2018年1月29日，小編對(duì)北京印刷學(xué)院等離子體物理及材料研究室陳強(qiáng)教授進(jìn)行了采訪。已經(jīng)進(jìn)入假期的校園，顯得格外安靜，但是等離子體物理及材料研究室里卻機(jī)器正常運(yùn)行、工作按部就班，人員來來往往。這些研究人員不辭辛苦，全身心的投入到科研項(xiàng)目當(dāng)中，進(jìn)行著對(duì)包裝印刷行業(yè)帶來不同凡響新技術(shù)和新工藝的研發(fā)。

北京印刷學(xué)院教授陳強(qiáng)

包裝在對(duì)食品提供保護(hù)，防止食品受外界微生物或其它物質(zhì)的污染，防止或減少食品氧化和其它反應(yīng)方面有著不可替代的作用，包裝對(duì)于人類生活而言不可或缺，同時(shí)不合格的包裝也對(duì)人類身體健康產(chǎn)生了直接影響。

我國傳統(tǒng)的食品包裝經(jīng)歷了由使用紙包裝、馬口鐵罐、玻璃包裝等，到使用塑料包裝和復(fù)合型材料包裝的過程。雖然我國食品包裝業(yè)呈高速發(fā)展，但也存在著低水平重復(fù)建設(shè)，產(chǎn)能過剩，競(jìng)爭(zhēng)無序的問題；中小企業(yè)偏多，產(chǎn)業(yè)集中度低，競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力弱，生產(chǎn)的產(chǎn)品技術(shù)含量低。由于我國包裝產(chǎn)品保存時(shí)間不夠、保鮮效果不好、附著力不強(qiáng)等原因，很多企業(yè)不得不依賴進(jìn)口包裝，但是進(jìn)口包裝價(jià)格昂貴，因此解決這一現(xiàn)狀最好的辦法就是提升我國生產(chǎn)的包裝質(zhì)量。

使用等離子體技術(shù)，能夠提高包裝質(zhì)量、增加保鮮效果、減少有害物質(zhì)遷移對(duì)人體的危害。等離子體是物質(zhì)的第四態(tài)。它區(qū)別固態(tài)，液態(tài)和氣態(tài)，其特征是物質(zhì)處于電離狀態(tài)。在這種狀態(tài)下，大多數(shù)原子中的電子都脫離了原子核的束縛，成為帶負(fù)電荷的自由電子和帶正電荷的離子。低溫等離子體中含有大量高能電子、離子、激發(fā)態(tài)粒子和具有很強(qiáng)氧化性的自由基，這些活性粒子，特別是高能電子（一般約1~10eV）更易于和所接觸的物質(zhì)發(fā)生物理變化和化學(xué)反應(yīng)，因此近年來低溫等離子體已經(jīng)廣泛被用來對(duì)材料進(jìn)行表面改性以改變其粘著力、吸水性、著色性等性能，合成新材料和傳統(tǒng)的方法相比，利用等離子體處理具有顯著的優(yōu)點(diǎn)：成本低、無廢棄物、無污染，有時(shí)可得到傳統(tǒng)的物理和化學(xué)方法難以得到的處理效果。

陳強(qiáng)教授長(zhǎng)期從事等離子體技術(shù)的研究，他們團(tuán)隊(duì)研發(fā)出的等離子體沉積薄膜、新型等離子體改性技術(shù)能夠?yàn)橛∷�包裝行業(yè)帶來較大的進(jìn)步。差異等離子體沉積技術(shù)制備的納米薄膜可以制作食品包裝阻隔薄膜、高阻隔瓶、有害填料抗遷移層、有機(jī)電池和OLED封裝高阻隔薄膜、ITO薄膜防劃痕耐磨層、智能窗膜和貼膜、高附著力鋁薄膜、柔性金屬薄膜、吸熱薄膜等印刷包裝多個(gè)領(lǐng)域。

本次我們主要介紹的是應(yīng)用在食品包裝領(lǐng)域的阻隔薄膜、高阻隔瓶以及高附著力鋁薄膜。

阻隔包裝是指采用具有阻隔氧和水蒸氣滲透的材料對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行包裝，以達(dá)到延長(zhǎng)食品、藥品、化妝品和對(duì)環(huán)境敏感的物品的保質(zhì)期和貨架壽命的目的，確保其貯存、運(yùn)輸和商品分銷時(shí)保險(xiǎn)、保味、保質(zhì)和安全。

我國食品包裝阻隔薄膜水蒸氣透過率和氧氣透過率的標(biāo)準(zhǔn)是5g/（m²·d）和5cm³（STP）/（m²·d）。等離子體物理及材料研究室研發(fā)的SiOx-PET阻隔膜經(jīng)中國包裝科研測(cè)試中心檢測(cè)，得到的結(jié)果是：水蒸氣透過率（38°C，90%RH）為1.37g/（m²·d），氧氣透過率（23°C）為1.47cm³（STP）/（m²·d），均小于國家標(biāo)準(zhǔn)，能夠大大的延長(zhǎng)食品、藥品、化妝品和對(duì)環(huán)境敏感物品的保存期限。

SiOx阻隔膜的顯著特點(diǎn)是：(1)良好的阻隔性，對(duì)氧氣和水蒸氣防滲透性能優(yōu)良；(2)耐溫性好，使用溫度范圍寬，可用于冷藏或直接加熱；(3)微波透過性好，適用于微波加熱食品包裝；(4)優(yōu)秀的耐藥品性，可耐酸堿的包裝；(5)良好的保香性，耐油性，適合于含油脂食品的包裝；(6)良好的透明性，其內(nèi)容物清晰可見，有利于貨架展示；(7)環(huán)境友好，無污染；(8)表面能高，可直接印刷。

等離子體物理及材料研究室在國內(nèi)率先進(jìn)行高阻隔瓶的制備及其工業(yè)化生產(chǎn)的研究，取得了很好的成績(jī)。在0.6L的PET瓶?jī)?nèi)表面沉積氧化硅、類金剛石薄膜，氧氣的阻隔性能提高約30倍，可以應(yīng)用于啤酒、碳酸飲料、藥品、農(nóng)藥等產(chǎn)品的包裝。使用高阻隔瓶裝啤酒或碳酸飲料可以減少二氧化碳的排放，裝葡萄酒可以使葡萄酒氧化的更好。

經(jīng)檢測(cè)，普通塑料瓶中大概含有20多種添加劑。我國很多食品出口被退回的主要原因都是因?yàn)橛泻ξ锏倪w移超標(biāo)。其中有的塑料制品還含有被稱為臺(tái)灣版的“三聚氰胺事件”中的罪魁禍?zhǔn)?mdash;—塑化劑。等離子體物理及材料研究室在塑料瓶?jī)?nèi)表面沉積納米厚度氧化硅、類金剛石薄膜，可以大大降低有害添加劑和小分子的遷移。如在聚氯乙烯PVC表面沉積100 nm類金剛石薄膜，鄰苯類的增塑劑遷移量可以由基膜的16.2%下降到2.4%，低于歐盟3%的標(biāo)準(zhǔn)，食品安全性大大提高。

鍍鋁膜包裝是采用高溫蒸鍍工藝在塑料薄膜表面鍍上一層20~30nm厚度金屬鋁而形成的一種復(fù)合軟包裝材料。最常用的加工方法是真空熱鍍鋁法，就是在高真空狀態(tài)下通過高溫將金屬鋁融化蒸發(fā)，使鋁的蒸汽沉淀堆積到塑料薄膜表面上，從而使塑料薄膜表面具有金屬光澤，同時(shí)具有一定的阻隔性能。由于它既具有塑料薄膜的特性，又具有一定的阻隔特性和金屬光澤，是一種廉價(jià)美觀、性能優(yōu)良、實(shí)用性強(qiáng)的包裝材料。

如果鍍鋁膜附著力不高，鍍鋁包裝袋在蒸煮的過程中鋁和基膜會(huì)分開，包裝的液體會(huì)滲透，這一直困擾著國內(nèi)鍍鋁膜行業(yè)。等離子體物理及材料研究室采用新型等離子體處理技術(shù)制備出高附著力鍍鋁膜。采用等離子體改性聚合物薄膜表面，再沉積金屬鋁，可獲得附著力在10N/15mm以上的高附著性能鍍鋁膜，產(chǎn)品附加值高，工藝簡(jiǎn)單，容易工業(yè)化生產(chǎn)。