包装输送机械和沸腾干燥床关键部件的表面涂层。

(3)以纳米材料制成的特种不污染耐磨透明涂料耐高低温、可设计范围宽;,涂在玻璃、塑料等物体上,在光的照射下,由于纳米微粒的催化作用,使表面上的物质包括油污、细菌等进一步氧化变成气体或者很容易被擦掉的物质,具有防污、防尘、耐刮、耐磨及防火功能,可用于食品包装机械上与食品直接接触的零部件的表面涂层,或用于制作包装容器,机械箱体和生产车间等。

(4)纳米二氧化钛和纳米二氧化锡制成多层干涉膜能提高透光率,而且红外反射能力很强,可节省电能,适用于包装机械的红外干燥和红外杀菌设备上。

(5)用纳米金属粉末制成的微孔气体分离膜,可用于气体同位素、混合气体、高分子、有机物的浓缩和分离,可应用于纯净水、软饮料等膜过滤和杀菌设备上。

(6)在高硬度的耐磨涂料中加入纳米相,可进一步提高涂层的硬度和耐磨性能,防止金属材料的腐蚀和延缓复合材料的老化,并保持较高的韧性。将纳米颗粒加入到表面涂层中,可达到减小磨擦系数的效果,形成自润滑材料;如将碳化钨加入到铁、钴、镍中,可形成硬质合金材料,具有高的硬度、耐磨性能,同时又有更低的脆性。对包装机械关键零部件进行金属表面纳米涂层处理,可提高机械设备的耐磨性、硬度和使用寿命。

(7)包装机械对润滑剂要求较高,而通常润滑剂易损耗、易污染环境,而纳米磁性液体中的磁性颗粒尺寸仅为10nm,不会损坏轴承,而基液亦可用润滑油,只要采用合适的磁场就可以将磁性润滑油约束在所需的部位,能保证机器的正常运转并能显著降低高频噪音、抑制温升、减少材料的耗损。

(8)橡胶和塑料是包装机械应用较多的原材料,但通常的橡胶是靠加入炭黑来提高其强度、耐磨性和抗老化性,制品为黑色,不适宜用在食品包装机械上。新的纳米改性橡胶各项指标均有大幅度提高,尤其抗老化性能提高3倍,使用寿命长达30年以上,且色彩艳丽,保色效果优异。

(9)金属焊接通常都是在高于金属熔点的高温下进行,但是,对于包装机械焊接很困难的部位,为了保证相关仪表及传感器不受影响,可采用纳米焊接。一方面随着纳米颗粒尺寸的减小,纳米材料的熔点(液相烧结温度)会随之降低,另一方面随着颗粒比表面积的提高,扩散速率大幅度上升,使纳米颗粒的熔点通常低于粗晶粒物体。

(10)另外,随着改进的等离子技术、表面淬火技术和激光表面热处理技术应用于结构材料表面纳米化,包装机械上的轴承、齿轮、丝杠、硬质合金刀具表面纳米化处理也有明显的效果。

3.包装印刷方面

(1)金属纳米微粒具有消除静电的特殊功能。将金属纳米微粒加入包装与印刷材料表面,以减轻或消除在高速全自动包装机或印刷机上输送包装与印刷材料所产生的静电,提高包装与印刷速度和效果;另外,由于静电的消除,包装材料表面不再吸附灰尘,使得材料表面不再因沾有灰尘而增加磨擦导致擦伤,提高印刷质量。

(2)选择适宜的既有颜料又有染料双重功能的纳米微粒和纳米粉体材料得到各种颜料,以生产高级印刷油墨,可导致包装印刷全面升级。新型纳米级透明氧化铁颜料具有分散性好、结晶性好、耐候性好、透明度高及着色力强等特点,用于制造纳米油墨、纳米水性油墨和纳米水性涂层材料;纳米级碳酸钙是一种轻质碳酸钙,一种重要的无机颜料,具有比表面积较高、活性高、填补和增韧性强等特性,添加到油墨产品及其他产品(如纸张,塑料制品等)中能有效地提高这些产品的性能,目前主要用于高档油墨及专用纸张等;气相法白炭黑是由硅或有机硅的氯化物高温水解生成的带有表面羟基和吸附水的超微细二氧化硅粉末,具有粒径小、比表面积大、化学纯度高、分散性能好等特点,以其优越的稳定性、补强性、粘稠性和触变性等在粘合剂、密封剂及特种油墨14、保持 [Hold]等方面得到广泛应用。

目前,由于工业技术水平还不足以在分子量级上进行操作,纳米产品成本太高,商业化产品难以大规模推广应用,随着新的更为高级的工业技术的发展,纳米技术在包装工业中的应用与开发将会有广泛的应用前景和无限的商机。

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