填充料是一種塑料加工助劑,能起到降低成本,提高制品耐熱性,改善制品外觀,減少制品尺寸收縮率等作用。由于碳酸鈣硬度大,可顯著提高塑料制品的硬度和剛度,因此應用廣泛。
納米碳酸鈣作為塑料填充超細級物質,在改變制品性能方面有特殊效果,已有研究表明納米食品包裝材料所具備的阻隔、抗菌和保鮮等特性,目前已在啤酒、飲料、果蔬、奶制品等食品包裝中得到應用。
但由于納米顆粒具有徑粒小,表面活性大等特性,其生物反應活性比普通物質大得多,而且納米碳酸鈣填料分散在塑料制品中,兩者之間沒有緊密的化學結合鍵,高溫、長時間浸泡消弱了兩者之間結合力,易引發生物安全性問題,粉體團聚會加劇這種現象的發生。
經研究,一款食品塑料包裝產品中納米顆粒的粒徑基本處于10μm級,遠遠高于納米碳酸鈣原料60nm水平,且極不均勻。這是由于納米碳酸鈣發生了團聚。造成顆粒團聚的主要原因是納米顆粒比表面積大,表面能高,處于能量的不穩定狀態,極易通過團聚達到穩定狀態,團聚消弱了納米顆粒填充的增強作用。
顆粒物團聚形貌圖
要得到分散性好、粒徑小的填充狀態,必須削弱或減小納米作用能。目前一般采取機械分散法,即通過機械力把顆粒聚團打散,或者通過加入分散劑、干燥處理等方式。
需注意,成分對納米顆粒的團聚也有一定影響,成分越均勻,純度越高,團聚的趨勢越低。納米碳酸鈣顆粒中鎂、鋁、硅等雜質,進一步加劇了顆粒團聚趨勢。這種情況下,就需要在納米碳酸鈣產品純度上精益求精了。
來源:曹國洲, 劉在美, 肖道清. 食品塑料包裝中納米碳酸鈣填料分布及遷移特性[J]. 包裝與食品機械, 2015, 33(001):5-7.
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