2018年1月29日，小編對北京印刷學院等離子體物理及材料研究室陳強教授進行了采訪。已經進入假期的校園，顯得格外安靜，但是等離子體物理及材料研究室里卻機器正常運行、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目當中，進行著對包裝印刷行業(yè)帶來不同凡響新技術和新工藝的研發(fā)。

北京印刷學院教授陳強

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

我國傳統(tǒng)的食品包裝經歷了由使用紙包裝、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建設，產能過剩，競爭無序的問題；中小企業(yè)偏多，產業(yè)集中度低，競爭實力弱，生產的產品技術含量低。由于我國包裝產品保存時間不夠、保鮮效果不好、附著力不強等原因，很多企業(yè)不得不依賴進口包裝，但是進口包裝價格昂貴，因此解決這一現(xiàn)狀最好的辦法就是提升我國生產的包裝質量。

使用等離子體技術，能夠提高包裝質量、增加保鮮效果、減少有害物質遷移對人體的危害。等離子體是物質的第四態(tài)。它區(qū)別固態(tài)，液態(tài)和氣態(tài)，其特征是物質處于電離狀態(tài)。在這種狀態(tài)下，大多數原子中的電子都脫離了原子核的束縛，成為帶負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發(fā)生物理變化和化學反應，因此近年來低溫等離子體已經廣泛被用來對材料進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：成本低、無廢棄物、無污染，有時可得到傳統(tǒng)的物理和化學方法難以得到的處理效果。

陳強教授長期從事等離子體技術的研究，他們團隊研發(fā)出的等離子體沉積薄膜、新型等離子體改性技術能夠為印刷包裝行業(yè)帶來較大的進步。差異等離子體沉積技術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領域。

本次我們主要介紹的是應用在食品包裝領域的阻隔薄膜、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產品進行包裝，以達到延長食品、藥品、化妝品和對環(huán)境敏感的物品的保質期和貨架壽命的目的，確保其貯存、運輸和商品分銷時保險、保味、保質和安全。

我國食品包裝阻隔薄膜水蒸氣透過率和氧氣透過率的標準是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阻隔膜經中國包裝科研測試中心檢測，得到的結果是：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），均小于國家標準，能夠大大的延長食品、藥品、化妝品和對環(huán)境敏感物品的保存期限。

SiOx阻隔膜的顯著特點是：(1)良好的阻隔性，對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率先進行高阻隔瓶的制備及其工業(yè)化生產的研究，取得了很好的成績。在0.6L的PET瓶內表面沉積氧化硅、類金剛石薄膜，氧氣的阻隔性能提高約30倍，可以應用于啤酒、碳酸飲料、藥品、農藥等產品的包裝。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。

經檢測，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為有害物的遷移超標。其中有的塑料制品還含有被稱為臺灣版的“三聚氰胺事件”中的罪魁禍首——塑化劑。等離子體物理及材料研究室在塑料瓶內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%的標準，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，是一種廉價美觀、性能優(yōu)良、實用性強的包裝材料。

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分開，包裝的液體會滲透，這一直困擾著國內鍍鋁膜行業(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，產品附加值高，工藝簡單，容易工業(yè)化生產。