二、 功能性填料

1.阻隔及保鮮薄膜用填料

　　防止食品變質，延長食品保質期，是食品包裝薄膜的重要使命。食品之鮮度保持與包裝薄膜對水分(濕度)、氧、短波段的可見光及紫外光的阻隔性有很大的關係，通常食品包裝薄膜以小的透水及小的透氧性為好。PVDC是透水性及透氧性小的塑料，PVDC薄膜及經PVDC塗布的所謂K塗布薄膜是最普通的

，但如今因PVDC係薄膜的二惡英及環境激素問題
，食品市場敬而遠之，不斷轉向環境性更好的材料
，代替PVDC的高阻隔(高阻氧)的材料有PVA及EVOH等，但這類親水性塑料薄膜的氣體阻隔性受濕度影響大
，在高濕條件下

，難以得到高阻隔性。為了求得更高的阻隔性材料
，有了有機/無機複合物
、液晶聚合物之合金、新型基材(例如苯氧樹脂)等等，其中采用特殊的片狀填料的納米複合材料來改良阻隔性的研究工作相當活躍。

(1)納米粘土複合材料

　　它是采用特殊的聚合方法，使平片狀的矽酸鹽層狀化合物(粘土)以納米級微分散於尼龍等聚合物中的無機/有機複合材料。具體方法是采用作為粘土的蒙脫石鈉鹽，將其中的Na用季胺鹽進行離子交換、使層間有機改性之後，通過已內酰胺的層間聚合，得到有蒙脫土層狀微分散的尼龍6/粘土複合材料(見圖3)。這種複合材料的氣體透過性，依存於粘土的體積與粘土微粒的縱橫對比(平均長度與直徑之比)，二者值大
，阻隔性亦提高。蒙脫土的表麵積大(750m2/g)，縱橫比高(200～1000)因(yin)此(ci)改(gai)善(shan)阻(zu)隔(ge)性(xing)的(de)效(xiao)果(guo)較(jiao)佳(jia)。提(ti)高(gao)阻(zu)隔(ge)性(xing)的(de)機(ji)理(li)被(bei)認(ren)為(wei)是(shi)由(you)於(yu)基(ji)材(cai)中(zhong)微(wei)分(fen)散(san)的(de)片(pian)狀(zhuang)填(tian)料(liao)，起(qi)到(dao)了(le)氣(qi)體(ti)擴(kuo)散(san)的(de)屏(ping)障(zhang)作(zuo)用(yong)使(shi)氣(qi)體(ti)擴(kuo)散(san)路(lu)線(xian)變(bian)長(chang)
；當尼龍中分散有2％的蒙脫土時，對氣體的阻隔性約提高二倍。

　　最近研究了不采用特殊聚合，而采用熔融混煉的擠出機使片狀填料微分散
，製得尼龍/粘土複合材料的薄膜。在尼龍6中，添加2.5％的蒙脫土，透氣性降到原來的60％；添加7.5％的蒙脫土，透氧性降到原來的40％。另外，隨著蒙脫土量增加
，水蒸汽透過率及紫外線透過率亦下降，而拉伸強度、拉伸模量、彎曲模量、fuheraoqubianxingwendudengzeshangsheng。suiran
，zainilongnayangdejixingjuhewuzhong，mengtuoshangyiyufensan

，danduiyujuxitingzhileidedijixingjuhewu

，tamenjinrudaomengtuotucengjiankunnan，shangweidedaolianghaodexiaoguo。kanlaijinhouzaiyanjiucujinmengtuoshangzaijuhewuzhongfensandefensanji
、熔(rong)融(rong)混(hun)合(he)工(gong)藝(yi)條(tiao)件(jian)等(deng)的(de)同(tong)時(shi)，開(kai)發(fa)耐(nai)熔(rong)融(rong)混(hun)合(he)溫(wen)度(du)的(de)有(you)機(ji)改(gai)性(xing)蒙(meng)脫(tuo)土(tu)亦(yi)是(shi)一(yi)個(ge)課(ke)題(ti)。此(ci)外(wai)
，雖(sui)然(ran)納(na)米(mi)複(fu)合(he)型(xing)氣(qi)體(ti)阻(zu)隔(ge)薄(bo)膜(mo)，具(ju)有(you)不(bu)要(yao)二(er)次(ci)加(jia)工(gong)的(de)優(you)點(dian)，但(dan)其(qi)氣(qi)體(ti)阻(zu)隔(ge)性(xing)較(jiao)之(zhi)蒸(zheng)鍍(du)氧(yang)化(hua)鋁(lv)型(xing)或(huo)者(zhe)蒸(zheng)鍍(du)氧(yang)化(hua)矽(gui)型(xing)薄(bo)膜(mo)差(cha)，尚(shang)有(you)不(bu)夠(gou)完(wan)善(shan)之(zhi)感(gan)，有(you)待(dai)於(yu)今(jin)後(hou)進(jin)一(yi)步(bu)改(gai)進(jin)。

(2)吸氧材料

　　塑(su)料(liao)的(de)阻(zu)隔(ge)性(xing)有(you)限(xian)，為(wei)了(le)製(zhi)得(de)高(gao)阻(zu)隔(ge)性(xing)的(de)塑(su)料(liao)製(zhi)品(pin)，出(chu)現(xian)了(le)在(zai)塑(su)料(liao)中(zhong)填(tian)充(chong)吸(xi)氧(yang)劑(ji)以(yi)使(shi)氧(yang)難(nan)以(yi)通(tong)過(guo)器(qi)壁(bi)進(jin)入(ru)到(dao)包(bao)裝(zhuang)容(rong)器(qi)中(zhong)去(qu)的(de)方(fang)法(fa)，這(zhe)種(zhong)填(tian)充(chong)吸(xi)氧(yang)劑(ji)的(de)方(fang)法(fa)已(yi)用(yong)於(yu)生(sheng)產(chan)製(zhi)造(zao)容(rong)器(qi)的(de)塑(su)料(liao)膜(mo)片(pian)。吸(xi)氧(yang)劑(ji)是(shi)經(jing)特(te)殊(shu)處(chu)理(li)的(de)微(wei)細(xi)的(de)還(hai)原(yuan)鐵(tie)粉(fen)，由(you)於(yu)它(ta)是(shi)黑(hei)色(se)的(de)，用(yong)於(yu)內(nei)層(ceng)
，而(er)最(zui)外(wai)層(ceng)則(ze)用(yong)白(bai)色(se)將(jiang)其(qi)掩(yan)蓋(gai)。吸(xi)氧(yang)阻(zu)隔(ge)劑(ji)的(de)效(xiao)果(guo)見(jian)表(biao)4，由表中的數據可以看出，在高溫
、高濕條件下，和VEOH、PVDC相比，吸氧阻隔材料的阻氧性也是相當優秀的，這種截斷氧的膜片

，10×10cm大小具有30ml的吸氧能力。

　　最近完成了采用易氧化的有機聚合物製造吸氧阻隔材料的嚐試，最初是1989年CMB公司以MXD16作為易氧化有機聚合物與鈷化合物催化劑組合吸氧層而開發成功的“OXBAR”吸(xi)氧(yang)包(bao)裝(zhuang)容(rong)器(qi)。文(wen)獻(xian)稱(cheng)含(han)雙(shuang)鍵(jian)與(yu)叔(shu)氫(qing)的(de)有(you)機(ji)聚(ju)合(he)物(wu)如(ru)聚(ju)丁(ding)二(er)烯(xi)，聚(ju)丙(bing)烯(xi)等(deng)，用(yong)於(yu)易(yi)氧(yang)化(hua)的(de)雙(shuang)鍵(jian)及(ji)叔(shu)氫(qing)原(yuan)子(zi)的(de)存(cun)在(zai)
，亦(yi)可(ke)作(zuo)為(wei)吸(xi)氧(yang)組(zu)合(he)物(wu)基(ji)材(cai)，為(wei)提(ti)高(gao)吸(xi)氧(yang)性(xing)能(neng)，配(pei)合(he)鈷(gu)催(cui)化(hua)劑(ji)一(yi)起(qi)使(shi)用(yong)
；這類吸氧聚合物能集氧化降解時會產生有臭味的低分子氧化產物，因而有配入吸收臭氣的低分子產物的多孔性無機粒子(例如沸石粉或者非結晶型氧化矽粉)形成吸臭層，消除臭氣的例子，見圖4。吸臭用非結晶型氧化矽
；平均粒徑在20μm以下
，平均孔徑在20A°到30A°之間，當然也可在吸氧層旁，采用對臭氣性物質有良好阻隔性的PET層(或聚乳酸層)，防止臭氣進入容器(或者逸出)的組合，但成本較高。

(3)氣控薄膜(MA薄膜)用填料

　　MAbomoshinenggaibiangaimoneikongqiqifenzuchengdebomo，yichengweiqikongbomohuoqitiaobomo。tongguogaibianbomoneikongqidezuchengshizhiwendingzaisuoqiwangdefanweizhinei
，zekedadaoyizhiguoshuhuxi，yizhiyelvsudefenjie
、抑製乙烯氣體等目的，從而改善保鮮效果。MA薄膜使用方便

，成本低廉，因而廣泛用於蔬菜保鮮。控製薄膜袋中的氧及二氧化碳的構成(適當提高二氧化碳的比例
，適度降低氧之比例以抑製果蔬呼吸)
，依靠薄膜上的孔隙(針孔或微孔)的孔徑及數量，而除去乙烯等不良氣體則依靠加入到薄膜中的特定填料，如多孔的活性碳、珊瑚

、沸石
、大穀石、陶土等等，其中以大穀石為填料的FH薄膜等商品，據稱有良好的保鮮效果，在日本有一定的影響。

　　今後開發抑製催熟薄膜
，寄希望於真正能夠吸收乙烯的填料並輔之以氧化觸媒及光氧觸媒(二氧化鈦粒子)
，然而這種情況下

，會引起不完全分解或者薄膜基材分解
，產生臭氣及安全問題；最近將光氧化觸媒(二氧化鈦)與沸石等吸附劑通過多孔性氧化矽微膠囊化。製得的平均粒徑為7～10μm的(de)消(xiao)臭(chou)填(tian)料(liao)添(tian)加(jia)到(dao)聚(ju)烯(xi)烴(ting)係(xi)薄(bo)膜(mo)中(zhong)，其(qi)對(dui)氨(an)等(deng)物(wu)質(zhi)有(you)長(chang)期(qi)消(xiao)臭(chou)效(xiao)果(guo)，其(qi)效(xiao)果(guo)在(zai)活(huo)性(xing)炭(tan)之(zhi)上(shang)，但(dan)由(you)於(yu)填(tian)料(liao)粒(li)徑(jing)大(da)，薄(bo)膜(mo)的(de)透(tou)明(ming)性(xing)差(cha)，另(ling)外(wai)該(gai)填(tian)料(liao)價(jia)格(ge)較(jiao)貴(gui)，故(gu)尚(shang)未(wei)實(shi)際(ji)應(ying)用(yong)。

2.抗菌填料

　　在日本以病原性大腸菌“0－157”所引起的食物中毒以及食品生產線之微生物事故為楔機
，為控製有害危之微生物，在十九世紀九十年代初， 開發了填充有機抗菌填料或者無機抗菌填料的抗菌性纏繞薄膜。 抗菌劑大致可分為無機抗菌劑(含銀、鋅等離子)

、 有機抗菌劑(季胺鹽等)及天然抗菌劑(甲殼質、脫乙酰多糖
、 檜醇、 山俞菜等)幾個大類， 它們的主要優缺點及抗菌薄膜的主要生產廠商彙集於表5。

　　如表所示
，在食品包裝薄膜用抗菌劑中

，無機抗菌劑和有機抗菌劑相比，安全性高且耐熱性優
；與天然係抗菌劑相比價格低廉
，因此多使用無機抗菌劑特別是銀係抗菌劑。銀係抗菌劑幾乎都是銀離子浸漬(或吸附)的多孔無機填料，其基材可以是沸石、磷酸鋁或者磷灰石等等。

　　必須注意的是銀離子會因光的作用而產生活性氧，引起有機物氧化且銀離子自己會變為1價的銀而變色；yinlizihaihuiyulusulizifashengxiansechendianfanying，yinciyinxikangjunjitianchongzhidedekangjunbomoyouyibiansedequedian。suiranweilexiaochuzhegequedian，duiyinxikangjunjijinxinglegailiang，danyouyubiansewentixiyinlizizishendebenxing，yizhibianseerweichiqikangjunxing，shoudaoyidingxianzhi。

3.降解薄膜用填料

　　包(bao)裝(zhuang)廢(fei)棄(qi)物(wu)之(zhi)妥(tuo)善(shan)處(chu)置(zhi)，是(shi)當(dang)前(qian)環(huan)保(bao)工(gong)作(zuo)中(zhong)的(de)一(yi)個(ge)重(zhong)要(yao)課(ke)題(ti)。為(wei)適(shi)應(ying)環(huan)保(bao)的(de)需(xu)要(yao)，近(jin)年(nian)來(lai)降(jiang)解(jie)塑(su)料(liao)的(de)開(kai)發(fa)應(ying)用(yong)引(yin)人(ren)注(zhu)目(mu)，其(qi)中(zhong)摻(chan)混(hun)型(xing)生(sheng)物(wu)降(jiang)解(jie)塑(su)料(liao)已(yi)投(tou)入(ru)實(shi)際(ji)應(ying)用(yong)
，效(xiao)果(guo)良(liang)好(hao)。摻(chan)混(hun)型(xing)生(sheng)物(wu)降(jiang)解(jie)塑(su)料(liao)，以(yi)澱(dian)粉(fen)為(wei)填(tian)充(chong)劑(ji)(生物降解劑
，生物降解“崩解”劑)，加入到聚烯烴(聚乙烯或聚丙烯)中，製得的塑料製品可保持有普通聚烯烴塑料製品相當的物理力學性能

，滿足使用上的需求
；一旦使用完畢之後，作為廢棄物散置於自然環境中
，或者埋入土壤中(或者在堆肥環境下)，澱dian粉fen在zai微wei生sheng物wu分fen泌mi物wu澱dian粉fen酶mei等deng的de作zuo用yong下xia迅xun速su分fen解jie


，澱dian粉fen的de消xiao失shi，使shi塑su料liao製zhi品pin形xing成cheng多duo孔kong結jie構gou
，機ji械xie強qiang度du下xia降jiang而er產chan生sheng破po碎sui。多duo孔kong結jie構gou及ji破po碎sui，使shi塑su料liao製zhi品pin與yu環huan境jing接jie觸chu表biao麵mian大da大da增zeng加jia，從cong而er促cu進jin了le後hou繼ji聚ju烯xi烴ting的de氧yang化hua、水解等降解過程，最終使高分子化合物降解為可為環境消納的低分子產物。

　　為改善澱粉與聚烯烴間的相容性，得到力學性能優良的降解塑料，通常需要對澱粉進行必要的改性(例如進行疏水化處理)；此外為了促進聚烯烴高分子化合物的光氧化及熱氧化反應，加速高分子物的C－C長鏈的斷裂，在配入澱粉填料的同時，常配入特定的自動氧化催化劑，如過渡性元素(鐵
、銅、釩等等)化合物或者不飽和脂肪酸、脂肪酸酯等。

　　表6是澱粉填充型生物降解塑料(80％的LLPPE＋20％ 的“デグラノボン”＊)和LLDPE薄膜物理力學性能的比較
，由表可以看出
，澱粉填充型生物降解塑料的物理力學性能，可達到接近於普通聚烯烴塑料的水平
；圖5是(shi)澱(dian)粉(fen)填(tian)充(chong)型(xing)生(sheng)物(wu)降(jiang)解(jie)塑(su)料(liao)在(zai)堆(dui)肥(fei)處(chu)理(li)時(shi)，薄(bo)膜(mo)的(de)中(zhong)聚(ju)烯(xi)分(fen)子(zi)量(liang)隨(sui)時(shi)間(jian)的(de)推(tui)延(yan)而(er)產(chan)生(sheng)的(de)變(bian)化(hua)，澱(dian)粉(fen)填(tian)充(chong)型(xing)生(sheng)物(wu)降(jiang)解(jie)塑(su)料(liao)在(zai)堆(dui)肥(fei)條(tiao)件(jian)下(xia)
，與(yu)普(pu)通(tong)聚(ju)乙(yi)烯(xi)相(xiang)比(bi)
，降(jiang)解(jie)速(su)度(du)極(ji)其(qi)明(ming)顯(xian)地(di)改(gai)善(shan)：含10％的“デグラノボン”的生物降解聚乙烯，經堆肥化處理前
，分子量分布峰值約7萬

，經5天堆肥化處理即降至3萬左右(經18天堆肥化處理降至7000)，而分子量峰值為7萬的普通聚乙烯

，經5天堆肥化處理之後，其分子量峰值仍為7萬
， 基本上看不出分子量下降的效應。而且據文獻報道，業已通過C 14示蹤原子跟蹤試驗證實，上述澱粉填充型生物降解塑料中的聚乙烯大分子鏈，可最終無機化（即聚乙烯分子鏈中的碳原子
，最終轉換到二氧化碳中）[2]。

　　4?吸收有害物質的薄膜用填充劑

　　在(zai)氯(lv)元(yuan)素(su)存(cun)在(zai)時(shi)，燃(ran)燒(shao)塑(su)料(liao)垃(la)圾(ji)可(ke)能(neng)產(chan)生(sheng)有(you)毒(du)二(er)惡(e)英(ying)等(deng)有(you)害(hai)物(wu)質(zhi)的(de)物(wu)理(li)吸(xi)附(fu)，防(fang)止(zhi)其(qi)對(dui)環(huan)境(jing)的(de)汙(wu)染(ran)，但(dan)在(zai)填(tian)料(liao)受(shou)到(dao)再(zai)加(jia)熱(re)時(shi)

，有(you)釋(shi)放(fang)有(you)害(hai)物(wu)之(zhi)虞(yu)。最(zui)近(jin)開(kai)發(fa)出(chu)以(yi)消(xiao)石(shi)灰(hui)為(wei)填(tian)充(chong)劑(ji)的(de)特(te)種(zhong)薄(bo)膜(mo)，消(xiao)石(shi)灰(hui)與(yu)樊(fan)燒(shao)時(shi)產(chan)生(sheng)的(de)氯(lv)發(fa)生(sheng)化(hua)學(xue)反(fan)應(ying)而(er)生(sheng)成(cheng)氯(lv)化(hua)鈣(gai)，起(qi)到(dao)氯(lv)的(de)“捕捉劑”的作用，氯之不複存在，消出了產生二惡英的源頭。

三、 填料的衛生可靠性

　　用於食品包裝薄膜的填料，衛生可靠性是十分重要的，在日本通過食品衛生法及行業標準等予以規定，見表7。

　　在日本厚生省第20號告示中，對采用新型填料的食品包裝薄膜中的重金屬等作了嚴格的規定，見表8。