军用纳米包装的现状与发展策略

宋荣利， 陈锦耀 （军事交通学院，天津 300161）

军用物资包装是整个军事后勤系统运作的基石和军事后勤科学的重要构成因素，在军事后勤革命中起着举足轻重的作用。以纳米技术及其材料为代表的新技术、新材料在军用包装领域的应用是当今各国军用包装发展的重要方向。纳米包装是反映使用纳米材料、纳米技术对包装产品进行纳米合成、纳米添加、纳米改性，使其具备纳米结构、尺度、特异功能的包装新物性的总称。

1 军用包装的特殊性要求

军用包装除具有普通产品包装的防护、方便运输与储存等基本功能之外，其特殊的职能也就赋予了它特殊的功能和性能要求。简单来说，军用包装的特殊性要求就是具有不同侧重点的综合防护包装。

随着现代军事探测技术和武器打击能力的飞速发展，现代战争更具高技术性，战场环境日趋恶化，军用包装的防护功能也不仅仅停留于传统的防潮、防湿等，还要考虑到电磁、辐射等新的环境因素。因此，今后军用物资尤其是高技术武器装备的包装必然继续向综合防护方向发展。而随着科技的进步，各种光化学功能材料、隐身功能材料、导电功能材料、防潮防静电复合膜、防静电缓冲材料等新材料的研制成功，也为实现综合防护包装提供了技术保证。目前，美军就在大力发展各种智能型包装、防爆包装、超高功能包装、防静电包装、抗电磁包装、防红外包装、防辐射包装、隐形包装等新型包装技术和材料，其中纳米技术和纳米材料就是军用包装发展的重要技术方向和工作重点。

2 纳米材料在军用包装领域的比较优势

纳米包装材料与传统包装材料相比，具有以下特性：

（1）较高的机械性能。纳米包装材料具有较高的强韧性、耐磨性和可塑性，作为包装材料可靠性更好，使用寿命更长。

（2）优异的物理化学性能。纳米材料具有奇异或反常的物理化学性能，如高耐热性、好的光泽和透明度、高阻隔性、抗磁防爆等特性，可用于特种包装如耐蚀包装、防静电防电磁包装、防火防爆包装、迷彩包装、高阻包装、隐身包装等。

（3）优良的加工性能。由于纳米包装材料具有较高的弹性、韧性和屈挠度等，在吹塑、压延、浇铸、注塑等成型中，表现出较好的加工性能。

（4）较好的生态性。如纳米TiO2具有很强的紫外线吸收和光催化降解能力，作为包装材料可通过降解作用避免对环境造成危害。

3 纳米技术在军用包装领域的应用现状

3.1 利用纳米材料良好的机械特性制造高强度和高韧性包装

纳米材料增强的聚合物复合体系具有高的强度、弹性模量和韧性。在加入与普通材料相同体积比例的情况下，强度和韧性一般要高出1～2倍，在加入相同质量比例的情况下，一般要高出10倍以上。如插层型纳米复合材料就是将无机物的刚性、尺寸稳定性和热稳定性与聚合物的韧性、可加工性完美结合起来，使材料具有高强度、高韧性和高耐热性。同时，由于纳米粒子小于可见光波长，使材料具有良好的光泽和耐老化性，适合应用于军用食品的内外包装。

3.2 利用纳米材料的导电性能，制造防静电包装和防电磁包装

由于金属纳米微粒等材料具有消除静电的特殊功能，特别是纳米掺锑二氧化锡微粒具有良好的导电性、稳定性和低的红外发射率，在包装材料中添加这种微粒时，材料的导电性能明显提高，可以消除静电。纳米型高分子聚合物导电包装材料，不仅导电能力极大提高，可用于防静电包装、防电磁包装等，而且其他理化性能也大为增强。例如，一种由ERP/PP/PE/滑石粉纳米复合而成的超级聚合物TSOP，硬度高、耐热性好、抗冲击性高，可用作导弹包装材料[1]。

3.3 利用纳米材料的阻隔性，制造高密封性包装

对于气体、液体的阻隔性是对包装防护能力的基本要求。插层型纳米复合材料就能表现出良好的尺寸稳定性和气体阻隔性。美军研究机构曾专门研究以聚乙烯、多元酯、聚酯乙烯为基体的纳米插层复合材料，制成的纳米复合材料的氧气、水气渗透率明显降低，强度、模量、韧性也比原生聚合物提高2～6倍。将纳米乙烯基复合材料通过热压与低密度聚乙烯制成多层薄膜，阻隔性良好，可替代目前常用的铝箔材料，其质量也减轻10%～30%，同时降低了包装成本[2]。

3.4 利用纳米材料的抑菌保鲜功能，制造先进食品包装

将纳米TiO2融入基体聚合物制造出具有优良抑菌和自洁功能的纳米复合食品包装材料，该材料可抑制微生物生长，分解有机污染物，对于延长食品货架期具有重要作用。纳米级TiO2还具有一定的紫外线吸收功能，从而产生活性自由基，发挥抗菌、分解内毒素及去除异味功能[3]。

纳米级银粉是乙烯氧化的良好催化剂。在果蔬食品包装材料中加入纳米银粉，可加速氧化果蔬食品释放出的乙烯，减少包装容器中的乙烯含量，从而达到良好的保鲜效果。

3.5 各种功能 （智能）型纳米包装材料的应用

纳米功能、智能型包装材料，是用光电、温敏、湿敏等功能材料与包装材料复合而成，它可以识别和指示包装空间的温度、湿度、压力以及密封的程度、时间等一些重要参数，可用于高档包装和军品包装，发展前景很好。

3.6 纳米防爆及其它军用防护包装的应用

美国在20世纪80年代就率先对雷管等火工品的防爆包装进行试验，成功研制了一种可注塑填充在包装容器内的防爆材料，具有重量轻、多孔、吸收动力冲击波和减震等特点。这种材料不仅能防止一个容器中的爆炸物发生爆炸，而且还能防止相邻的其他容器中的爆炸物发生爆炸。

借助于传统的涂层技术可获得纳米复合体系涂层。例如，以纳米硅基陶瓷制成的特种不污染耐磨透明涂料，涂在玻璃、塑料等物体上，具有防污、防尘、耐刮、耐磨、防火等功能。此外，纳米材料可以吸收红外线、紫外线、雷达波等，在军用防护包装领域应用广泛。

4 国内纳米包装技术的发展初具规模

2006年11月举行的我国 “第二届纳米技术在包装领域应用研讨会”表明，我国的纳米技术和材料在包装印刷行业的应用开发，已经达到了实际应用的阶段，如纳米高档油墨颜料、纳米抗菌包装、纳米塑料包装、纳米复合包装材料、纳米防伪包装印刷等，纳米技术还可应用于造纸及复印纸张、粘合剂、包装机械、军用包装等领域，对传统包装产品的技术创新及未来新型包装材料的发展和性能提高将产生积极的促进作用。

国内在有些纳米包装印刷领域已经初步产业化，有的已完成中试，即可形成规模化生产。例如高阻隔纳米PET瓶的研发就比较成功，这种瓶子对气体分子的阻隔性非常好，重量比玻璃瓶轻一半以上，而且烤不坏 （可耐150℃高温），也摔不碎，阻燃性好。国家对纳米PET瓶的研发和生产也给予了充分的政策支持。因此，国内进行军用纳米包装应用研究的技术基础已基本具备[4]。

5 军用纳米包装发展的策略与方向

国际乃至国内纳米技术和纳米材料的研发方兴未艾，纳米技术之于包装的重要性已无需多言，我国军用物资包装应抓住这一千载难逢的发展机遇，快速提高军用包装的技术水平。就军用纳米包装的发展策略，应同时开展两个方面的工作：

一是结合我国纳米产业的技术水平，针对军用包装的特殊性要求，继续在一些重要和优势领域进行针对性的技术研究，解决阻碍应用和产业化的关键技术难题。例如，国内对纳米塑料的研发水平较高，开发的适合于食品包装的纳米塑料产品具有较高机械强度、高阻隔性和热稳定性，已基本具备产业化的基础。但要将纳米塑料大规模引入军用食品包装，其对健康和环境的安全性还有待进行较为全面和准确的研究和评估。国外已有研究表明，某些食品接触的纳米材料存在安全隐患，国内对这方面的研究尚在起步阶段[5]。

二是对我国军用包装的现状和国内纳米产业水平进行系统的比较分析，对发展需求较大、又具备较成熟的纳米技术和产品可供利用的军用包装项目，要尽早着手启动产品试制和编配论证研究。

[1] 何江川,等.电磁屏蔽涂料制备的新进展[J].包装工程，2004(6):55-57.

[2] 杨水彬,等.高阻隔性塑料包装膜及其应用[J].包装工程，2005(1):54-56.

[3] 吴俊.纳米复合材料在军用食品包装中的应用[J].军事经济学院学报，2005(4):30-32.

[4] 张书彬.纳米技术在包装中的应用[J].重庆工商大学学报，2008(3):329-332.

[5] 黄媛媛.纳米包装在食品保鲜中的应用及其安全性评价[J].食品科学，2005(8):442-445.