納米復(fù)合材料已儼然成為了未來柔性包裝的發(fā)展重點(diǎn),，因此受到的關(guān)注也越來越多，由于用這種技術(shù)生產(chǎn)出來的材料的阻隔性,、機(jī)械性能更強(qiáng),，重量更輕，所以全球納米材料的市場(chǎng)正在不斷擴(kuò)張,，預(yù)計(jì)到2008年全球納米技術(shù)的市場(chǎng)有望增長到2.5億美元,，屆時(shí)每年的增長速度預(yù)期會(huì)到18%~25%。

38億美元的全球柔性包裝市場(chǎng)，近年來發(fā)展迅速,。每年對(duì)柔性包裝的需求平均都以3.5%的速度增長,，因此柔性材料需要滿足并超過客戶的高期望值以及解決供應(yīng)鏈的壓力。供應(yīng)商之間的競(jìng)爭(zhēng)不斷加劇,，同時(shí)政府的規(guī)定也導(dǎo)致因薄膜行業(yè)的變革而使產(chǎn)品和包裝的性能以及全球?qū)Π�裝廢物的關(guān)注程度不斷提高,。

其中的一個(gè)創(chuàng)新就是未來柔性包裝發(fā)展的重點(diǎn)，聚合物納米復(fù)合技術(shù),。在2003年12月PD雜志的文章中,，包裝行業(yè)專家AaronBrody博士說道：“在沒有使用令人心煩意亂的校準(zhǔn)儀器的情況下，納米復(fù)合技術(shù)似乎能幫助軟包裝塑料行業(yè)解決超級(jí)阻隔特性這個(gè)一直以來困擾他們的難題—在玻璃和金屬行業(yè)同樣存在這個(gè)問題,。”

納米材料受到廣泛關(guān)注

納米復(fù)合材料的定義是通過聚合物和納米粒子的結(jié)合來產(chǎn)生性能得到大幅提高的材料,，納米技術(shù)從出現(xiàn)至今已經(jīng)有很多年的歷史，但直到最近才被用到主流的商業(yè)包裝應(yīng)用中,。（就納米材料而言,，簡單說就是材料或參加化學(xué)反應(yīng)的活性單體可以以納米級(jí)來衡量。以測(cè)量的公制系統(tǒng)來衡量,，一個(gè)“納”等于十億分之一,，因此，一納米就是十億分之一米,。）

由于美國有超過400家研究中心和公司在研究納米技術(shù),，而且有34億美元的投入，因此美國在納米技術(shù)的研究方面一直處于領(lǐng)先地位,。歐洲有17億美元的投入和175家公司以及組織在對(duì)納米技術(shù)進(jìn)行研究,，日本也有100多家公司投入納米技術(shù)的研究之中。到2008年,，全球納米技術(shù)的市場(chǎng)有望增長到2.5億美元,，屆時(shí)每年的增長速度預(yù)期會(huì)到18%~25%。

納米材料的構(gòu)成

聚合物納米復(fù)合材料是將填充物分散到納米粒子之間形成一種片晶而構(gòu)建成的,。然后,，這些小片晶就分散到聚合體的矩陣中,，形成的若干平行層迫使氣體從聚合體中通過“曲折通道”逸出,，針對(duì)氣體和水氣形成復(fù)雜的阻隔層。聚合體結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)地越曲折,，阻隔性就越高,。聚合薄膜的滲透系數(shù)（P）由兩個(gè)因素決定：擴(kuò)散（D）和溶解度（S）系數(shù)，也就是P=DxS,。

當(dāng)有更多的納米粒子分散到聚合物中時(shí),，滲透性也會(huì)大大降低。根據(jù)美國陸軍的納提克士兵研究中心的研究表明，“聚合物中納米粒子的分散程度跟納米復(fù)合薄膜復(fù)合到那些純的聚合薄膜上時(shí)出現(xiàn)的機(jī)械和阻隔特性的改善程度相關(guān),。”

為了使薄膜得到最佳的性能,，和傳統(tǒng)填充物的加入量相比納米粒子的量要少許多。通常,，納米填充物的添加量不超過5%,，這樣就可以極大地減少納米復(fù)合薄膜的重量。納米粒子的分散過程會(huì)致使材料產(chǎn)生很高的材料縱橫比和表面積,，使填充了納米粒子的塑料的性能大大優(yōu)于填充傳統(tǒng)材料的塑料,。

填充物種類

有不同種類的填充物可供使用。最普通的一種是被稱為高嶺土的納米黏土材料—單層的蒙脫石黏土,。黏土在自然狀態(tài)中就有親水性,，而聚合物也是親水的。為了使這兩者協(xié)調(diào)一致,，必須對(duì)黏土的極性進(jìn)行改良成為更加“有機(jī)”的物質(zhì),。一種改良黏土的方法就是通過將有機(jī)銨陽離子（帶正電的離子）和黏土表面的無機(jī)陽離子進(jìn)行交換。

其他的納米填充物包括碳納米管,，片狀石墨和碳納米纖維,。另外還有一些填充物正在進(jìn)行調(diào)研中，例如,，合成黏土,、天然纖維（大麻、亞麻）以及POSS（納米復(fù)合光電薄膜）,。碳納米管—比納米黏土填充物這種在自然界中易得到的材料的膨脹系數(shù)更高—能提供極好的導(dǎo)電性能和熱傳導(dǎo)性能,。納米黏土的兩家主要供應(yīng)商是SouthernClayProducts和Nanocor公司。

三種填充方式

通常有三種方法可以通過納米填充物增強(qiáng)聚合物的性能來生產(chǎn)納米復(fù)合材料：熔融捏合,，原位聚合法和溶解法,。將納米填充物填入聚合物中的熔融捏合或稱處理可以通過擠出機(jī)、注塑機(jī)或其他處理設(shè)備制造聚合物的時(shí)候同時(shí)進(jìn)行,。使用剪切力將聚合體顆粒和填充物（黏土）壓制到一起以幫助剝落（將顆粒分解成正確的形狀和層結(jié)構(gòu)的加工方法）或分散,。原位聚合法是在聚合狀態(tài)下直接將填充物加到液態(tài)單體中。溶解法是將填充物加到使用諸如甲苯,、氯仿,、乙腈溶劑的聚合物溶液中，以使聚合物和填充物的分子結(jié)合到一起,。

由于溶劑對(duì)環(huán)境有害,，因此熔融捏合和原位聚合法是生產(chǎn)納米復(fù)合材料使用最廣泛的方法。

納米復(fù)合薄膜的優(yōu)勢(shì)

納米復(fù)合薄膜的優(yōu)勢(shì)數(shù)不勝數(shù),，在包裝行業(yè)應(yīng)用的可能性是無止境的,。鑒于納米復(fù)合材料的生產(chǎn)采用的是分散模式,，因此片晶極大地提高了下列性質(zhì)：

*氣體、氧氣,、水等的阻隔性
*高機(jī)械強(qiáng)度
*耐熱性
*化學(xué)穩(wěn)定性
*重復(fù)利用性
*體積的穩(wěn)定性
*耐熱性
*良好的光學(xué)透明性（因?yàn)轭w粒都是納米級(jí)的）

大部分使用納米復(fù)合材料包裝的消費(fèi)產(chǎn)品都屬于飲料行業(yè),。很多不同種類的商業(yè)用塑料，柔性或硬性,，都采用納米復(fù)合結(jié)構(gòu)的材料來生產(chǎn),，包括聚丙烯、尼龍,、聚乙烯對(duì)苯二甲酸酯和聚乙烯,。