“三維塑料”是指在日前所使用的普通塑料中“摻入”其它聚合物，使其產(chǎn)生微小的、中空的三維結(jié)構(gòu)，便于其它微小顆粒流動。“三維塑料”將形成包裝材料新概念，在其三維的幾何結(jié)構(gòu)中人們可以放置活性包裝物質(zhì)，如氧清除劑、防腐劑或氣味吸收劑等等。而這些活性劑目前一般是以小袋的形式與食品同時放在包裝內(nèi)。

    在美國，“三維塑料”已經(jīng)在藥品、診療等領(lǐng)域試用，專家們已開始考慮如何將此項技術(shù)應(yīng)用到食品包裝中去，為保持食品質(zhì)量做出貢獻(xiàn)，特別是用于像速溶咖啡等低水分食品、飲料、長貨架期的糖果、含鹽小食品等易受環(huán)境變化影響保質(zhì)期的食品。

    一、 三維塑料”的技術(shù)原理

    “三維塑料”關(guān)鍵的基本原則是，活性包裝劑不能附著在塑料的表面，那樣可能會產(chǎn)生活性包裝劑自行移動并與被包裝的食品發(fā)生反應(yīng)，影響食品質(zhì)量；同時，在理論上，附著在塑料表面上的活性劑數(shù)量也不可能達(dá)到有實際意義的效果。

    而“三維塑料”則是將活性包裝劑“植”人基礎(chǔ)塑料內(nèi)部，使活性包裝劑與被包裝物之間形成屏障，相互不接觸。在這種情況下，活性包裝劑的移動將會按需要在塑料中，達(dá)到活性和濃度可控。當(dāng)然，活性包裝劑在塑料中的移動可能是一種延時狀態(tài)的。雖然有時這種延時是有益的，但在大多數(shù)情況下，為了保持產(chǎn)品質(zhì)量，我們需要快速的反應(yīng)，使產(chǎn)品周圍的環(huán)境發(fā)生變化。新型材料所要達(dá)到的目的就是：帶有活性包裝劑的塑料可以立即發(fā)揮其功能，隨后以控制下的模式繼續(xù)發(fā)揮其功效。

    通過將有通道結(jié)構(gòu)的物質(zhì)和活性包裝劑與作為基質(zhì)的塑料結(jié)合，“三維塑料”的傳輸特性可以得到改善。有通道結(jié)構(gòu)的物質(zhì)改變了基質(zhì)塑料的特性，這樣可以傳輸氣體并使其與活性包裝劑發(fā)生反應(yīng)。

    三維有通道塑料可由多種聚合物組成，其中次要的聚合物與主要的聚合物不能融合。活性包裝劑存在于次要聚合物內(nèi)或附著在其上。這樣的有通道的結(jié)構(gòu)好像在塑料中打開了許多“小路”，允許氣體在可控的條件下進(jìn)’出塑料。其中所含的活性包裝劑能吸附水蒸氣、氣體和氣味等等；釋放風(fēng)味物質(zhì)、氣體和營養(yǎng)成分；或改善塑料對氣體的傳輸特性。這種新型塑料可以擠壓或熱成型制成薄膜；也可通過注壓法或擠壓法制成瓶子或罐子。

    總之，三維體系的功能包括吸收、吸附、受控的釋放和改善傳輸結(jié)構(gòu)。

    1．吸收吸附功能 吸收(或吸附)功能須通過活性包裝劑和吸收通道來完成。所吸收(或吸附)的物質(zhì)包括：水蒸汽、氧氣、氣味物質(zhì)(如含硫、胺或醛的氧化物)、二氧化碳及乙烯等。所有這些物質(zhì)都與所包裝食品和飲料的腐敗變質(zhì)有關(guān)。

    2．受控的釋放功能 釋放功能的完成得益于通道結(jié)構(gòu)的運(yùn)用。在塑料的通道使氣體或蒸汽進(jìn)入塑料中，這些氣體與塑料中的活性劑發(fā)生反應(yīng)(這對于引發(fā)釋放很有作用)。反應(yīng)所產(chǎn)生的物質(zhì)通過“小路”進(jìn)入周圍環(huán)境。

    二、“三維塑料”的結(jié)構(gòu)

    兩個或多個聚合物相互“混合”形成的微小的三維模式?jīng)Q定了結(jié)合體的結(jié)構(gòu)。最終產(chǎn)物的特性取決予一種聚合物在另一種聚合物中的幾何形狀，是水滴形、柱形、碟形，或是其它形狀。同時，當(dāng)結(jié)合體在重新熔化以便注壓成型或擠壓成型時，它的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性也至關(guān)重要。例如，重新熔化可能會導(dǎo)致聚合物結(jié)構(gòu)的完全改變，即有可能由柱體變成球體。

    有關(guān)“三維塑料”的技術(shù)研究表明；他們已經(jīng)研制出了一種聚合物(如PE)與另一種聚合物(如PEO)組成的網(wǎng)狀結(jié)合體。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)形成了通道結(jié)構(gòu)，通道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了連續(xù)的通路，從PEO聚合物的一個區(qū)域通向PEO的另一個區(qū)域。這個結(jié)合體在熔化和加壓成型后依然保持通道結(jié)構(gòu)；活性劑在熔化成型后仍然附著在通道的表面上。

    1.結(jié)構(gòu)決定活性劑的種類 當(dāng)通道用于水分的傳輸時，如使用PEO或聚氧乙烯，水分經(jīng)過通道擴(kuò)散到塑料內(nèi)部。如果通道內(nèi)附著的是干燥劑顆粒，它會吸附水分，這樣水分就不斷地順通道到達(dá)干燥顆粒的，從而達(dá)到受控的水分去除。

    通過選擇活性劑的種類，人們可以讓結(jié)合體吸附其它氣體麗非水分。有害氣體包括；如生物化學(xué)腐敗所產(chǎn)生的醛、酮氧化物質(zhì)；新鮮水果延續(xù)生命的呼吸作用所產(chǎn)生的乙烯；同樣產(chǎn)生予呼吸作用的二氧化碳。此時所用的活性劑為除氧劑，它可以去除剩余的氧氣，從而阻礙在食品及飲料中常發(fā)生的有氧反應(yīng)。

    很明顯，活性劑的分子結(jié)構(gòu)和大小不同，要想使用某個活性劑，就必須有適合的三維結(jié)構(gòu)存在。

    2．結(jié)構(gòu)決定傳輸方向 在釋放風(fēng)味物質(zhì)和其它揮發(fā)物時，像二氧化氯或酒精等抗微生物翩劑可經(jīng)過塑料內(nèi)部的通道從活性劑中釋放或揮發(fā)出來。并且散發(fā)到包裝產(chǎn)品的外部環(huán)境中，達(dá)到保證產(chǎn)品免受微生物污染的作用。而活性物質(zhì)中的風(fēng)味物質(zhì)可以通過通道釋放或揮發(fā)到包裝內(nèi)部，增加產(chǎn)品的風(fēng)味，提高產(chǎn)品的價值。

    很明顯，在以上兩種情況下，傳輸方向是不相同的，自然其結(jié)構(gòu)也是不相同的，不能用反了。

    三、使食品防護(hù)達(dá)到新水平

    專家認(rèn)為，內(nèi)部連接通道材料(“三維塑料”)技術(shù)在包裝領(lǐng)域是一個突破，它使多種小分子在聚合物中進(jìn)行可控的傳輸成為可能，從而使無數(shù)的吸收和釋放活性分子應(yīng)用于包裝材料中得以實現(xiàn)。這項技術(shù)將可廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)，當(dāng)然還包括食品等多個領(lǐng)域的包裝。這個活性包裝劑應(yīng)用的媒介，展現(xiàn)了一個在食品包裝中的范例，那就是，通過揭示包裝與產(chǎn)品的相互作用，打開了活性包裝劑的應(yīng)用空問，這項技術(shù)蘊(yùn)藏著一種潛能，這種潛能可以從包裝方面改變世界食品防護(hù)狀況。(peter)