做座重磅专题创新型塑料和聚合物添加剂在智能包

重磅专题：创新型塑料和聚合物添加剂在智能包装上的应用

这样的智能包装，你想不想拥有

智能包装是一种功能元超于传统包装的新型包装系统，其功能主要有：

感应和测试包装环境以及被包装对象的特征；

在有不良变化的情况下，及时记录数据并通知用户。

智能包装中“Active”部分充当了感应器的功能，“Intelligent”部分则将感应信息传递给用户。此系统还能告知用户关于产品和包装之间的相互作用，进而出发包装的即时改进，

比如：

延长产品的保质期；

监控产品的新鲜程度；

跟踪产品的质量和安全。

除此之外，智能包装还能让用户实时追踪包裹，防止被盗，因此它可用被用于多个领域：

食品

饮品

保健品

个人护理用品

汽车业

电子产品

通讯

后勤

下图显示了全球已使用了智能包装的领域：

图 1. 全球已使用了智能包装的领域

一、智能包装的主要材料及其功能

多种材料都可以作为智能包装的材料，比如：

金属

玻璃

纤维素

多孔纤维材料

含有丙酸钠的醋酸纤维素薄膜性能提高20%膜

不同的材料制作出来的智能包装系统可以满足不同功能的需求，例如乙酰化纸、香料提

取物、酶、氧化钙在以下性能方面具有突出优势：

除去异味

净化

控温

下表列出了在智能包装中已使用或是即将使用的材料。

二 、为什么要在智能包装 中使用塑料和聚合物？

虽然金属、玻璃以及有机物等材料在智能包装系统上已经有了许多应用（实际上或理论上），但塑料和聚合物对于智能包装还是有许多突出优点:

1. 灵活性（Flexibility）：这是聚合物能用在智能包装中最大的优势。与玻璃和金属相比，聚合物更容易塑型，且能被塑造成更多的尺寸和形状，例如：

袋状

盒状

膜

托盘

2. 耐久力（Durability）：塑料包装能达到较高的硬度要求，能保证货品在运输过程中不会

破损。

3. 轻质（Lightweight）：聚合物包装比其他材料制成的包装要轻约 4.5 倍。

4. 可持续发展（Sustainability）：聚合物更易于循环利用，且它的循环过程所需要的能量，

仅为其它材料制品的循环利用的能量的 10%。

5. 经济（Economical）：由于聚合物的轻质特点，是它的运输成本会低很多，所以与其他

材料的包装品相比，聚合物包装品具有更突出的经济效益。

三 、不同种类的塑料和聚合物在智能包装上的应用

下表根据应用的分类，对比了不同聚合物材料在智能包装上的不同点。

四 、智能包装中的添加剂

智能包装中不同类型的添加剂，其功能如下：

抗氧化剂

阻燃剂

热稳定剂

抗微生物

光稳定剂

氧气清除剂/吸收剂

气味控制剂等

聚合物添加剂主要分为以下几类：

增塑剂

稳定剂

阻燃剂

冲击改性剂

其他性能增强剂

下表是智能包装中使用聚合物添加剂的综合表格。

五、 智能包装中的五项顶尖技术

在 INTERPACK 2017 上，Braskem 包装以及克莱姆森大学和南里奥格兰德州联邦大学提出了一种智能包装技术。 当包含的产品不适合消费时，它会改变包装的颜色。 它使用特定指标来检查产品的转换状态，并通过警报将其传达给用户。 当产品质量低于标准时，包装会改变颜色，为消费者带来明确的指标。 此项技术可用于易腐商品的包装，如食品或化妆品。

根据 Braskem 全球技术与创新总监 Patrick Teyssonneyre 的说法：

“这为将商品带回家的消费者提供了更好的质量保证，也使得公司能确保产品在制造后、销售后及运输过程中的完整性。”

“This gives consumers greater quality assurance on the products they take home, and allows companies to control product integrity after manufacture, either during transport or at the point of sale.”

除了添加热塑性树脂以外， 所添加的其他几种化学物质也会与特定指标发生反应。当产品完整性（如 pH 值）受到任何类型的改变时，包装将通过改变颜色形式来反映这一信息。

Heineken 新发明的可转瓶（或 FOBO），致力于降低包装对环境的影响。 除了需要满足重复使用的要求之外，它的瓶身还刻有一个日期和独特的代码。该代码可用于连接数字平台，允许用户在瓶中留下数字消息。

“用户可以查看瓶子的完整生命周期以及之前用户的信息。”

“Users can look up the complete life cycle of the bottle as well as messages from previous users.”

另一个特点就是它的压花，当其磨损得越厉害时，它也将会变得越来越白。

其实不然在法国已建成有 800 家 FOBO 站，且建成一个月后就在约 1600 家酒吧中销售。

Pilsy 在一款 App 和智能瓶盖（smart cap）的帮助下追踪药物剂量，这个智能瓶盖可以安装在任何标准的药丸瓶上，且能无线连接到应用程序上。iOS 和 Android 系统均支持该应用。

“Pilsy 能跟踪所用药物的数量以及其服用的时间。”

“Pilsy tracks down the number of medicines taken as well as the time at which it is taken.”

如果用户错过服用，智能瓶盖将在智能上通知用户。若用户在收到通知时不在该药丸瓶附近，则当用户靠近该瓶时再次提醒用户。当用户服用剂量时，智能瓶盖会闪烁并发出哔哔声。 如果用户始终不服药，Pilsy 应用程序将向用户的看守者发送通知。 Pilsy 还可以访问 FDA 数据库，从而为用户提供所有药物信息。

E Ink 联合 Texen 一起为化妆盒、香水等化妆品制造出第一款个性化数字包装。E Ink 制造了由近场通信提供动力的低功率纸张显示屏，且该显示屏还能通过智能实现更新。

智能用于产生 RF 信号，它拥有用于更新显示器的信息和能量。一旦图像被切换，显示屏将继续显示信息，无需进一步的电源输入。 这些显示器轻便，耐用，且用户只需要提供名字和一些简单信息，就能得到私人订制包装。

“个性化数字包装中的传感器可以根据皮肤具体情况来为客户提供美容治疗。”

“It can also have asensor which can enable beauty treatmens based on.”

Coors Light用太阳活化油墨技术，对来自太阳的紫外线做出反应。

“该包装涂上了光致变色油墨和热致变色油墨。”

“They are painted by photochromic and thermochromics ink.”

这样的变色包装主要以美观为目的，同时其所具有的智能功能也让它变得更有竞争力。

其他几家在智能包装领域的主要企业：

图2. 智能包装研发和生产的主要企业的示例

六、 智能包装的市场评估

智能包装在众多领域，尤其是食品和饮料中占有首要席位。因此，用于食品和饮料包装中的添加剂，将成为开发和发展新型包装技术的主要因素。

在这些添加剂当中，具有显色功能的添加剂是最重要的，它主要用于指示产品怎么区分力学实验机？的新鲜程度。除此之外，另一值得关注的就是具有除氧功能的添加剂，该添加剂通过控制氧气的渗透来保证包装内物质的新鲜。

由于用户在食物保鲜方面的需求不断提高，使得智能包装对芳香保护性聚合物添加剂的需求也有所增加。这类添加剂能减少外部环境中的气体渗入到包装内，从而保持包装内物品的新鲜度。

根据现在的研究成果和应用领域，已安全假设的重点添加剂将有：

氧气清除剂

乙烯清除剂

颜色指示器

除臭添加剂

七、 小结

近二十年以来，智能包装一直是一项重要的研究课题。现在智能包装已经出现发展的苗头，并很快将蓬勃发展，实现繁荣的景象。未来，食品和制药行业将有望主宰智能包装领域。

但是智能包装的可重复性使用仍然是一个有待攻克的难题。由于智能包装中含有传感器和小型电子设备，这就加大了它回收利用的难度。未来智能包装的发展很有可能朝着可持续循环利用的方向。

现在大多数研究将集中在开发除氧和除臭添加剂，这些添加剂主要用于延长食品的保质期。除此之外，一些研究也将致力于开发具有混合特性功能的添加剂。这些添加剂均能与聚合物兼容，且具有热稳定性和机械稳定性。