分析橡胶制品的环保问题及对策的解决路径论文
1 绪言
橡胶制品行业需要消耗大量的资源,并且需要使用较多的辐射性材料和有毒材料,使得对人的身体有很大的损害,而且还会造成严重的环境污染。长此以往,将会严重影响到整个橡胶制品行业的发展,因此,我们应该研究橡胶制品行业存在的环保问题,就这些问题提出解决措施,有效避免橡胶制品行业对于环境的污染。应该加强对于橡胶制品的监测力度,加强对于橡胶制品的控制,减少橡胶制品对于人体和环境的损害,保证橡胶制品行业的产业链能够有序的发展。若想达到有效的减少制品原材料对于环境的影响,这样才能从根本上控制橡胶制品对环境的污染。
1.1 特性
橡胶制品是指将天然或合成橡胶作为原材料,然后生产出各种橡胶制品的流程,除此之外还包括利用废橡胶再生产的橡胶制品。因此,这些橡胶制品具有以下几个特性。
(1)橡胶制品在成型的时,需要经过较大的压力进行压制,但由于橡胶本身的弹性体具有内聚力,在成型离模的时这些内聚力无法消除,便导致橡胶制品出现不稳定的收缩。不过也正因为橡胶本身的弹性体,使得橡胶制品经过一定的时间后收缩便会缓和,渐渐的趋于稳定。例如:橡胶制品在开始设计时,没有经过谨慎地计算配合,使得成型的制品尺寸不稳定,造成质量问题。
(2)橡胶属于热溶热固性的弹性体,而塑料是属于热溶冷固性。因此,橡胶因为硫化物种类主体的不同,成型固化的温度也不相同,有时甚至会受到气候、室温和湿度的影响。所以,在生产橡胶制品时需要对温度进行调整,保证制品的质量。
(3)橡胶制品一般是原料经过炼胶后制成混炼胶,然后以混炼胶作为原材料,因此,在进行炼胶时,需要根据橡胶制品的特性设计出配方,然后制定产品的生产工艺。
1.2 分类
橡胶的基本类一般有天然橡胶、丁苯橡胶、三元乙丙橡胶、丁晴橡胶、硅橡胶海绵、橡胶并用海绵和橡塑并用海绵等,这几类橡胶各有优缺点,在使用时要根据他们的特性设计配方。
1.3 生产工艺
橡胶制品的种类繁多,但是生产工艺却基本相同,一般以固体橡胶和生胶作为原料进行生产,生产工艺过程包括塑炼、混炼、压延、压出、成型和硫化等基本工序。原材料准备、成品整理和检验包装等基本工序也是必不可少的。橡胶的加工工艺过程主要是解决橡胶的塑性和弹性性能的矛盾,各种的工艺手段使弹性橡胶变为具有塑性的塑炼胶,然后加入各种配合剂支撑半成品,然后经过硫化,增加成品的弹性和物理机械性。无论是何种橡胶,都需要经过以上几道工序,这样才能制成好品质的橡胶制品。
2 橡胶制品材料对环境的影响分析
2.1 重金属材料对环境的影响
在设计橡胶制品的配方时,需要充分考虑橡胶制品中重金属的含量,如果橡胶制品中铬和镍的含量过高,就会对环境造成严重的污染。橡胶制品废弃后,一般企业会将橡胶制品直接丢弃,橡胶制品进行分解,分解出的铬和镍金属会对地下水资源造成污染,因此,在设计配方时,要尽量减少使用含铬和镍的材料,要严格的控制橡胶制品材料的配比。所以,应该加强对橡胶制品的系统性分析,严格控制所有原料中重金属的含量。
2.2 多环芳烃材料对环境的影响
橡胶制品中有一部分的原料含有多环芳烃,主要包含在炭黑和加工油中。炭黑的原料主要由煤焦油和乙烯焦油组成,这两种焦油的成分都极其的复杂,因此,这两种焦油是混合物,在橡胶制品加工时加入少量的成分,也极其容易对环境造成污染。加工油的原料主要由芳烃油、石蜡油和环烷油组成,其中大量的多环芳烃被包含在芳烃油中,会对环境造成严重的污染。部分企业使用完橡胶制品时会将橡胶制品进行焚化,焚化后的烟雾中会还有大量的多环芳烃颗粒,对大气造成严重的污染。
2.3 特定胺和N—亚硝胺对环境的影响
特定胺是指在特定的条件下,偶氮染料经过分解作用,产生具有有害物质的芳胺。这种特定胺中含有大量的致癌物质,不仅对人的身体健康造成危害,还会对环境造成严重的污染。橡胶制品在进行加工时,仲胺橡胶助剂会与亚硝物质发生化学反应,从而产生了N—亚硝胺。N—亚硝胺本身具有很强的致癌性,因此,在进行橡胶制品配方设计时,应该尽可能的减少使用N—亚硝胺,这样才能减少橡胶制品对人体和环境的损害。
3 橡胶制品的环保性控制措施
3.1 控制Cd,Pb,Hg,Cr等化合物的使用
将保护环境作为基准进行橡胶制品加工,严格的控制制作橡胶制品的原料的环保指标,以此来提高橡胶制品的环保性。制作橡胶制品的一些原料中,会含有大量的Cd、Pb、Hg、Cr等元素,这些元素能够组成很多的有害物质,使得橡胶制品中有害物质严重超标。在橡胶制品的加工工艺中,Cd、Pb、Hg、Cr等元素一般是以化合物的形式存在,因此,要加强监测化合物、粘合剂和防霉剂的使用,这样能够有效的控制Cd、Pb、Hg、Cr等元素的含量,减少橡胶制品对环境的污染。
3.2 加强进厂原材料的安全监测
在进行橡胶制品生产前,可以利用X射线荧光光谱分析法,对进厂的全部橡胶制品原材料进行安全监测,这样不仅能确保批量的原材料的安全性,而且能有效的避免原材料之间的交叉污染。橡胶助剂中,都多少会含有一定量的重金属元素,例如:铅元素、汞元素等,因此,再进行橡胶制品生产的时,可以将橡胶助剂换为纳米碳酸钙或硫酸钡等助剂,这样能有效的减少重金属物质对环境的污染。
3.3 加强特殊原料的重点监测
在众多的橡胶助剂中,氧化锌是出现问题最多的助剂,而且氧化锌的市场价格非常高,这就使得市场上总是出现假冒伪劣的氧化锌产品,因此,在进行橡胶制品生产前,要加强对氧化锌进行重点监测和控制。不只是氧化锌,在橡胶制品生产过程中还有很多的特殊材料,对于这些特殊材料也要进行重点监测和控制,这样才能有效的减少橡胶制品对于环境的污染。
3.4 加强替代品的使用
诸如特定胺和N—亚硝胺等能够致癌的芳胺,是橡胶制品生产中必不可少的原料,因此,不能总是使用这类具有致癌性的物质,应该减少这些替代品的使用,例如:使用不含特定胺的黄色着色剂来代替永固黄这类物质,这样能有效的减少有害物质对人类身体和环境的损害。既然不能避免使用这些有害物质,那便减少对这些危害品的'使用,这样也能在一定程度上提高橡胶制品的环保性。
3.5 重金属含量的控制
对于铬镍等重金属,应该要严格的控制其含量,防止橡胶制品中重金属含量超标。为了能够有效的减少橡胶制品中重金属的含量,可以采取以下三种措施。第一,采用无铅硫的生产体系,减少橡胶制品中重金属的含量,从而减少橡胶制品对环境的污染。第二,取消有毒的金属材料的加工工艺,降低橡胶制品中有毒金属材料的使用,有毒金属材料的加工过程能够对人的身体造成极大的伤害,所以,应该减少橡胶制品中有毒金属材料的使用。第三,加强使用环保粘合剂,在橡胶制品中使用环保粘合剂能够有效的减少橡胶制品对环境的污染,还能够大大提高橡胶制品的安全性。橡胶制品中的重金属对环境具有很大的危害,因此,要严格的控制橡胶制品中重金属的含量。
4 结语
橡胶制品的环保性对于环境保护非常重要,因此,提高橡胶制品的环保性已成为采取必要措施的当务之急,这样不仅能有效的保护环境,还能减少橡胶制品对人体的危害,从而推动了橡胶制品行业的快速发展。
参考文献:
[1]王巧福,唐文枣等.环保橡胶制品的监测和控制[J].橡胶工业,2008(3).
[2]谢忠辟.应对环保的橡胶制品材料[J].中国橡胶,2006,22(16).
[3]谢忠蓐.关于我国橡胶工业环保和节能问题的思考(一)[J].世界橡胶工业,2007.34(2).
纳米材料技术作为一门高新科学技术，纳米技术具有极大的价值和作用。下面我给大家分享一些纳米材料与技术3000字论文， 希望能对大家有所帮助！
纳米材料与技术3000字论文篇一：《试谈纳米复合材料技术发展及前景》
[摘要]纳米材料是指材料显微结构中至少有一相的一维尺度在100nm以内的材料。纳米材料由于平均粒径微小、表面原子多、比表面积大、表面能高，因而其性质显示出独特的小尺寸效应、表面效应等特性，具有许多常规材料不可能具有的性能。纳米材料由于其超凡的特性，引起了人们越来越广泛的关注,不少学者认为纳米材料将是21世纪最有前途的材料之一，纳米技术将成为21世纪的主导技术。
[关键词]高聚物纳米复合材料
一、 纳米材料的特性
当材料的尺寸进入纳米级，材料便会出现以下奇异的物理性能：
1、尺寸效应
当超细微粒的尺寸与光波波长、德布罗意波长以及超导态的相干长度或投射深度等物理特征尺寸相当或更小时，晶体的边界条件将被破坏，非晶态纳米微粒的颗粒表面附近原子密度减小，导致声、光电、磁、热、力学等特性呈现出新的小尺寸效应。如当颗粒的粒径降到纳米级时，材料的磁性就会发生很大变化，如一般铁的矫顽力约为80A/m，而直径小于20nm的铁，其矫顽力却增加了1000倍。若将纳米粒子添加到聚合物中，不但可以改善聚合物的力学性能，甚至还可以赋予其新性能。
2、表面效应
一般随着微粒尺寸的减小，微粒中表面原子与原子总数之比将会增加，表面积也将会增大，从而引起材料性能的变化，这就是纳米粒子的表面效应。
纳米微粒尺寸d(nm) 包含总原子表面原子所占比例(%)103×1042044×1034022.5×1028013099从表1中可以看出，随着纳米粒子粒径的减小，表面原子所占比例急剧增加。由于表面原子数增多，原子配位不足及高的表面能，使这些表面原子具有高的活性，很容易与 其它 原子结合。若将纳米粒子添加到高聚物中，这些具有不饱和性质的表面原子就很容易同高聚物分子链段发生物理化学作用。
3、量子隧道效应
微观粒子贯穿势垒的能力称为隧道效应。纳米粒子的磁化强度等也具有隧道效应，它们可以穿越宏观系统的势垒而产生变化，这称为纳米粒子的宏观量子隧道效应。它的研究对基础研究及实际 应用，如导电、导磁高聚物、微波吸收高聚物等，都具有重要意义。
二、高聚物/纳米复合材料的技术进展
对于高聚物/纳米复合材料的研究十分广泛，按纳米粒子种类的不同可把高聚物/纳米复合材料分为以下几类：
1、高聚物/粘土纳米复合材料
由于层状无机物在一定驱动力作用下能碎裂成纳米尺寸的结构微区，其片层间距一般为纳米级，它不仅可让聚合物嵌入夹层，形成“嵌入纳米复合材料”，还可使片层均匀分散于聚合物中形成“层离纳米复合材料”。其中粘土易与有机阳离子发生交换反应，具有的亲油性甚至可引入与聚合物发生反应的官能团来提高其粘结。其制备的技术有插层法和剥离法，插层法是预先对粘土片层间进行插层处理后，制成“嵌入纳米复合材料”，而剥离法则是采用一些手段对粘土片层直接进行剥离，形成“层离纳米复合材料”。
2、高聚物/刚性纳米粒子复合材料
用刚性纳米粒子对力学性能有一定脆性的聚合物增韧是改善其力学性能的另一种可行性 方法 。随着无机粒子微细化技术和粒子表面处理技术的 发展 ，特别是近年来纳米级无机粒子的出现，塑料的增韧彻底冲破了以往在塑料中加入橡胶类弹性体的做法。采用纳米刚性粒子填充不仅会使韧性、强度得到提高，而且其性价比也将是不能比拟的。
3、高聚物/碳纳米管复合材料
碳纳米管于1991年由S.Iijima 发现，其直径比碳纤维小数千倍，其主要用途之一是作为聚合物复合材料的增强材料。
碳纳米管的力学性能相当突出。现已测出碳纳米管的强度实验值为30-50GPa。尽管碳纳米管的强度高，脆性却不象碳纤维那样高。碳纤维在约1%变形时就会断裂，而碳纳米管要到约18%变形时才断裂。碳纳米管的层间剪切强度高达500MPa，比传统碳纤维增强环氧树脂复合材料高一个数量级。
在电性能方面，碳纳米管作聚合物的填料具有独特的优势。加入少量碳纳米管即可大幅度提高材料的导电性。与以往为提高导电性而向树脂中加入的碳黑相比，碳纳米管有高的长径比，因此其体积含量可比球状碳黑减少很多。同时，由于纳米管的本身长度极短而且柔曲性好，填入聚合物基体时不会断裂，因而能保持其高长径比。爱尔兰都柏林Trinity学院进行的研究表明，在塑料中含2%-3%的多壁碳纳米管使电导率提高了14个数量级，从10-12s/m提高到了102s/m。
三、前景与展望
在高聚物/纳米复合材料的研究中存在的主要问题是：高聚物与纳米材料的分散缺乏专业设备，用传统的设备往往不能使纳米粒子很好的分散，同时高聚物表面处理还不够理想。我国纳米材料研究起步虽晚但 发展 很快，对于有些方面的研究 工作与国外相比还处于较先进水平。如：漆宗能等对聚合物基粘土纳米复合材料的研究;黄锐等利用刚性粒子对聚合物改性的研究都在学术界很有影响;另外，四川大学高分子 科学 与工程国家重点实验室发明的磨盘法、超声波法制备聚合物基纳米复合材料也是一种很有前景的手段。尽管如此，在总体水平上我国与先进国家相比尚有一定差距。但无可否认，纳米材料由于独特的性能，使其在增强聚合物 应用中有着广泛的前景，纳米材料的应用对开发研究高性能聚合物复合材料有重大意义。特别是随着廉价纳米材料不断开发应用，粒子表面处理技术的不断进步，纳米材料增强、增韧聚合物机理的研究不断完善，纳米材料改性的聚合物将逐步向 工业 化方向发展，其应用前景会更加诱人。
参考 文献 ：
[1] 李见主编.新型材料导论.北京：冶金工业出版社，1987.
[2]都有为.第三期工程科技 论坛 ——‘纳米材料与技术’ 报告 会.
[3]rohlich J，Kautz H，Thomann R[J].Polymer，2004，45(7)：2155-2164.
纳米材料与技术3000字论文篇二：《试论纳米技术在新型包装材料中的应用》
【摘 要】作为一门高新科学技术，纳米技术具有极大的价值和作用。进入20世纪90年代，纳米科学得到迅速的发展，产生了纳米材料学、纳米化工学、纳米机械学及纳米生物学等，由此产生的纳米技术产品也层出不穷，并开始涉及汽车行业。
【关键词】纳米技术 包装材料
1 纳米技术促进了汽车材料技术的发展
纳米技术可应用在汽车的任何部位，包括发动机、底盘、车身、内饰、车胎、传动系统、排气系统等。例如，在汽车车身部分，利用纳米技术可强化钢板结构，提高车体的碰撞安全性。另外，利用纳米涂料烤漆，可使车身外观色泽更为鲜亮、更耐蚀、耐磨。内装部分，利用纳米材料良好的吸附能力、杀菌能力、除臭能力使室内空气更加清洁、安全。在排气系统方面，利用纳米金属做为触媒，具有较高的转换效果。
由于纳米技术具有奇特功效，它在汽车上得到了广泛的应用，提升汽车性能的同时延长使用寿命。
2 现代汽车上的纳米材料
(1)纳米面漆。汽车面漆是对汽车质量的直观评价，它不但决定着汽车的美观与否，而且直接影响着汽车的市场竞争力。所以汽车面漆除要求具有高装饰性外，还要求有优良的耐久性，包括抵抗紫外线、水分、化学物质及酸雨的侵蚀和抗划痕的性能。纳米涂料可以满足上述要求。纳米颗粒分散在有机聚合物骨架中，作承受负载的填料，与骨架材料相互作用，有助于提高材料的韧性和其它机械性能。研究表明，将10%的纳米级TiO2粒子完全分散于树脂中，可提高其机械性能，尤其可使抗划痕性能大大提高，而且外观好，利于制造汽车面漆涂料;将改性纳米CaCO3以质量分数15%加入聚氨酯清漆涂料中，可提高清漆涂料的光泽、流平性、柔韧性及涂层硬度等。
纳米TiO2是一种抗紫外线辐射材料，加之其极微小颗粒的比表面积大，能在涂料干燥时很快形成网络结构，可同时增强涂料的强度、光洁度和抗老化性;以纳米高岭土作填料，制得的聚甲基丙烯酸甲酯纳米复合材料不仅透明，而且吸收紫外线，同时也可提高热稳定性，适合于制造汽车面漆涂料。
(2)纳米塑料。纳米塑料可以改变传统塑料的特性，呈现出优异的物理性能：强度高，耐热性强，比重更小。随着汽车应用塑料数量越来越多，纳米塑料会普遍应用在汽车上。主要有阻燃塑料、增强塑料、抗紫外线老化塑料、抗菌塑料等。阻燃塑料是燃烧时，超细的纳米材料颗粒能覆盖在被燃材料表面并生成一层均匀的碳化层，起到隔热、隔氧、抑烟和防熔滴的作用，从而起到阻燃作用。
目前汽车设计要求规定，凡通过乘客座舱的线路、管路和设备材料必须要符合阻燃标准，例如内饰和电气部分的面板、包裹导线的胶套，包裹线束的波纹管、胶管等，使用阻燃塑料比较容易达到要求。增强塑料是在塑料中填充经表面处理的纳米级无机材料蒙脱土、CaCO3、SiO2等，这些材料对聚丙烯的分子结晶有明显的聚敛作用，可以使聚丙烯等塑料的抗拉强度、抗冲击韧性和弹性模量上升，使塑料的物理性能得到明显改善。
抗紫外线老化塑料是将纳米级的TiO2、ZnO等无机抗紫外线粉体混炼填充到塑料基材中。这些填充粉体对紫外线具有极好的吸收能力和反射能力，因此这种塑料能够吸收和反射紫外线，比普通塑料的抗紫外线能力提高20倍以上。据报道这类材料经过连续700小时热光照射后，其扩张强度损失仅为10%，如果作为暴露在外的车身塑料构件材料，能有效延长其使用寿命。抗菌塑料是将无机的纳米级抗菌剂利用纳米技术充分地分散于塑料制品中，可将附着在塑料上的细菌杀死或抑制生长。这些纳米级抗菌剂是以银、锌、铜等金属离子包裹纳米TiO2、CaCO3等制成，可以破坏细菌生长环境。据介绍无机纳米抗菌塑料加工简单，广谱抗菌，24小时接触杀菌率达90%，无副作用。
(3)纳米润滑剂。纳米润滑剂是采用纳米技术改善润滑油分子结构的纯石油产品，它不会对润滑油添加剂、稳定剂、处理剂、发动机增润剂和减磨剂等产品产生不良作用，只是在零件金属表面自动形成纯烃类单个原子厚度的一层薄膜。由于这些微小烃类分子间的相互吸附作用，能够完全填充金属表面的微孔，最大可能地减小金属与金属间微孔的摩擦。与高级润滑油或固定添加剂相比，其极压可增加3倍-4倍，磨损面减小16倍。由于金属表面得到了保护，减小了磨损，使用寿命成倍增加。
另外，由于纳米粒子尺寸小，经过纳米技术处理的部分材料耐磨性是黄铜的27倍、钢铁的7倍。目前纳米陶瓷轴承已经应用在奔驰等高级轿车上，使机械转速加快、质量减小、稳定性增强，使用寿命延长。
(4)纳米汽油。纳米汽油最大优点是节约能源和减少污染，目前已经开始研制。该技术是一种利用现代最新纳米技术开发的汽油微乳化剂。它能对汽油品质进行改造，最大限度地促进汽油燃烧，使用时只要将微乳化剂以适当比例加入汽油便可。交通部汽车运输节能技术检测中心的专家经试验后认为，汽车在使用加入该微乳化剂的汽油后，可降低其油耗10%～20%，增加动力性能25%，并使尾气中的污染物(浮碳、碳氢化合物和氮氧化合物等)排放降低50%～80%。它还可以清除积碳，提高汽油的综合性能。更令人注意的是，纳米技术应用在燃料电池上，可以节省大量成本。因为纳米材料在室温条件下具有优异的储氢能力。根据实验结果，在室温常压下，约2/3的氢能可以从这些纳米材料中得以释放，故其能替代昂贵的超低温液氢储存装置。
(5)纳米橡胶。汽车中橡胶材料的应用以轮胎的用量最大。在轮胎橡胶的生产中，橡胶助剂大部分成粉体状，如炭黑、白炭黑等补强填充剂、促进剂、防老剂等。以粉体状物质而言，纳米化是现阶段橡胶的主要发展趋势。新一代纳米技术已成功运用其它纳米粒子作为助剂，而不再局限于使用炭黑或白炭黑，汽车中最大的改变即是，轮胎的颜色已不再仅限于黑色，而能有多样化的鲜艳色彩。另外无论在强度、耐磨性或抗老化等性能上，新的纳米轮胎均较传统轮胎都优异，例如轮胎侧面胶的抗裂痕性能将由10万次提高到50万次。
(6)纳米传感器。传感器是纳米技术应用的一个重要领域，随着纳米技术的进步，造价更低、功能更强的微型传感器将广泛应用在社会生活的各个方面。半导体纳米材料做成的各种传感器，可灵敏地检测温度、湿度和大气成分的变化，这在汽车尾气和大气环境保护上已得到应用。纳米材料来制作汽车尾气传感器，可以对汽车尾气中的污染气体进行吸附与过滤，并对超标的尾气排放情况进行监控与报警，从而更好地提高汽车尾气的净化程度，降低汽车尾气的排放。我国纳米压力传感器的研制已获得成功，产品整体性能超过国外的超微传感器，缩小了我国在这一技术领域与世界先进国家存在的差距。有专家认为，到2020年，纳米传感器将成为主流。
(7)纳米电池。早在1991年被人类发现的碳纳米管韧性很高，导电性极强，兼具金属性和半导体性，强度比钢高100倍， 密度只有钢的1/6。我国科学家最近已经合成高质量的碳纳米材料，使我国新型储氢材料研究一举跃入世界先进行列。此种新材料能储存和凝聚大量的氢气，并可做成燃料电池驱动汽车，储氢材料的发展还会给未来的交通工具带来新型的清洁能源。
结语
随着材料技术的发展，纳米技术已成为当今研究领域中最富有活力，对未来经济和社会发展有着十分重要影响的研究对象。纳米科技正在推动人类社会产生巨大的变革，未来汽车技术的发展，有极大部分与纳米技术密切相关，纳米材料和纳米技术将会给汽车新能源、新材料、新零部件带来深远的影响。对于汽车制造商而言，纳米技术的有效运用，有效地促进技术升级、提升附加价值。相信在不久的将来，纳米技术必将在汽车的制造领域得到更广泛的应用。
参考文献
[1]肖永清.纳米技术在汽车上的应用[J].轻型汽车技术，2004.12.
[2]潘钰娴，樊琳.纳米材料的研究和应用[J].苏州大学学报(工科版)，2002.
[3]周李承，蒋易，周宜开，任恕，聂棱.光纤纳米生物传感器的现状及发展[J].传感器技术，2002，(1)：18～21
纳米材料与技术3000字论文篇三：《试谈纳米技术及纳米材料的应用》
摘要：本文主要论述了纳米材料的兴起、纳米材料及其性质表现、纳米材料的应用示例、纳米材料的前景展望，以供与大家交流。
关键词：纳米材料;应用;前景展望
1.纳米技术引起纳米材料的兴起
1959年，著名物理学家、诺贝尔奖获得者理查德·费曼预言，人类可以用小的机器制作更小的机器，最后实现根据人类意愿逐个排列原子、制造产品，这是关于纳米科技最早的梦想。80年代初，德国科学家H.V.Gleiter成功地采用惰性气体凝聚原位加压法制得纯物质的块状纳米材料后，纳米材料的研究及其制备技术在近年来引起了世界各国的普遍重视。由于纳料材料具有独特的纳米晶粒及高浓度晶界特征以及由此而产生的小尺寸量子效应和晶界效应，使其表现出一系列与普通多晶体和非晶态固体有本质差别的力学、磁、光、电、声等性能，使得对纳米材料的制备、结构、性能及其应用研究成为90年代材料科学研究的 热点 。1991年，美国科学家成功地合成了碳纳米管，并发现其质量仅为同体积钢的1/6，强度却是钢的10倍，因此称之为超级纤维.这一纳米材料的发现标志人类对材料性能的发掘达到了新的高度。1999年，纳米产品的年营业额达到500亿美元。
2.纳米材料及其性质表现
2.1纳米材料
纳米(nm)是长度单位，1纳米是10-9米(十亿分之一米)，对宏观物质来说，纳米是一个很小的单位，不如，人的头发丝的直径一般为7000-8000nm，人体红细胞的直径一般为3000-5000nm，一般病毒的直径也在几十至几百纳米大小，金属的晶粒尺寸一般在微米量级;对于微观物质如原子、分子等以前用埃来表示，1埃相当于1个氢原子的直径，1纳米是10埃。一般认为纳米材料应该包括两个基本条件：一是材料的特征尺寸在1-100nm之间，二是材料此时具有区别常规尺寸材料的一些特殊物理化学特性。
2.2纳米材料的特殊性质
纳米材料高度的弥散性和大量的界面为原子提供了短程扩散途径，导致了高扩散率，它对蠕变，超塑性有显著影响，并使有限固溶体的固溶性增强、烧结温度降低、化学活性增大、耐腐蚀性增强。因此纳米材料所表现的力、热、声、光、电磁等性质，往往不同于该物质在粗晶状态时表现出的性质。与传统晶体材料相比，纳米材料具有高强度——硬度、高扩散性、高塑性——韧性、低密度、低弹性模量、高电阻、高比热、高热膨胀系数、低热导率、强软磁性能。这些特殊性能使纳米材料可广泛地用于高力学性能环境、光热吸收、非线性光学、磁记录、特殊导体、分子筛、超微复合材料、催化剂、热交换材料、敏感元件、烧结助剂、润滑剂等领域。
3.纳米材料的应用示例
目前纳米材料主要用于下列方面：
3.1高硬度、耐磨WC-Co纳米复合材料
纳米结构的WC-Co已经用作保护涂层和切削工具。这是因为纳米结构的WC-Co在硬度、耐磨性和韧性等方面明显优于普通的粗晶材料。其中，力学性能提高约一个量级，还可能进一步提高。高能球磨或者化学合成WC-Co纳米合金已经工业化。化学合成包括三个主要步骤：起始溶液的制备与混和;喷雾干燥形成化学性均匀的原粉末;再经流床热化学转化成为纳米晶WC-Co粉末。喷雾干燥和流床转化已经用来批量生产金属碳化物粉末。WC-Co粉末可在真空或氢气氛下液相烧结成块体材料。VC或Cr3C2等碳化物相的掺杂，可以抑制烧结过程中的晶粒长大。
3.2纳米结构软磁材料
Finemet族合金已经由日本的Hitachi Special Metals，德国的Vacuumschmelze GmbH和法国的 Imply等公司推向市场，已制造销售许多用途特殊的小型铁芯产品。日本的 Alps Electric Co.一直在开发Nanoperm族合金，该公司与用户合作，不断扩展纳米晶Fe-Zr-B合金的应用领域。
3.3电沉积纳米晶Ni
电沉积薄膜具有典型的柱状晶结构，但可以用脉冲电流将其破碎。精心地控制温度、pH值和镀池的成份，电沉积的Ni晶粒尺寸可达10nm。但它在350K时就发生反常的晶粒长大，添加溶质并使其偏析在晶界上，以使之产生溶质拖拽和Zener粒子打轧效应，可实现结构的稳定。例如，添加千分之几的磷、流或金属元素足以使纳米结构稳定至600K。电沉积涂层脉良好的控制晶粒尺寸分布，表现为Hall-Petch强化行为、纯Ni的耐蚀性好。这些性能以及可直接涂履的工艺特点，使管材的内涂覆，尤其是修复核蒸汽发电机非常方便。这种技术已经作为 EectrosleeveTM工艺商业化。在这项应用中，微合金化的涂层晶粒尺寸约为100nm，材料的拉伸强度约为锻造Ni的两倍，延伸率为15%。晶间开裂抗力大为改善。
3.4Al基纳米复合材料
Al基纳米复合材料以其超高强度(可达到1.6GPa)为人们所关注。其结构特点是在非晶基体上弥散分布着纳米尺度的a-Al粒子，合金元素包括稀土(如Y、Ce)和过渡族金属(如 Fe、Ni)。通常必须用快速凝固技术(直接淬火或由初始非晶态通火)获得纳米复合结构。但这只能得到条带或雾化粉末。纳米复合材料的力学行为与晶化后的非晶合金相类似，即室温下超常的高屈服应力和加工软化(导致拉神状态下的塑性不稳定性)。这类纳米材料(或非晶)可以固结成块材。例如，在略低于非晶合金的晶化温度下温挤。加工过程中也可以完全转变为晶体，晶粒尺寸明显大干部份非晶的纳米复合材料。典型的Al基体的晶粒尺寸为100～200nm，镶嵌在基体上的金属间化合物粒子直径约50nm。强度为0.8～1GPa，拉伸韧性得到改善。另外，这种材料具有很好的强度与模量的结合以及疲劳强度。温挤Al基纳米复合材料已经商业化，注册为Gigas TM。雾化的粉末可以固结成棒材，并加工成小尺寸高强度部件。类似的固结材料在高温下表现出很好的超塑性行为：在1s-1的高应变速率下，延伸率大于500%。
4.纳米材料的前景趋向
经过我国材料技术人员多年对纳米技术的研究探索，现在科学家已经能够在实验室操纵单个原子，纳米技术有了飞跃式的发展。纳米技术的应用研究正在半导体芯片、癌症诊断、光学新材料和生物分子追踪4大领域高速发展。可以预测：不久的将来纳米金属氧化物半导体场效应管、平面显示用发光纳米粒子与纳米复合物、纳米光子晶体将应运而生;用于集成电路的单电子晶体管、记忆及逻辑元件、分子化学组装计算机将投入应用;分子、原子簇的控制和自组装、量子逻辑器件、分子电子器件、纳米机器人、集成生物化学传感器等将被研究制造出来。
近年来还有一些引人注目的发展趋势新动向，如：(1)纳米组装体系蓝绿光的研究出现新的苗头;(2)巨电导的发现;(3)颗粒膜巨磁电阻尚有潜力;(4)纳米组装体系设计和制造有新进展。
谢峰教授主要从事精细化学品研发，主要研究方向为催化剂及其载体研究、橡胶助剂研究。目前在研科研项目两项：1、2,2-二(3-氨基-4-羟基苯基)-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷的合成工艺研究（2008.7 – 2011.7），四川省教育厅重点科研项目，项目负责人。项目总经费6万元，目前可使用经费3.5万元；2、3-甲基-2-噻唑硫酮合成及生产工艺研究（2010.10 – 2013.10），四川省应用基础研究项目，项目负责人。项目总经费12万元，目前可使用经费11.5万元。合计在研项目可使用科研经费达15万元。研究生情况： 拟招收1名硕士研究生。 主要教学、科研成就及科研项目：先后在美国《物理化学》、中国《化学通报》等国内外著名学术刊物上发表论文30多篇。作为课题组主要负责人承担、完成省级科研项目6项，在研省级科研项目2项。科研经费充足，与地方高科技企业联系紧密，所带研究生积极参与经济技术开发，有完备的科研实验条件，能够安排参与导师的科研课题，论文发表、学术交流等能够得到导师的经费资助。已经毕业研究生3名，其中2名分别考上中科院和上海大学的博士研究生。谢峰教授主讲课程被批准为省级精品课程，2009年被评为校级教学名师，是四川省酿酒生物技术及应用重点实验室副主任，四川省高校化学学科高级职称评审组成员，全国高师化工研究会常务理事、四川省高校实验室研究会理事。2006年四川省精品课程《化工设计》。2009年四川省高等教育教学成果一等奖； 1、橡胶多项能抗返原硫化剂N,N’—间苯撑双马来酰亚胺合成，2006，四川省应用基础项目，项目负责人2、石蜡的改性和微胶囊化技术研究，（2005.7.），四川省教育厅，重点项目，项目负责人3、挂接氮杂冠醚的水杨Schiff碱配合物的合成和仿酶催化研究，（2005.7），四川省教育厅，重点专项，主研；4、金属胶束模拟碱性磷酸酯酶的机理研究，(2000.7)四川省教委重点科研项目:项目负责人5、人工添加剂对磷矿分解的影响的系统效应，（2005.7）四川省教育厅，青年基金项目，主研6、稀薄气体脱氧剂研究，（1997.7）四川省教育厅，青年基金项目，主研7、2,2-二(3-氨基-4-羟基苯基)-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷的合成工艺研究（2008.7），四川省教育厅重点科研项目，项目负责人8、3-甲基-2-噻唑硫酮合成及生产工艺研究（2010.10 – 2013.10），四川省应用基础研究项目，项目负责人。 1、“水在活性炭上的吸附研究” 《化学通报》: 2000.3.2、“Low Temperature Generation of Basic Carbon Surface by Hydrogen Spillover” 美国《物理化学》: J. Phys. Chem.: 1998,102: 172433、“催化燃烧：稀薄气体脱氧剂研究”，《化学世界》：2000.6；4、“胶束溶液中高氯酸二水（四胺）合钴（III）配合物催化磷酸二脂水解的研究”，《化学研究与应用》：2002.4；5、“β-环糊精对CTAB胶束催化羧酸酯水解的影响”，四川大学学报（自然科学版），2002年，第三期；6、亚胺磺酸钠的合成及应用，当代化工，2006.12。7、“橡胶硫化剂N,N’-间苯撑双马来酰亚胺的合成”，化工新型材料：2007年，第九期；8、Imperial Leather Original 皂用香精的仿制，香料香精化妆品，核心，2007.2.9、香皂用柠檬香精的调配，精细与专用化学品， 2007年，v.15，第18期；10、“2,2-二（3-氨基-4-羟基苯基）六氟丙烷的合成、用途及发展前景”，《化学工程与装备》，2008年，第五期。11、N,N’-间苯撑双马来酰亚胺的合成与表征，《化学试剂》：2008.6；12、“N,N’-间苯撑双马来酰亚胺的合成中试研究”，《现代化工》：2008.8期。EI收录。13、N,N’-间亚苯基双马来酰亚胺的合成与表征，《化学试剂》：2008年9月，第30卷。14、2,2-二(3-氨基-4-羟基苯基)-六氟丙烷的合成工艺研究，《内江师范学院学报》，2010.4期。
食品包装材料卫生安全性研究概况
杨 阳，甘平胜，胡国媛，胡毅志
(广州市疾病预防控制中心，广州510080)
【综述】
[摘要] 食品包装材料与食品卫生安全有密切的关系，食品包装必须保证被包装食品的卫生安全，才能成为放心食品。
因为只有合格的原材料、食品添加剂、包装材料和容器才能生产出符合质量安全要求的食品。从食品卫生检验工作者的
角度，谈谈食品包装材料的卫生安全，以帮助人们关注食品卫生安全．提高消费者的鉴别能力。
[关键词] 食品包装材料；国家卫生标准；安全性评价
随着生活水平的提高，人们越来越注重食品的安全和卫
生问题，而食品包装材料作为保证食品安全卫生的重要手段
得到了更广泛的重视。从对餐饮具、食品包装的抽查结果看，
我们发现食品包装材料的卫生安全存在着不容忽视的问题：
基于食品包装与健康安全密切相关，并且存在问题较多较重，
对食品包装材料的安全性研究显得尤为重要。
1 食品包装材料的种类和卫生标准
1．1 食品包装材料的种类
目前我国允许使用的食品容器、包装材料以及用于制造
食品用工具、设备的有(1)塑料制品一热塑性塑料、热固性塑
料等系列化产品、塑料添加剂；(2)橡胶制品一天然橡胶、合成
橡胶、橡胶助剂等系列化产品；前3种有机物所用的助剂必须
符合GB~85一l994《食品容器、包装材料用助剂使用卫生标
准》的要求；(3)食品容器内壁涂料一常温成膜涂料、高温固化
成膜等系列化涂料及助剂；(4)陶瓷器、搪瓷食具；(5)铝制品、
不锈钢食具容器、铁质食具容器、玻璃食具容器；(6)食品包装
用纸等系列化产品；(7)复合包装袋一复合薄膜、复合薄膜袋
等系列化产品。
1．2 食品包装材料的主要卫生指标
食品包装材料的卫生指标主要包括：蒸发残渣(乙酸、乙
醇、正己烷)、高锰酸钾消耗量、重金属、残留毒素等。在食品
容器、包装材料的卫生标准中，均以各种液体来浸泡，然后测
定这些液体的有关成分的迁移量。溶剂的选择以食品容器、
包装材料接触食品的种类而定，按照不同物理状态下，一般用
化学物质，如蒸馏水(代表中性食品)、4％ 乙(醋)酸(代表酸
性食品)、8％ ～60％ 乙醇(代表含有酒精的食品)、正己烷(代
表油脂食品)；浸泡后的蒸馏水溶剂中的高锰酸钾消耗量或叫
做耗氧量(代表向食品中迁移的总有机物质及不溶性物质的
量)；脱色试验；其他根据易造成食品污染的砷、氟、重金属
(铅、镉、锑、锗、钴、铬、锌)、有机物单体残留物、裂解物(氯乙
烯、苯乙烯、酚类、丁腈胶、甲醛)、助剂、老化物等有害元素的
测定。蒸发残渣代表向食品中迁移的总可溶性及不溶性物质
的量，它反映食品包装袋在使用过程中接触到液体时折出残
渣、重金属、荧光性物质、残留毒素的可能性。如果用这样的
食品包装承装食品，食品就会受到不同程度的污染，人们食用
后毒素就会进人人体，长期沉积在内脏器官，引起慢性中毒。
特别是人体中过量的重金属会减弱人体免疫功能．损伤神经、
造血和生殖系统，尤其是对处于成长期的儿童和青少年的身
体和智力发育产生阻碍减缓甚至不可逆转的毒副作用。
1．3 食品包装材料的卫生标准
在卫生标准上，分原材料和制品这两个方面。在原材料方
面的卫生标准，有GB9691《食品用聚乙烯树脂的卫生标准》、
GB96~(食品用聚苯乙烯树脂的卫生标准》和GB9693{食品用
聚丙烯树脂的卫生标准》。在这3个树脂标准中．聚乙烯和聚
丙烯用量最大，聚苯乙烯用量最少，而且会越来越少。另外，国
外除了这3个树脂标准外，还有聚酯(PET)、尼龙(PA)等其他
树脂的卫生标准。在这些原材料的卫生标准中，有重金属含量、
蒸发残渣、高锰酸钾消耗量、脱色指标等规定，而国外的指标中，
还有醛含量，镉、砷、汞等重金属含量，酚和胺含量等规定。
在成型品方面的卫生标准，有GB％87{食品包装用聚乙
烯成型品卫生标准》、GB9688{食品包装用聚丙烯成型品卫生
标准》、GB9689《食品包装用聚苯乙烯成型品卫生标准》和
G~683{复合食品包装袋卫生标准》。前面3个成型品卫生标
准项目中，有蒸发残渣、高锰酸钾消耗量、重金属含量的具体
指标，而第四个《复合食品包装袋卫生标准》中，又增加了二氨
基甲苯含量不得大于0．004 m L的指标。这是因为在食品
包装材料中，胶粘剂中的微量有害健康的物质，也会影响整个
体系的卫生性能，而且其中的二氨基甲苯是一种致癌物质，必
须严格控制。对成型品还要有相应的卫生标准，其目的就是
防止乱用和滥用添加剂，就是要更好地保障直接包装和接触
食品的材料具有高度的卫生安全性能。
除了上述的卫生标准项目和指标外，我国的复合包装材
料标准中，还有一项残留溶剂不得大于10 m kg的规定，例
如GBIO0(~ 和GB10005，最近还增加了其中甲苯的残留量不
得大于3 m kg的内容。这是因近年来大家对包装材料的异
味和潜在毒性要求越来越严格有关，所以，除了限定它的残留
量之外，随之而来的就发展了水性油墨和胶粘剂、醇溶性的油
墨和胶粘剂以及无溶剂胶粘剂等新产品，目的是想保障复合
材料具有更高的纯净、卫生和安全性能。为了控制食品容器
和包装材料的卫生安全，我国又制定了GB9685{食品容器、包
装材料用助剂使用卫生标准》，在这个助剂的卫生标准中，规
定了添加剂、溶剂、胶粘剂等17个大类、58种具体物质的名称
和最高使用量，类似于FDA2l CFR&175．105和日本接着剂
“自主规定”，列出可以用在食品包装领域中的辅助材料名称
清单及其最高用量，除此以外就不准使用。
1．4 食品包装材料中不得使用的有毒有害物质
我国规定不得使用酚醛树脂用于制作食具、容器、生产管
道、输送带等直接接触食品的包装材料；氯丁胶一般不得用于
制作食品用橡胶制品，氧化铅、六甲四胺、芳胺类、ot一巯基咪
唑啉、ot一巯醇基苯并噻唑(促进剂M)、二硫化二甲并噻唑(促
进剂DM)、乙苯一B一萘胺(防老剂J)、对苯二胺类、苯乙烯代
苯酚、防老剂124等不得在食品用橡胶制品中使用；我国规定
在食品工业中使用的橡胶制品的着色剂应是氧化铁、钛白粉。
因此在外观上规定用红、白两种色泽的橡胶为食品工业用，强
调黑色的橡胶制品为非食品工业用；容器内壁涂料不得使用
极毒或高毒的助剂。陶瓷器、搪瓷食具、金属、玻璃食具容器
原料不得使用有害金属，金属食具原料混有铅、镉等有害金属
或其他化学毒物，国内曾发生用镀锌铁皮容器制作饮料，饮后
发生食品中毒，国家规定白铁皮不准用于食品机械部分，食品
工业中应用的大部分为黑铁皮；在高档玻璃器皿中如高脚酒
杯往往添加铅化合物，这是玻璃器皿中较突出的卫生问题；不
得使用废旧回收纸作为制纸原料，因为废旧回收纸虽然经过
脱色只是将油墨颜料脱去，而铅、镉、多氯联苯等仍可留在纸
浆中；在食品包装用纸中严禁使用荧光增白剂，使用食品包装
级石蜡，注意玻璃纸软化剂问题，应符合GB11680—89(食品
包装用原纸卫生标准》要求；复合薄膜食品包装袋采用聚氨酯
型粘合剂，带来甲苯二异氰酸酯(TDI)，在食品蒸煮时，会迁移
至食品中并水解生成具有致癌性的2，4一二氨基甲苯(TDA)，
应符合GB9683—1988(复合食品包装袋卫生标准》；食品中的微
生物超标有的也是由于不合格的包装材料、容器引起的，尤其是
质量不卫生安全的纸包装用品、皮革、天然橡胶、木材等材料容
易造成食品尤其是液体食品发生霉菌(真菌)污染问题。
2 国外对食品包装材料的卫生安全管理方式
欧美发达国家食品包装安全管理各具特色，但也有一些
共同点：
2．1 科学立法
首先，立法、执法、司法机构要权利分开，以确保立法决策
的科学性、透明性和公众参与性。美联邦和各州(法国是各
省)法律的基础是严格的、灵活的、科学的，联邦和各州法律都
规定，食品生产和包装行业有按法律义务生产安全食品的法
定责任。联邦政府、各州以及地方政府在用法律管理食品和
食品加工时，承担着互为补充、内部独立的职责。
2．2 执法公正
宪法赋予执法、立法、司法各自的职责，执法、立法、司法
机构在国家食品安全体系中均承担责任。作为立法机构的国
会，要制定并颁布法令，确保食品安全；国会还授权执法分支
机构贯彻这些法令，这些执法分支机构可以通过制定和实施
法规来贯彻法令。当实施法规和方针引起争端时，司法机关
要做出公正的裁决。在美国，法律、法令及总统执行令形成了
一个完整体系，以确保对公众公开、透明。
2．3 五大原则
一般地说，食品包装安全体系遵循以下5大指导原则建
立：食品安全方面的法规决策以科学为基础；政府具有公正执
法的职责；只有安全健康的食品才能进入市场销售；制造商、
配送商、进口商及其他人要遵守以上原则，否则承担法律责
任；法律法规制定过程透明并向公众开放。
2．4 国际合作
在美国、法国的食品包装安全体系中，将国际合作和以科
学为基础的安全预防与风险分析作为国家食品安全方针和决
策的重要基础。这是长期以来美国、法国执行的食品安全方
针。在合作方面，一方面通过与国际组织的合作，如与世界食
品法典委员会CAC、世界卫生组织WHO、联合国粮农组织
FAO等合作，解决技术问题、紧急问题、食品安全事件等；另一
方面通过政府机构内专家的合作及向其他科学家的咨询或合
作，为法规制定者提供技术和科学方面的推荐方案；强调食品
病原菌的早期预警体系；授权制定法规的机构根据技术发展、
知识更新和保护消费者的需要修改法规和指南。
为了食品安全体系法令的有效实施，确保食品包装安全
具有很高的公众信任度，欧美发达国家都建立了相应的管理
机构，如法国国家认证委员会、国家标签鉴定委员会CNLC、卫
生部、农业部、国家特产研究院；美国食品和药品管理局
(FDA)、美国食品安全和检验局(FSIS)、动植物健康检验局
(APHIS)、环境保护署(EPA)等机构组织，承担了保护消费者
安全、健康的首要职责。
3 加强食品包装材料的卫生管理的措施
3．1 加快食品包装的卫生标准与安全法规的修改制定工作
欧美发达国家是世界上制定食品包装安全法规的先驱，
经过100多年的发展，建成了完善的食品包装安全管理体系。
我国食品包装材料也有相应的法律法规和卫生标准，如《中华
人民共和国食品卫生法》、《食品用塑料制品及原材料管理办
法》、《食品用橡胶制品卫生管理方法》、《陶瓷食具容器卫生管
理办法》、《搪瓷食具容器卫生管理办法》等。由于一些食品包
装的卫生标准是上个世纪制定的，检测项目相对较少，对于许
多新产品由于缺乏相应的食品标准、相应的检测指标要求以
及相应的检测方法标准，使一些食品包装材料(包括基本材
料、黏合剂、油墨)中隐含的有害成分得不到控制。依据传统
工艺制造出来的食品包装物里面都会有添加剂成分，如抗氧
化剂、苯、甲苯等有害物质的溶剂，虽然其中绝大多数都在制
造过程中挥发出去，但少量溶剂会残留在复合膜之间，随着时
间的推移，从膜表面渗透入食品，使之变质、变味、增加了食品
的不安全因素。在复合包装材料中，除了树脂、助剂外，还有
十分广泛使用的油墨和胶粘剂，目前还没有它单独的卫生标
准，也没有全国统一的产品标准，只有各个生产企业的《企业
标准》，这需要引起我们重视并及时做好相关研究工作。
3．2 加强食品包装材料包括其原材料的检验监督工作
加强对食品包装的检验监督。检验监督工作要做到关口
前移，防止不合格的食品流人市场，危害社会。保证食品的安
全质量，给广大消费者一个卫生、安全、环保、方便、美观的食
品包装。
[参考文献]
[1]袁振华．食品包装材料中化学物向食品迁移和安全评估[J]．浙
江预防医学，1999，(11)：29—31．
[2]和东芹．浅析包装材料对食品安全性影响[J]．邯郸职业技术学
院学报，2004，17(1)：41—44．
[3]GB9685—1994．食品容器、包装材料用助剂使用卫生标准[S]．
[4]宋杰辰，朱强，于晓英，等．纸制食品容器与包装材料卫生标准的
探讨[J]．中国公共卫生，1999，15(8)：48—5O．
