天然生物包裝材料設(shè)計(jì)
　　淀粉類包裝材料

 

淀粉是一種十分常見的多糖是植物進(jìn)行光合作用的產(chǎn)物，其包括谷類淀粉、薯類淀粉、豆類淀粉和其他類淀粉100多種。作為一款天然生物包裝材料淀 粉類包裝材料具有多個(gè)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，包括：①不會(huì)污染環(huán)境;②因?yàn)槠涫强稍偕Y源，所以不會(huì)面對(duì)能源資源缺失的威脅;③能夠取代部分聚合包裝材料，尤其在可食 性包裝材料的應(yīng)用方面取得了不錯(cuò)的成績(jī)。當(dāng)然為了更好地滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要，我們還要使用化學(xué)或是物理方法對(duì)天然淀粉進(jìn)行處理，來(lái)克服其不具冷水溶解性和 凍融穩(wěn)定性較差等性質(zhì)上的缺陷，進(jìn)而改良其原有性能甚至是增加新性能。近年來(lái)研究者將淀粉與聚烴基丁酸酯(PHB)、聚乳酸(PLA)等可完全降解的高分 子材料混合，組成的復(fù)合包裝材料大大降低了包裝材料的應(yīng)用成本。
時(shí)下，行業(yè)內(nèi)主要應(yīng)用的淀粉類包裝材料包括變性淀粉類包裝材料、變構(gòu)類淀粉材料、復(fù)合型淀粉包裝材料等。而淀粉基生物塑料也已得到了廣泛的應(yīng) 用，據(jù)不完全估計(jì)，其每年的產(chǎn)量已經(jīng)超過25000噸，其中75%以上應(yīng)用于包裝業(yè)設(shè)計(jì)，主要產(chǎn)品有包裝塑料、包裝袋、包裝薄膜等?？梢哉f(shuō)，淀粉基的生物塑料 已經(jīng)成為傳統(tǒng)包裝塑料的主要替代品。
　　植物纖維包裝材料

 

植物纖維的來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉，在天然生物包裝材料的開發(fā)研究中占有十分重要的地位。根據(jù)植物纖維自身的特點(diǎn)，未來(lái)的開發(fā)與應(yīng)用或可主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面。
1.進(jìn)一步改善植物纖維的耐水性。植物纖維含有大量的羥基，具有很強(qiáng)的親水性，為了增強(qiáng)植物纖維復(fù)合材料的耐水性，需對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)母男蕴幚怼?br /> 2.進(jìn)一步提高生產(chǎn)過程的無(wú)污染化。用堿液處理植物纖維是提高其與其他材料結(jié)合強(qiáng)度的最傳統(tǒng)的改性方法，但是由于大多數(shù)工藝需要對(duì)處理過的植物 纖維進(jìn)行水洗，因此難免會(huì)造成工藝過程的污染?，F(xiàn)在最新的植物纖維處理法——蒸汽爆破處理，是一種無(wú)污染的植物纖維改性方法，有良好的應(yīng)用前景。
3.降低植物纖維素與其他材料復(fù)合的生產(chǎn)成本，這樣才能提高植物纖維復(fù)合材料在市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力。
植物纖維在包裝材料中的應(yīng)用主要包括兩種復(fù)合材料，即植物纖維與淀粉結(jié)合的復(fù)合材料、植物纖維與高聚物材料結(jié)合的復(fù)合材料。植物纖維與淀粉的化 學(xué)結(jié)構(gòu)相似，兩者具有較好的相容性，將兩者經(jīng)過化學(xué)改性，并在特定工藝條件下進(jìn)行交聯(lián)等化學(xué)反應(yīng)以復(fù)合后，淀粉的力學(xué)能力、耐水性和熱穩(wěn)定性都會(huì)得到明顯 的提高和改善。在塑料等高聚物中添加適當(dāng)量的植物纖維可以使材料的降解性和環(huán)境友好性得到很大程度的提高。但是植物纖維和高聚物在性質(zhì)上存在較大的差別， 所以通常要把植物纖維通過物理或者化學(xué)方法進(jìn)行改性處理后，再與高聚物分子進(jìn)行結(jié)合。
植物纖維包裝材料的天然成分達(dá)80%以上，由其制成的物品在使用后即使被棄于自然環(huán)境亦可自然降解，此外，植物纖維包裝材料還具有強(qiáng)度高、密度小、表面紋理天然、質(zhì)感新穎等特點(diǎn)，因而在包裝領(lǐng)域中受到格外的關(guān)注。
鑒于植物纖維包裝材料的各種優(yōu)勢(shì)，國(guó)內(nèi)外有關(guān)這方面的研究亦不在少數(shù)。荷蘭瓦赫寧根農(nóng)業(yè)大學(xué)使用小麥、玉米、馬鈴薯淀粉研制出不含石化產(chǎn)品的可 降解生物塑料，并添加大麻纖維以提高其強(qiáng)度，該塑料可在包裝涂層、食物儲(chǔ)藏箱、垃圾箱襯里、購(gòu)物袋以及農(nóng)用薄膜等領(lǐng)域進(jìn)行使用。使用稻草加工而成的稻草 板，具有良好的保溫、隔熱、節(jié)能等功能，透氣性好，抗沖擊強(qiáng)度較高，且與傳統(tǒng)材料制品相比，具有較強(qiáng)的防水和抗震功能。此外，將稻草板用作包裝材料，其單 位質(zhì)量?jī)H為同體積紙板材料的1/10。
近年來(lái)，國(guó)內(nèi)研究者以草漿為主原料開發(fā)出一次性餐具專用紙板，具有抗熱水、不滲漏、不分層、抗油及熱封等功能，而且回收后，可以用于生產(chǎn)書寫紙等。用艾蒿粉和添加物混合加工而成的薄膜保鮮袋，具有抗菌、防霉、防蟲和藥用等功能，其還可以被清洗并反復(fù)使用。
未來(lái)，天然生物包裝材料將在科學(xué)技術(shù)的支持下不斷地改進(jìn)與創(chuàng)新設(shè)計(jì)，在不成熟中漸漸完善，或?qū)⒃诎b行業(yè)內(nèi)占有相當(dāng)可觀的市場(chǎng)份額。