纳米纤维素在包装材料中的运用

张媛媛

（郑州职业技术学院，河南 郑州 450121）

包装行业的发展需要立足环保的大环境，选择更加科学、有效的包装材料尤为重要。随着科技发展，人们发现纳米纤维素在包装材料中发挥着重要作用，可以提高包装质量，并且能够满足环保的需求。纳米纤维素可以改变材料多种性能，越来越多的研究者积极深入地发掘纳米纤维素的更多优势特点，实现包装材料的改进和发展。纳米纤维素运用于包装材料中，可以实现真正的自然降解，提高了包装的安全性，也不会对环境造成污染。

一、纳米纤维素简述

纳米纤维是指直径为纳米尺度而长度较大的具有一定长径比的线状材料，它的制造方法很多且用途广泛，尤其在包装材料的发展中具有重要的应用价值。纤维素的来源渠道很丰富，是由植物经过光合作用而产生的，具有非常高的应用价值。纤维素在光合作用下每年都可以产生亿万吨，可供人们使用，它的作用丰富而价位低廉，受到越来越多人的青睐。纳米纤维素顾名思义就是对纤维素采用了多种技术手段，主要包括物理技术、化学技术等对纤维素进行解离，最后形成了纳米纤维素这一生物质材料。物理技术可以进行纳米纤维素的制备，这个过程通常要消耗较大量的能源，不会产生废液。化学技术主要用于纤维素的制取，容易对整个环境产生一些不良的影响，会在制备中产生较多废液。目前应用较多的方法就是合成法，能够在纳米纤维素制备过程中尽可能地减少废液，达到绿色环保的目的，促进工业化生产的实现。

二、纳米纤维素应用于包装材料对其性能的影响

探究纳米纤维素在包装材料中应用的性能影响，发挥更多纳米纤维素的应用潜能，为我国包装材料行业的发展做出贡献。

（一）纳米纤维素对包装材料力学性能的影响

纳米纤维素可以很好地提升符合材料的力学性能，比麻纤维的机械性能要高，具有增强剂的作用。纳米晶体纤维素能够与其他材料混合，形成渗透网络，进而提高复合材料的机械性能。有研究发现，纳米晶体纤维素加入壳聚糖中比其他材料的抗张强度要高，能够达到最佳力学性能，断裂伸长率有所下降。因此，将纳米纤维素运用于包装材料中，可以很好地提高材料的受力程度。还有一种新兴的环保可降解材料就是聚乳酸（PLA），有研究发现，聚乳酸可以影响棒状纳米微晶纤维素（CW）的表面粗糙度，能够提高复合材料的挠曲强度。棒状纳米微晶纤维素加入乙烯一醋酸乙烯共聚物中，可以发现其能够使弹性模量升高，且可以提高复合材料的机械性能。此外，聚乙烯醇（PVA）与棒状纳米微晶纤维素混合，可以做成膜剂的功效，能够增强复合膜的拉伸强度。

（二）纳米纤维素对包装材料阻隔性能的影响

随着科学技术的发展，我们将纳米纤维素运用在包装材料中，由于纳米纤维素的长径比大，所以能够提升复合材料的阻隔性能。纳米纤维素可以在一些材料中形成高度缠绕的网络结构，可以起到更好的阻隔性。纳米纤维素的种类较多，有实验表明在纸表面上涂微纤化纤维素（MFC），能够提升纸的阻隔性能。我们通过环境扫描电子显微镜进行观察，能够发现微纤化纤维素能够减少基本材料的多孔性，能够形成密实的结构，进而提高了材料的阻隔性能。另外，纳米纤维素在不同湿度条件下，在材料中运用的透氧率也有差别。在相对湿度高的情况下，微纤化纤维素比其他高分子薄膜相比，价格相差不大，且具有很低的透氧率；在相对湿度低时，微纤化纤维素的透氧率明显增长，导致阻隔性能降低。经过对纳米纤维素的层层沉积，可以发现涂覆后纳米结构具有十分明显的优点，透明度高且阻隔性能较强。通过观察纳米原纤化纤维素（NFC）和纳米黏土杂化膜制成的薄膜，发现杂化薄膜中形成了珍珠层状分层结构，透氧率要高于纯纳米纤维素薄膜。因此，纳米纤维素如果能够均匀分布在混合材料中，是能够提高材料阻隔性的，形成高强度、高柔韧的包装材料。另外，使用不同油度的醇酸树脂和纳米纤维素涂覆在纸和纸板上，可以发现纸和纸板的透湿性降低，提高了包装材料的阻隔性。也就是说，水蒸气可以更好地在非晶区扩散，进而能够提升复合材料的结晶度，使得透湿性降低，涂覆纳米纤维素和醇酸树脂还能够提高纸板表面的光滑度。

（三）纳米纤维素在其他领域的应用

微纤化纤维素（MFC）在活性包装的研究发展中具有重要应用空间，其固定性非常好，还可以被应用于药物的包裹中。微纤化纤维素作为活性包装的基体具有实用价值，能够有效控制药物成分的缓慢释放。在纸上涂覆纳米多孔网状结构的纳米纤维素，可以发现与其混合在一起的咖啡因能够完全释放，而且还能够延长时长。MFC的纳米多孔网状结构在活性包装的发展中一直发挥着重要作用，被应用于包装材料中能够有效做到抑菌的作用，可以很好地保护鲜度，在一定程度上能够延长包装内物品的保质期，受到社会的青睐。纳米纤维素在各个领域发挥着重要作用，推动着包装材料的发展，为社会发展做出很大贡献。目前以淀粉为基体的生物质复合材料应用比较广泛，但是实际中发现增塑淀粉的物理性能有些欠佳。有研究发现，通过棒状纳米微晶纤维素（CW）及纳米淀粉颗粒的运用，可以对淀粉进行改性，能够有效增强淀粉链的强度，使复合材料出现新的衍射峰。

三、纳米纤维素在包装材料中的运用成果

纳米纤维素在包装材料中的使用范围很广，我们通过科学的研究和分析，能够发现更有效的应用方法。将纳米纤维素应用于包装材料中，能够增强包装材料的质量，有助于推动包装材料行业整体高效率发展。

（一）纳米纤维素基气凝胶材料

随着科技发展，人们不断研发出更有实用价值的纳米纤维素，纳米纤维素基气凝胶材料已经被广泛应用于包装制作中。通过对纳米纤维素进行三维网络结构构造，接着实施复合材料的生物质聚合，最后得到纳米纤维素基气凝胶材料。这种材料属于纳米纤维素的重要功能性，可以自然降解，其具有显著的生物相容性的作用。纳米纤维素基气凝胶材料的种类较多，有些气凝胶材料的导热系数比较低，比较灵活可以进行弯曲，呈半透明的状态。这类气凝胶材料的优势比较多，被应用于包装材料中具有较强的疏水性，还具有抵御紫外线、灰尘、潮湿等功能。纳米纤维素基气凝胶材料极大地提高了包装材料的性能，如果遇到一些外部环境的干扰，一般不会导致性能降低。

（二）纳米纤维素基吸附材料

纳米纤维素基吸附材料在包装材料中具有较强的吸附性，并能够消除气味，达到更高的应用价值。纳米纤维素与吸附剂相复合，形成的包装薄膜虽然达不到更强的厚度，却十分的坚韧且挠曲性也较高，可以满足力学强度的要求。纳米纤维素基吸附材料可以很好地控制气味，可以应用于一些具有气味的产品上，可以提高储藏及运输效果。在有水的状态下，纳米纤维素基吸附材料基本上还能保持良好的状态，可以让人们不会嗅到硫醇的浓度，这种材料是活性包装材料的重要选择。

（三）纳米纤维素微胶囊

纳米纤维素已经被研发和应用于包装材料中，人们不断发现纳米纤维素的更多作用，根据不同包装的需求，研究出各种种类的包装材料，以满足社会发展需求。我们对纳米纤维素的技术应用要不断完善，从整体上提升复合制备的性能，达到更优质的应用效果。纳米纤维素微胶囊具有较强的氧气阻隔能力，在实际中发挥着重要的应用价值，具有致密的网络结构，一直受到包装材料制作者的青睐。纳米纤维素微胶囊在干燥的条件下，可以提高保质期，能够很好地保护氧敏感分子，将其运用于活性包装中，提高了包装的可调节性。

综上所述，随着科技的发展和社会环境的要求，我们对于包装材料的制作和应用必须重视有效性，提高环境保护的意识。纳米纤维素一直对包装材料有巨大贡献，能够实现材料的多样化发展，是一种生物质材料，自身具有较大的环保优势。纳米纤维素与复合材料的融合，可以提升纳米纤维素的应用优势，进而提高材料的性能和质量，将其运用于包装材料中能够达到更理想的效果。我们需要不断优化对纳米纤维素在包装材料中运用的研究，站在发展的眼光去思考，进而实现大批量的生产，并能够降低生产成本。