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2．納米TiO2制作有防護功能的承印物 　　紫外線是太陽光的重要組成部分，其能量約占日光總能量的6％。人們越來越多地發(fā)現(xiàn)紫外線輻射的危害，如可以使人皮膚紅腫，出現(xiàn)水皰，對皮膚細胞具有極強的穿透力等。紫外線能夠使塑料、合成樹脂、有機玻璃等合成材料中的高分子鏈斷而降解，導致老化，使涂層或墨層變色粉化。如何在印刷墨層或裝飾涂膜之上或使其本身具有抗老化作用是人們關(guān)注的問題。 　　納米TiO2、ZnO2、A12O3、SiO2、Fe2O3等，都是優(yōu)良的抗紫外線吸收劑，用在有機涂料或油墨中，能明顯地提高油墨的抗老化性能。如納米Al2O3這類無機納米材料具有很好的流動性，若加入油墨中可以大大提高墨膜的耐磨性。納米TiO2是永久性的紫外線吸收劑，將其加入到丙烯酸樹脂油墨中，少量的納米TiO2就能使紫外線透過率顯著降低。如納米TiO2含量0.5％時，紫外線透過率降低到50％以下，納米TiO2含量5％時，紫外線透過率降低到30％以下，這種涂料具有良好的紫外線防護功能。 1.2.3納米級SiO2在油墨中的應(yīng)用 　　納米級SiO2是無定型白色粉末體，其表面有不飽和的殘鍵及不同鍵合狀態(tài)的羥基，其分子狀態(tài)呈三維鏈結(jié)構(gòu)。 　　一般地，表面相互聚集的氫鍵之間的作用力不強，較易以剪切力加以分開。然而，這些氫鍵會在外部剪切力消除后迅速復原，因此使其結(jié)構(gòu)迅速重組，這種依賴時間與外力作用回復原狀的剪切力弱化反應(yīng)稱為觸變性。觸變性反應(yīng)是納米SiO2使傳統(tǒng)油墨各項性能提高的主要因素。 　　納米SiO2是表面帶有羥基的超微細粉末，粒徑小于100nm，通常為20～60nm，化學純度高，分散性好，比表面積大。在化學工業(yè)中，又叫白灰黑，是目前世界上大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的產(chǎn)量最高的一種納米粉體材料。納米SiO2為無定型白色粉末，是一種無毒、無味、無污染的無機非金屬材料。納米SiO2屬于精細化工產(chǎn)品，具有導電性，對靜電具有很好的屏蔽作用，防止電信號受到外部靜電的干擾，若把它加入油墨就可以制成導電油墨，如大容量集成電路，現(xiàn)代接觸式面板開關(guān)等。 　　當前國產(chǎn)油墨普遍存在著性能方面的不足，諸如懸浮穩(wěn)定性、觸變性較低的問題，致使每年需進口大量高檔油墨。納米SiO2可提供防結(jié)塊、乳化、流化性、消光性、支持性、懸浮、增稠、觸變性等功能。 1.2.4通用納米粉體材料CaCO3 　　CaCO3是一種普通的無機填料，廣泛應(yīng)用于紙張和油墨中。平均粒徑小于100nm的CaCO3稱為納米CaCO3。依據(jù)其顆粒大小，有不同的應(yīng)用對象。 　　納米CaCO3不僅可以起到增白、擴容、降低成本的作用，還具有用于油墨補強作用。納米CaCO3表面有許多羥基，屬于親水疏油性物質(zhì)。同時由于粒徑大小，比表面能很大，易于團聚，造成分散差，直接應(yīng)用效果不太好，因此，有必要對納米CaCO3表面進行改性，提高粉體的親油性，防止粉體的團聚性，提高粉體分散性。用于納米CaCO3的表面改性劑有無機改性劑和有機改性劑兩種，如縮合磷酸、鈦酸酯等都是有效的表面改性劑，能夠改善CaCO3粉體的加工性能和物理機械性能，通過形成不可逆的化學鍵作用，可明顯地提高CaCO3粉體的物理穩(wěn)定性，在油墨的使用中，具有良好的分散性。 　　納米CaCO3根據(jù)其顆粒大小，有不同的應(yīng)用對象。粒徑為80～100nm的納米CaCO3用于高檔塑料制品及普通油墨；粒徑為15～30nm的納米CaCO3用于高檔油墨、高檔橡膠制品及轎車漆。 2.中國納米包裝印刷材料現(xiàn)狀 2.1納米綠色包裝 　　所謂“納米綠色包裝”，就是應(yīng)用納米技術(shù)，采用納米復合（包裝）材料，從而使包裝具有超級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的顆粒或晶體與其他包裝材料復合或添加制成，具有納米級結(jié)構(gòu)單元的納米復合包裝材料。納米結(jié)構(gòu)可能成為技術(shù)改進的基礎(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化，甚至超過我們認為可能達到的程度。 　　由于納米級晶粒比常規(guī)材料的晶粒細小，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，諸如高強度、高硬度、高電阻率、低熱導率、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。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。 2.2納米包裝印刷的發(fā)展趨勢 　　國家973納米領(lǐng)域首席科學家說：“納米塑料將是我國最有希望實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的納米技術(shù)之一?！痹诎b印刷領(lǐng)域有：納米油墨、納米顏料、納米紙、納米薄膜、聚食物基納米復合材料 (PNMC)、納米發(fā)光材料、納米抗菌包裝、納米粘合劑、納米防偽印刷、納米軍品防護包裝、納米綠色包裝、納米光刻印刷技術(shù)、納米磁印刷等都已經(jīng)獲得突破，有些已經(jīng)初步產(chǎn)業(yè)化，納米材料和納米結(jié)構(gòu)的評價手段基本齊全，達到國際上個世紀90年代末的先進水平。 　　目前我國納米包裝印刷材料的改性更貼近于應(yīng)用趨勢，找到納米技術(shù)的應(yīng)用與現(xiàn)實技術(shù)體系結(jié)合，使之得到盡快的推廣應(yīng)用，下面舉例說明納米油墨、納米顏料、納米紙、納米薄膜等發(fā)展狀況。 2.2.1納米油墨 　　對納米油墨國內(nèi)目前基本上還處于中試階段，離廣泛應(yīng)用于油墨制造和印刷工業(yè)之中還有一段距離，但有專家預測，納米油墨將為油墨制造業(yè)開辟一片廣闊的新天地，為世界油墨和印刷技術(shù)帶來一場新的變革。 　　納米油墨還可以用于夜光圖文印刷。有些納米微粒自身具有發(fā)光基團，可以自己發(fā)光。用加有這種微粒的油墨印出的印品不需外來光源的照射，靠自身發(fā)光就能被人眼識別。這種油墨如果用于戶外大型廣告噴繪或夜間閱讀的圖文印刷品，就不再需要外來光源，不但可節(jié)省能源，且大大方便了使用者。 2.2.2納米UV上光油[14、17] 　　紙包裝制品，表面光澤處理的技術(shù)正逐步向紫外線固化UV上光方向發(fā)展，納米級UV上光油使彩色瓦楞紙箱具耐摩擦、耐指劃、防潮、高光澤度等性能。納米UV上光油主要由納米齊聚物（如環(huán)氧丙烯酸等）、活性稀釋劑、光引發(fā)劑及其他助劑組成。UV上光的方式很多，可上光機與印刷機上光、輥涂上光活印刷上光。 　　可以預計，當不斷完善的納米高新技術(shù)在瓦楞紙箱印刷中得到廣泛應(yīng)用后，今后瓦楞紙箱的印刷，其分辨率將會更高、效果更好。瓦楞紙箱的制造離不開包裝印刷，在包裝印刷行業(yè)中，納米微粒扮演著越來越重要的作用。 2.2.3納米顏料[17、30] 　　國內(nèi)近來被科技部評為國家重點新產(chǎn)品的納米級透明氧化鐵系列顏料已開發(fā)成功。它對傳統(tǒng)顏料的升級換代將產(chǎn)生重要的影響，主要應(yīng)用于納米油墨，納米水性涂層材料等。該材料典型的針狀微粒尺寸，長軸為45納米，短軸為6～7納米，具有很好的分散性、結(jié)晶性和耐候性、高明度和著色力強的特點。它的開發(fā)成功，對我國傳統(tǒng)顏料的更新?lián)Q代具有重大意義，尤其可用于制作納米油墨，使油墨質(zhì)量大為提高。 　　納米金屬微?？晌杖抗獠ǘ棺陨沓屎谏瑫r對光亦有散射作用。將納米金屬微粒添加到黑色油墨中，可提高黑色油墨的純度和密度。 　　由于納米微粒具有很好的表面濕潤性，它們吸附于油墨中的顏料顆粒表面，能大大改善油墨的親油和可潤濕性，并能保證整個油墨分散系的穩(wěn)定性。如果借助高新技術(shù)將油墨中的各種成分，如樹脂、顏料、填料等制成納米級的原材料，可達到更好的分散懸浮和穩(wěn)定，顏料用量少，遮蓋力高，光澤好，樹脂粒度細膩，印刷圖像清晰。如用于UV油墨中，可加速其固化速度，同時由于填料的細微均勻分散而消除墨膜的收縮起皺現(xiàn)象。在玻璃陶瓷的印墨中，若無機原料構(gòu)成為納米級的細度，能節(jié)省大量原料并印出更精更美更高質(zhì)量的圖像 $分頁符$ 2.2.4納米紙、保鮮瓦楞紙板、紙箱 2.2.4.1納米紙[15、19] 　　目前木纖維只能加工到微米(100～1000nm)的水平，將木材加工到納米級，木材原來的細胞結(jié)構(gòu)將被破壞，纖維組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。纖維素、半纖維素和木素可在加工過程中用機械方法分離，這樣就可以大大提高制漿率和降低制漿造紙工業(yè)對環(huán)境的污染。 　　在造紙涂料中，將納米碳酸鈣應(yīng)用于涂布白紙板涂料中能有效改善白紙板的性能。納米碳酸鈣的加入有利于涂層的幾種重要性能指標提高，如IGT值、K、N油墨吸收性、平滑度等。 　　華中師大納米科技研究院開發(fā)研制出一種新型的超疏水、自潔凈的納米結(jié)構(gòu)表面紙。這種納米紙是在普通紙的表面制備一層納米結(jié)構(gòu)的薄膜。其技術(shù)創(chuàng)新之處在于：采用納米分散技術(shù)將有機母液分割成微米尺度的小島，無機納米顆粒均勻分散在小島中，形成了超疏水的類荷業(yè)結(jié)構(gòu)。采用無機納米顆粒表面原位修飾技術(shù)，促使高密度無機的納米粒子均勻分散。該產(chǎn)品目前全國以至全世界尚未生產(chǎn)和銷售。 　　納米紙除具有普通紙可書寫、復印、印刷等所有應(yīng)用性能，還具有防潮、防老化、低吸水性、低伸縮率等優(yōu)異性能，而且工藝簡單，成本低廉，其廣闊的市場前景。 2.2.4.2保鮮瓦楞紙板[18、22] 　　保持水果、蔬菜新鮮的方法是減少水分的流失、抑制生物呼吸和細菌生長，同時除去促使它們老化、熟化的乙烯氣體，保鮮瓦楞紙板正是從這些方面入手加工出來的。①復合型保鮮瓦楞紙板：將鍍鋁保鮮膜層復合在瓦楞紙板的內(nèi)表面，這種復合膜具有吸收乙烯氣體的功能，既可防止水分蒸發(fā)，又有反射輻射線的功能，可以防止箱內(nèi)溫度上升，起到保鮮作用。②混合型保鮮瓦楞紙板：在瓦楞紙箱內(nèi)面紙制造過程中，可以加入納米級多孔型乙烯氣體吸收粉劑，以防止催熟；也可在原紙上涂布能發(fā)出６μｍ～１４μｍ波長紅外線的特種陶瓷粉末。這種粉末在常溫下能發(fā)射紅外線，不僅能使果品中有關(guān)分子活化，提高抵抗微生物侵蝕的能力，還可使酶活化，提高果品甜度。應(yīng)用這種方法制造的紙箱特別適用于包裝桃、葡萄、楊梅等產(chǎn)品，保鮮效果極好。 2.2.4.3保鮮瓦楞紙箱[18] 1.抗菌保鮮瓦楞紙板與紙箱 　　要想保鮮生鮮、果蔬類產(chǎn)品，對于包裝容器的溫度、濕度和空氣等環(huán)境條件的控制就非常重要。例如，保持適度低溫才能使內(nèi)容物的呼吸作用受抑制，保持適當?shù)臏囟瓤蓽p少水分蒸發(fā)，使內(nèi)容物自然散發(fā)出的乙烯氣體得到消除，這樣就能抑制老化現(xiàn)象。果蔬保鮮遇到的另一個問題就是病原性微生物的污染導致果蔬凋萎、腐敗，所以采取何種措施來抑制微生物繁殖以達到抗菌保鮮的目的成為紙箱制造者不得不面對的問題。解決辦法是在抗菌保鮮瓦楞紙板的襯紙表面上敷一層納米抗菌防腐劑，這種防腐方式對食品衛(wèi)生沒有任何影響。 2.二氧化硅混合襯紙瓦楞紙板與紙箱 　　這種瓦楞紙板的保鮮性能良好，紙板的加工制作方法與普通的瓦楞紙板完全一樣，無需在襯紙與瓦楞之間夾任何材料。它能起到保鮮作用是因為紙板的里襯中含有能夠吸收乙烯氣體的納米粉劑。納米粉劑是用白硅石為原料制成的以二氧化硅為主要成分的多孔型粉劑。由于白硅石對于乙烯氣體的吸附能力比活性碳、稀土鋯以及沸石都要好，所以采用添加了納米白硅石粉劑的紙張作為瓦楞紙板的里襯紙具有更好的保鮮效果。 　　納米技術(shù)是制造高性能包裝的最新技術(shù)，它在瓦楞紙箱上的應(yīng)用幾乎涉及紙箱和紙板的各個方面。在瓦楞紙箱制造領(lǐng)域，納米技術(shù)與納米材料有著強勁的發(fā)展動力和廣闊市場前景。 2.2.5納米保鮮薄膜 　　現(xiàn)有在包裝上應(yīng)用的保鮮技術(shù)和保鮮工藝十分復雜，保鮮效果不佳，而且在包裝制作和貯運過程中成本相對較高，采用納米技術(shù)后，這些問題將迎刃而解。 　　果蔬等新鮮食品的包裝如果要達到保鮮的效果，就要解決乙烯導致果蔬變質(zhì)腐爛的問題。在包裝中，果蔬釋放的乙烯達到一定濃度后，果蔬會加快腐爛速度。為解決這一問題，在保鮮包裝中應(yīng)設(shè)法加入乙烯吸收劑，以減少包裝中的乙烯含量，提高保鮮效果，但目前使用的乙烯吸收劑效果并不理想，應(yīng)用納米技術(shù)可以解決這一問題。納米級Ａｇ粉對乙烯的氧化具有催化作用，在保鮮包裝材料中加入納米Ａｇ粉，便可加速氧化果蔬食品釋放出的乙烯，從而達到良好的保鮮效果。 2.2.6納米防偽油墨 　　納米科技應(yīng)用于油墨的開發(fā)生產(chǎn)目前已取得了可喜的成果，尤其是在防偽油墨方面。將納米技術(shù)和防偽技術(shù)相結(jié)合，研制開發(fā)的納米防偽印刷油墨，不僅具有良好的印刷效果，而且可使防偽效果和防偽性能進一步改善。例如，針對熒光防偽油墨耐光性差、防偽機理已被破譯而失去防偽功能的現(xiàn)狀，由廣州大學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。 　　北京大學防偽研究小組，目前已成功開發(fā)出紅外防偽發(fā)光材料，紅外防偽油墨，特別是紅外防偽激光鑒別器開發(fā)成功，有力地支持了紅外防偽技術(shù)的高速發(fā)展。紅外發(fā)光材料屬于無機稀土發(fā)光材料，是在紅外照射下，發(fā)出刺眼的鮮艷的綠、紅二種顏色的可見光，該紅外材料主要工作階段在780nm～1200nm。該類發(fā)光材料優(yōu)點為：正常日光下，具有極白的外觀，極易細化顆粒，是制作防偽產(chǎn)品的特種原料。智能防偽鑒別儀是利用一種新的光譜分析技術(shù)與計算機技術(shù)相結(jié)合的高科技產(chǎn)品，其優(yōu)良的防偽性能和使用的便利，能滿足最高層次防偽方面的需要，居國際領(lǐng)先水平[16、24]。 2.2.7紅外激光納米油墨 　　紅外激光納米油墨是用生產(chǎn)的特種紅外發(fā)光材料經(jīng)特殊工藝制備的。其在專用檢測器照射下，可以發(fā)出特殊的可見光譜。目前生產(chǎn)3種紅外發(fā)光材料，分別可以發(fā)出紅光、蘭光、綠光。印刷方式有膠印、絲印。國內(nèi)目前有三家公司可提供紅外激光納米粉末或油墨。 2.3納米包裝印刷產(chǎn)業(yè)化[20] 　　包裝印刷行業(yè)在國民經(jīng)濟的份額已排在第十四位，年產(chǎn)值超過3000億元，年增長15％左右，持續(xù)高速發(fā)展位居世界前列。無疑，我國已是世界包裝大國，但還不是包裝強國，環(huán)保、IT技術(shù)與納米技術(shù)相結(jié)合是本學科發(fā)展的動向。 　　納米包裝產(chǎn)業(yè)的重點是包裝材料與包裝技術(shù)。在包裝領(lǐng)域更多的是應(yīng)用納米技術(shù)，開發(fā)納米包裝印刷與納米包裝材料。就目前的情況而言，納米技術(shù)在包裝中的研究及應(yīng)用基本上還剛起步，然而，納米技術(shù)必將成為世界包裝領(lǐng)域的“制高點”。過去我國包裝工業(yè)的一些先進設(shè)備、先進材料、先進技術(shù)，大多是依靠進口。納米技術(shù)的出現(xiàn)，將為我國的包裝工業(yè)和技術(shù)創(chuàng)新帶來機遇，必須加快技術(shù)創(chuàng)新的進程，力爭走在世界前列。 　　加快引進、消化、吸收與創(chuàng)新相結(jié)合，以重點示范企業(yè)為突破口，推動納米產(chǎn)業(yè)發(fā)展，重點建設(shè)若干推廣示范企業(yè)，引進若干納米新技術(shù)和新產(chǎn)品，尋找若干納米技術(shù)依托研究單位。由從事納米技術(shù)包裝印刷應(yīng)用研究的高等院校、研究機構(gòu)的納米技術(shù)專家及開發(fā)納米技術(shù)、納米材料包裝印刷應(yīng)用的企業(yè)家，共同組建“全國納米技術(shù)包裝應(yīng)用研究會”，承擔全國范圍的納米技術(shù)包裝印刷應(yīng)用研究的咨詢、規(guī)劃、技術(shù)培訓、研究課題及納米包裝印刷產(chǎn)業(yè)化的協(xié)調(diào)指導等工作。要不失時機地導入納米技術(shù)，率先打開納米級包裝印刷領(lǐng)域的大門。納米技術(shù)和納米印刷材料的應(yīng)用和開發(fā)，為中國包裝印刷界提供了一個快速發(fā)展的好時機，包裝印刷業(yè)應(yīng)該緊緊抓住這次機遇?！　　　　　　　　　　　　?nbsp; 轉(zhuǎn)載自:容聲電子技術(shù)網(wǎng)