超具潜力的包装新材料

超具潜力的包装新材料

无限可回收塑料

图片来源：Bill Cotton/科罗拉多州立大学

突破性：可以无限期地回收利用，同时保持塑料的性能。

应用领域：现有塑料的替代品。

主要研究机构（公司）：科罗拉多州立大学。

仿生塑料

图片来源：哈佛大学Wyss研究所

突破性：该材料是从丢弃的虾壳中提取的壳质和来源于蚕丝的丝素蛋白组成，复制了昆虫表皮的强度、耐久性和多功能性。

应用领域：可用于制造迅速降解的垃圾袋、包装材料和尿布。作为一种特别坚固的生物相容性材料，它也可用于缝合承受高负荷的伤口，例如疝修补或作为组织再生的支架。

主要研究机构（公司）：哈佛大学仿生工程Wyss研究所。

高强生物材料

图片来源：ACS Nano

突破性：该材料由源自木材和植物体的纤维素纳米纤维制成，最终结构的拉伸刚度为86千兆帕（GPa），拉伸强度为1.57 GPa，比蜘蛛丝强度强8倍，而且可生物降解。

应用领域：用作塑料和其他不可降解物体的绝佳替代品。

主要研究机构（公司）：斯德哥尔摩KTH皇家理工学院。

食品包装的智能化技术

智能化包装，是指在包装制作的过程中使用特殊结构、新型材料与技术，或加入集成原件，使包装在满足传统包装功能的基础上，對产品的质量、流通安全、使用便捷等功能中的某个方面进行积极的干预与保障，以更好地实现包装在流通过程中使用与管理功能的一种新型包装。智能化包装可分类为，材料智能型包装；结构智能型包装；信息智能型包装。智能化包装技术可应用在食品、日化用品、药品、以及快递包装等一些特殊用品的包装领域。智能化包装更具备人性化的特点，它可提升使用者的效率，无障碍地获取包装信息。智能化包装的定义不是绝对的，它会随着时代的进步而发生改变。新技术、新材料、新的表现形式都在不断地更新与完善，智能化包装的概念与范畴也随之变得更加广泛。

智能化包装技术种类繁多，应用于包装的范围广泛，在食品包装中智能化包装可通过利用特殊材料的指示标签，从而实时检测包装内部的环境条件，在运输和储藏期间向消费者与管理者提供食品品质信息。还可通过改变包装食品的环境条件来延长货架期，从而保持食品的营养成分不被破坏，保障食品新鲜度。以及使包装在承载信息方式多面化，使食品包装具备可溯源的功能。

智能化指示标签

当食品发生腐败时，是其内外因素共同作用的结果。导致食品腐败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环境温度、湿度、氧化作用的影响等。智能化指示标签根据不同作用下的反应情况，可分类为：时间温度指示标签与气体指示智能标签。时间温度指示标签是一种附在包装外部的指示卡。时间温度指示标签的工作原理是：记录了食品在储存和销售期间所经历的温度变化，从而预示食品的品质情况。气体指示智能标签的工作原理是：利用食品在贮藏过程中，释放的某些特征气体与特定试剂而产生的特征颜色反应，引起指示剂发生了明显的变化，从而帮助消费者直观、准确、科学的判断食品品质与新鲜程度。

活性包装技术

活性包装又称AP包装（Active Packaging），是通过材料中的活性组分来改变食品内部的包装环境（比如：氧气与二氧化碳的浓度、温度、湿度和微生物等）在包装中应用以延长储存期、改善食品安全性和感官特性，有效地保持食品营养与风味。活性包装能够在很大程度上延长食品的储运期和货架期，具备抑菌、杀菌，控制温湿度的功能，市场对于活性包装的需求量也很大。

根据活性包装中活性物质的作用方式，可将活性包装大致分为两大类：释放型活性包装和吸收型活性包装。释放型活性包装用于除去诸如氧气、二氧化碳、乙烯、多余水分等物质。释放型活性包装的主要类型有二氧化碳产生型包装，抗菌型包装，乙烯产生型包装等。吸收型活性包装是，能够适时地向包装食品或包装内部添加某些组分。吸收型活性包装的主要类型有氧气去除型，二氧化碳清除型，乙烯去除型，水分去除型等。

信息溯源技术

传统包装对食品信息的携带能力是十分有限的，外包装上提供的信息承载媒介，不易使消费者仔细阅读与寻找。包装一旦被丢弃，伴随的是产品信息的遗失，消费者难以找回。以及当产品出现安全问题时，由于传统包装信息不全面，无法追溯至商家维护消费者权益，商家对于自己流通向市场的问题商品也难以召回。

信息溯源可依靠的技术有条形码，二维码技术、无线射频识别技术等，通过直接接触或者非直接接触的方式自动识别产品的包装。条形码技术主要以数字的形式将商品信息与商户信息储存在条形码中，从而让顾客利用手机终端，以更方便地形式读取信息。常见的条形码包括一维条形码和二维码。两者相比较而言，二维码技术具有编码密度高、存储信息量大、防伪功能强和成本低等多方面的优点。信息溯源技术在高端化妆品、烟酒、食品包装上可得到广泛的应用，在产品防伪、溯源、使用和自动物流管理方面都可起到积极的作用，有利于消费者和安全监察部门了解以及监督食品的安全生产。

水解酶10小时分解90%塑料瓶PET

全球每年生产3.59亿吨塑料，其中1.5-2亿吨就堆积在垃圾场，或暴露在自然界中。

而聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）塑料最为丰富，全球每年产量近7000万吨——它就是我们每天都可能接触到的塑料瓶。

塑料瓶的回收再利用，对环境保护起到至关重要的作用。

但现在的回收技术，要么会破坏PET的机械性能，要么就是酶水解效率过低。

近日，来自法国图卢兹大学的团队就提出了一种新的酶：可以在10小时内水解90%的塑料瓶PET。相关论文发表在《Nature》上。

这比之前所有PET水解酶的效率都要高，更重要的是，水解后产生的单体，和石化材料中的单体具有相同特性。这就大大推动了塑料瓶的重复再利用。

要想水解PET，就先了解它。

PET可以凝固成2种形态：一种是紧密包裹的结晶形态，另一种是比较松散、无序的形态。

大多数塑料瓶中都存在这2种PET形态，制造商会根据塑料瓶的材料特性，调整它们的比例。

但是结晶形态的PET，它的结构过于稳定，以至于目前最有效的酶也难以完全消化。

研究人员查阅了角质酶（cutinase，一种α/β水解酶）的结构，并进行了化学模拟，找出了PET与这种酶的相互作用位置：他们发现PET与酶表面的“凹槽”相吻合（包括PET被切割的位置）。

为了改善PET与这个凹槽的契合度，研究人员创造了一大批酶的突变版本，通过不同的组合，改变了凹槽内侧的每一个氨基酸。

对相关的酶做了研究之后，似乎有了一种线索：许多酶是通过与一种金属离子相互作用来稳定的，这种金属离子将酶的两个部分固定在一起。

因此，从这种酶的原始版本开始，研究人员在两种氨基酸中进行工程设计，可以在这两部分之间形成化学键。这种版本的酶，在高温下就会更加稳定。

最后，研究人员通过一系列的改良，创造出了2个版本的酶，并在切碎的塑料瓶上进行实验。如此改良后的水解酶，效率是极高的。

前人提出的水解酶，20小时内能消化一半的PET。而在这项工作中，只需要15个小时，消化率就能达到85%。不仅如此，通过优化条件，他们能够在10小时内将PET分解率达到90%。

虽然还残留一些结晶形态的PET，但这种效率已然是很高了：可以从1000公斤的PET废料中提取出863公斤的原料。

换句话说，重新设计的这种酶的效率，比我们身体里分解淀粉酶的效率还要高。

而后，研究人员还利用这些原料，以工业标准制造了新的PET产品。

这些新产品的耐压能力，仅比用标准化学原料生产的PET值低5%；外观方面也只差了10%，符合PET产品生产标准。

与石化原料相比，使用再生PET的成本是多少呢？

研究人员估计，如果制造这种蛋白质的成本是每公斤25美元，那么这个过程的成本将是用这种蛋白质制造PET成本的4%。尽管这可能不像石化产品那么便宜，但相对来说，它将不受未来价格冲击的影响，而且更具有可持续性。

TAC分解转化废塑料

计划中的Ineos和Plastic Energy工厂将使用后者的TAC专利技术来分解塑料废料，并将其转化为“优质”的基于聚烯烃的塑料。

Ineos Olefins & Polymers和英国的回收公司Plastic Energy Ltd.正在合作在英国建设一个回收设施，该设施将于2023年底进行分层，将废塑料转化为原材料，制成“优质”的聚烯烃基塑料。

这项合作的关键是Plastic Energy的专利热厌氧转化（TAC）技术，据报道该技术将以前不可回收的塑料废料转化为基本分子，从而生产出名为TACoil的产品。Plastic Energy目前先进的回收工艺的初步试验已经成功完成，原材料通过德国K？ln的Ineos裂解装置转化为原始聚合物。现在，选定的客户和品牌将使用该试验生产的塑料来证明该工艺的好处。据报道，该公司的TAC技术使生产与原始材料规格相同的最终产品成为可能。它消除了所有污染，因此所得的聚合物可用于食品和医疗包装，在这些包装中，安全标准要求产品具有最高的纯度。

欧洲首个100%可回收婴儿食品袋

Piccolo声称它将成为欧洲第一个推出“100%可回收”婴儿食品袋的婴儿食品品牌。

小袋在英国的所有婴儿食品中都得到了广泛使用，因为它们可以保持食物新鲜并且重量轻，这意味着与运输相比，碳袋的碳足迹大大低于其他包装形式，例如罐子。

婴儿食品袋通常由混合材料（塑料和铝）制成，这意味着它们不可回收。经过与供应商的两年研究和开发，Piccolo的新袋由单层聚丙烯（PP）制成，壶嘴和瓶盖由HDPE制成。

婴儿行业目前每年的销售量超过6000万袋，所有这些袋目前都是不可回收的。聚丙烯（用于此小袋的塑料）是英国使用的第三种最常见的塑料。

可口可乐推无标签PET瓶

可口可乐不仅在瑞典推出100%再生材料PET瓶+回收标签，更在日本推出了无标签的PET瓶，进一步简化饮料瓶的回收流程。

行業巨头可口可乐（Coca-Cola）在日本市场为旗下饮用水品牌I LOHAS推出了100%无标签回收瓶，以减少废物和污染。

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

可口可乐旗下瓶装水品牌推出无标签PET瓶，显然是为了进一步实现包装材质的单一化，避免由于标签材质与瓶体材质不同，而增加PET瓶的回收难度。

高分子合成中空包装材料

随着国民经济的快速发展和人民生活水平的不断提高以及社会对绿色包装的强烈需求，包装产品在营销上，除保护产品及显示产品的特点外，符合环保需求的包装产品已受到各产业重视，为包装工业打开了巨大的发展空间，高分子合成中空包装板作为四大包装材料中发展最快的包装材料，以其再回收利用可获得明显的经济效益和生态效益的特点，已成为开发利用的重点。

高分子合成中空包装板是一种用新材料制成的适用于制作各种规格包装箱，具有外形平整、质轻、色泽丰富纯正、耐冲击、耐油污等特点，且能防水防潮。在包装箱、周转箱、水果包装箱、展示牌板、日用品、文具用品、建材保护板，甚至电子零件的标准保护材料等，都是可应用的范围。且抗压性及防水性比纸制品好，可重复使用，是优良替代包装材料。

凯大公司生产的高分子合成包装板，主要是从原材料结构上做了调整，通过增加新材料硅藻土替代了钙粉，且硅藻土所占配方比例较高，该材料比重为0.7t/ m3，而钙粉比重1.2t/m3。由于硅藻土价格低、添加比例高，解决了原有的材料成本过高、材料过重的问题；采用增加硅藻土的高分子化工材料作为生产中空格子板材，有效解决了印刷难题和降低成本的作用；生产出的产品在性价比上远远优于目前市场上的同类产品。

硅藻土高分子合成中空包装箱除了外形美观外，还有防震抗压，防潮耐蚀，高硬耐用等特点。水果包装箱在使用的时候保鲜性能非常好，水分不容易流失，是因为在制作的时候添加了硅藻土的成分，这样在使用的时候起到了保鲜的作用。

中天合创开发绿色农用耐候薄膜

国内最大的已投产煤炭化工一体化项目——中天合创能源有限责任公司，近日成功开发出生产绿色农用耐候薄膜专用料，目前已实现千吨级生产，市场销售紧俏。

常规农用薄膜产品，使用后难以回收，大量常规地膜因无法回收，烂在地里会造成白色污染。特别是西北地区，海拔高，紫外线强，对薄膜材料耐候性要求高。

中天合创化工分公司根据西北地区农膜使用条件，在国内首次开发出EGF-34GL耐候膜专用料新产品，达到新疆维吾尔自治区标准，近期已经正式排产1000吨。

中天合创化工分公司烯烃部气相聚乙烯副主任齐伟介绍，新疆棉花和水果种植面积大，每年需要耐候膜20-30万吨。当地政府和农用地膜生产厂希望开发出环境污染小、耐候性强、可实现循环的绿色农用薄膜产品。

产品在新疆阿克苏地区试用结果显示，专用料生产的农用耐候膜，可以满足当地政府要求的抗老化能力超过180天、使用后可以卷起回收的农膜标准，可避免白色污染。此外，在市场价格上，每吨也仅比市场常规产品高350元。

中天合创公司生产人员说，目前产品供不应求。随着上游助剂厂家复工，后期产量将进一步增加。（范讯）

高端绝缘纳米纸韧性高抗电击

纸能包住火，还能抗电击。湖南大学材料科学与工程学院教授王建锋近日研发出一种高端的云母基纳米纸材料。

王建锋教授以芳纶微米纤维和云母为原材料，制备出云母基纳米纸。其断裂应变能力是目前文献报道的所有仿贝壳薄膜材料的4倍至240倍，其韧性是目前文献报道的所有仿贝壳薄膜材料的6倍至220倍，高电击穿強度每毫米达164KV，热分解温度达565℃，性能大大超过了国外的各种云母基绝缘材料。