纳米纤维素纤维素衍生物在包装材料领域应用,本文关于包装材料论文范文,可以做为相关论文参考文献,与写作提纲思路参考。
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摘 要：回顾了纳米纤维素的研究发展现状,介绍了常见的纳米纤维素及纤维素衍生物的分类及其在包装材料领域的应用,主要包括添加纳米纤维素和常见纤维素衍生物（醋酸纤维素、 纤维素和羟丙甲纤维素）对包装材料力学性能、阻隔性能及其他性能的影响,并对其发展前景进行了展望.纳米纤维素和纤维素衍生物可作为复合材料的增强剂,在传统的食品、药品及常规包装材料中有很好的应用前景,还可应用在新兴的活性包装领域中,缓释有效成分,延长产品货架期,提高包装材料的防护功能,减少产品因变质导致的损失.
关键词：纳米纤维素；包装材料；纤维素衍生物
中图分类号：S781
文献标识码：A
文章编号：1001-O05X（2015）05-0134-05
20世纪,以石油产品为原料的包装材料产生了大量不可降解的包装废弃物,从而引发了全球性的环境问题.基于此,关于新型的生物质包装材料的研发,即开发可降解的、环境友好型的包装材料成为了新的研究热点.考虑到材料性能、成型工艺、降解速率、价格等多方面因素,纳米纤维素被认为是具有巨大发展潜能的新型包装材料之一.
1 纳米纤维素
纤维素是一种由D-葡萄糖以β-1,4糖苷键构成的线型多糖,其在自然界中储存量十分巨大,主要存在于植物、藻类中,一些细菌（如木醋杆菌和土壤杆菌属）也可以合成纤维素.纤维素是天然高分子材料,在自然环境中可以自行降解而不污染环境,是一种十分环保的材料.
传统纤维素大多作为造纸的原材料,其经过一系列化学或机械处理,去除纤维素中的无定形区,可以获得纳米纤维素.纳米纤维素通常是指直径小于100nm的超微细纤维,具有高强度、高硬度、质量轻且可降解等优点,有望用于新型高性能包装材料.具有很好的应用前景.
全世界范围内,对纳米纤维素的研究正逐年升温.在Web of Science数据库内,对关键词“nano-cellulose”和“cellulose derivatives”关键词进行搜索,设置搜索年限2004～2015年（截至2015年5月）,共得到结果12070条,统计如图1所示.
可见,近十年关于纳米纤维素及其衍生物的文章呈现迅速增长的趋势,2004年仅92篇引文,而2013年达到了14506篇,说明纳米纤维素及纤维素衍生物领域的研究越来越多地得到了关注.
根据纤维的直径、长度及长径比的不同,纳米纤维素可被分为多种,包括微纤丝（Microfibril）,微纤化纤维素（Microfibrillated Cellulose,MFC）,棒状纳米微晶纤维素（Cellulose Whisker,CW）和微晶纤维素（Microcrystalline cellulose,MCC）,其中研究最多的是MFC和CW,MFC长径比约100～150,CW长径比约为10—100.
MFC由Turbak,Snyder和Sandberg于1985年首次将天然纤维素经高压机械处理得到,并将其制备过程申请了专利.因其尺寸为纳米级,具有高表面能,容易形成纳米多孔材料,MFC多被用作纳米级的机械增强剂和分散稳定剂.发展至今,纳米纤维素薄膜在包装材料上的应用逐渐被开发出来.MFC薄膜透明度高,阻隔性好,在包装上具有很好的应用前景.MFC和纤维素的混合物,如纸、纸板也被广泛研究.纳米晶体纤维素（Nanocrystalline Cellulose,NCC）属于CW的一种,是纤维素被酸解之后提取出的,高度结晶的纳米级的棒状颗粒,可以形成稳定的胶体悬浮液,在包装材料领域也有很多应用.
通常将纳米纤维素加入到其他材料中进行复合可以不同程度的提升材料的性能.根据实际应用的需求,力学强度、阻隔性等性能是衡量包装材料的重要性能指标,下面将介绍纳米纤维素和其他材料混合后,对包装材料上述性能的影响.
1.1 纳米纤维素对包装材料力学性能的影响
和天然纤维材料,如麻纤维相比,纳米纤维素具有出色的机械性能.纳米纤维素杨氏模量约138GPa,麻纤维仅为35～45GPa.纳米纤维素制备复合材料,能对材料的性能有很大提升.纳米纤维素和一些高分子化合物复合时,可以起到增强剂的作用,能有效提升复合材料的力学性能.NCC和壳聚糖等其他材料混合,它以纳米级尺寸均匀分散到材料中,可和材料分子形成极性键,还可形成渗透网络,使复合材料的机械性能得到提高.AvikKhan等将NCC加入壳聚糖中,发现NCC添加量为总质量的5%时,材料抗张强度99MPa,拉伸模量2971MPa,达到最佳力学性能,和纯壳聚糖薄膜相 别提高了25.3%和86.9%,断裂伸长率下降至3.98%.Ruhul A.Khan等对 纤维素（MC）薄膜预处理后,将不同浓度的纳米纤维素溶液和之共混,制得薄膜,发现共混膜的戳穿强度增加了117%.
聚乳酸（PLA）是一种环保可降解的新兴材料,因其亲水性能差,透气性大等缺点限制了它的推广使用.Kazi M.Zakir Hossain等在PLA中加入聚醋酸乙烯酯和CW混合物制成增强PLA.扫描电镜中发现CW影响了PLA纤维的表面粗糙度,加入总重量8%的CW使复合材料的挠曲强度提高了48%,模量提高了39%.Silviya Elanthikkal等将CW和乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）混合制备EVA/CW簿膜,发现随着CW添加量由0增加到总质量的10%,复合材料的机械性能升高,弹性模量由0.11MPa上升至0.28MPa.聚乙烯醇（PVA）是一种良好的成膜剂,孟围将NCC和PVA共混制备复合膜,得到NCC/PVA膜,m（NCC）/m总等于3%时,复合膜的拉伸强度最大.
1.2 纳米纤维素对包装材料阻隔性能的影响
由于纳米纤维素的尺寸达到纳米级,长径比大,因此和一些材料复合时,可以形成高度缠绕的纳米纤维网络结构,提高复合材料的阻隔性能.研究表明,将MFC涂覆在纸表面可以提高纸制品的阻隔性能.另外,将高分子聚合物,如淀粉等,涂覆在MFC薄膜上制备得到均质MFC涂层,可以获得更好的阻隔性.环境扫描电子显微镜微观图像中显示,加入MFC层减少了基材的多孔性,即纳米纤维形成的密实结构能在很大程度增加材料的阻隔性能.
结论：关于本文可作为包装材料方面的大学硕士与本科毕业论文包装设备论文开题报告范文和职称论文论文写作参考文献下载。
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