Полимерные нанокомпозиты и новые упаковочные материалы
Одной из активно развивающихся технологий и, можно сказать, самой модной является нанотехнология. Ученые и практики исследуют свойства многофазных композитных полимеров с полимерными, органическими и неорганическими компонентами. Такой интерес объясняется тем, что по сравнению с обычными композитами эти материалы более перспективны с коммерческой точки зрения. Полимерные нанокомпозиты обладают улучшенными механическими, физическими, оптическими, термическими характеристиками, имеют хорошие барьерные свойства и высокую химическую стойкость.
Среди нескольких направлений можно выделить прикладное использование нанокомпозитов из слоистых силикатов с размером частиц 1-100 нм и различных видов полимеров. Они являются важной составляющей полимерных пленок и покрытий, о чем конкретнее мы расскажем ниже.
Качества композита зависят от природы его компонентов и структуры, получаемой в результате их совмещения. Полимерный нанокомпозит может получаться смешением полимера с наночастицами по одной из следующих технологий:
- совместная полимеризация;
- диспергирование в растворах;
- смешение в расплаве.
Выбор той или иной технологии зависит от природы и химических свойств обоих компонентов. Поскольку более глубокий экскурс в химические тонкости взаимодействия материалов будет любопытен в основном для химиков, то перейдем к самому интересному –
Применение полимерных нанокомпозитов
Видов полимерных нанокомпозитов может быть масса, поэтому и спектр их практического применения также очень широк. На сегодняшний день среди наиболее перспективных направлений можно выделить применение в пищевой промышленности. Говоря точнее, в индустрии упаковки для продуктов питания. Среди функций, которые выполняет упаковка, одной из важнейших является сохранение всех качеств продукта и увеличение сроков его годности с помощью непроницаемого для воздуха, света, ароматических веществ, пара и т.д. материала. Другой фактор - снижение расхода упаковки для уменьшения ее себестоимости и, соответственно, себестоимости целого упакованного изделия. Если при традиционном подходе для выполнения первого условия нужна более толстая и прочная упаковка, то для достижения второго – наоборот, необходимо уменьшать толщину упаковочного материала. Противоречие? Чтобы его разрешить, необходимы новые материалы с улучшенными барьерными свойствами, которые при небольшой толщине соответствуют всем предъявляемым к упаковке требованиям. И как раз здесь на помощь приходят полимерные нанокомпозиты.
Ищете где купить фронтальный погрузчик? Завод Техстроймаш, производство специальной техники.
Применения нанокомпозитов в барьерных упаковках считается одним из самых коммерчески перспективных направлений. Их потенциал связан со способностью увеличивать сроки хранения продуктов (главным образом благодаря снижению проницаемости для внешних газов) и возможности замены традиционных дорогих барьерных материалов с высокой плотностью на легкие и более дешевые нанокомпозиты на основе полиолефинов.
Нанокомпозиты могут использоваться как в составе смесей с полимерами (полиэтилен, полипропилен и пр.), так и в виде покрытий на пленки. Их улучшенные барьерные свойства объясняются тем, что при формировании структуры композита в пленке образуются сложные лабиринты за счет присутствия наночастиц. Эти лабиринты затрудняют прохождение через пленку жидких и газообразных частиц, тем самым уменьшая ее проницаемость.
Приведем основные примеры использования полимерных нанокомпозитов в промышленности – пока что довольно эпизодические, но находящие все более широкое распространение.
Применение созданного компанией Honeywell нанокомопозита Aegis в составе трехслойной барьерной пленке обеспечивает срок хранения продуктов до 26 недель. Такая упаковка обладает улучшенными барьерными свойствами, отличной прозрачностью, прочностью на прокол, и при этом она дешевле за счет уменьшения количества слоев. Все это позволяет обойтись без очень эффективного в плане барьерных свойств, но проблемного в переработке и дорогого EVOH (сополимер этилена с виниловым спиртом).
Полимерные нанокомпозиты могут использоваться для упаковывания продуктов
Другой вариант возможности замены 12 мкм слоя EVOH в многослойной структуре – применение покрытия из нанокомпозита Nanolok толщиной всего 1-2 мкм, разработанного компанией Nanocor - лидером в разработке нанокомпозитов. При этом материал полностью сохраняет характеристики газопроницаемости, но имеет более высокую водостойкость. Добавление 6% этого нанокомпозита к рандом сополимеру ПП снижает проницаемость углекислого газа на 47%, проницаемость кислорода на 24% и паропроницаемость на 14%. Еще один инновационный композит от Nanocor – материал, добавка которого повышает до 6 месяцев срок хранения разных напитков в пластиковых бутылках. И это далеко не предел.
Благодаря добавке в полиэтилентерефталат (ПЭТФ) нанокомпозита Kanomat's MamoTalk можно увеличить срок хранения соков на 1 год - такая упаковка обладает улучшенными барьерными свойствами и высокой стойкостью к воздействию влаги.
Еще одна впечатляющая разработка - трехслойная прозрачная упаковка без фольги (РР / EVOH / PP) с 3% нанокомпозита на основе EVOH Southern Clay's Cloisite в среднем слое. Она может использоваться для напитков и разогреваемых готовых блюд со сроком годности и сохранением свежести до 3-5 лет!
Какой вывод следует из всего вышесказанного? Использования полимерных нанокомпозитов, если можно так выразиться, убивает сразу двух зайцев: обеспечивает отличные барьерные свойства упаковочного материала и позволяет снизить его расход. Поэтому в ближайшем времени можно ожидать появления множества коммерческих решений по увеличению сроков хранения продуктов в упаковках, в которых используются нанокомпозиты.
Опубликовано: 2010-06-04
При перепечатке или копировании этой статьи или отдельных ее фрагментов ссылка на первоисточник обязательна.
Ещё статьи
Реклама на indboard.ru
Поделиться с друзьями