Полимерные наномодифицированные покрытия

Федеральное государственное бюджетное  общеобразовательное учреждение

 высшего профессионального  образования

«Санкт-Петербургский Государственный  Политехнический Университет»

Институт металлургии, машиностроения и транспорта

Специальность 150407

Форма обучения: дневная

Кафедра

Автоматы

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине НИР

Тема работы (проекта): Полимерные наномодифицированные покрытия

Студент                                                                                        Игнатьева Я.Е.

                 (подпись)                                                                             (Ф.И.О.)

гр.  30410/1

Руководитель

                                                                                                       Ваганов В.В.

(должность,  ученое звание, степень)   (подпись)                              (Ф.И.О.)

Дата защиты работы:

Оценка:

Санкт-Петербург

2013

Реферат

Записка 35с, 3 рис., 22 источника, 2 прил.

Этикетка, этикеточная бумага, этикетировочная линия, мелованная бумага, лакирование

Объектом исследования являются односторонние  мелованные бумаги, предназначенные  для печати этикеток.

Цель работы – выяснить эффективность  применения различных сортов этикеточных  бумаг для этикеток с разной конечной целью использования.

В процессе работы проводились экспериментальные  исследования основных свойств этикеточной  бумаги и взаимодействия ее с красками и лаками.

Результаты исследования этикеточных  бумаг выявили преимущества и  недостатки их основных свойств и  печатных характеристик.

Оглавление

Введение 3

Следующие преимущества: 3

Способы получения полимерных нанокомпозитов на основе алюмосиликатов 3

Технологическое и  экологическое значение нанооптимизированных упаковок 3

Вывод 3

Приложения 3

Список используемой литературы: 3

Введение

В последние годы покрытия из водных дисперсий полимеров формируемые на поверхности продуктов питания стали промышленно выпускаемой товарной формой защитных полимерных покрытий  и успешно используются в технологиях сыроделия, колбасной и другой мясной продукции, овощей, фруктов, птицы[1,2]. Стремительное развитие и распространение защитных покрытий в различных областях промышленности, в частности в упаковке пищевых продуктов.

Следующие преимущества:

 использование биологически безопасных водных систем (например, на основе ПВС, природных полисахаридов, латексов полимеров); 

• сравнительная простота технических решений, связанных с нанесением на поверхность продукта полифункциональных покрытий без высокотемпературной обработки; 
• обеспечение плотного и повсеместного облегания поверхности продукта, за счет чего гарантируется отсутствие макрополостей – областей потенциального развития нежелательной микрофлоры;
• возможность варьирования функций образуемого покрытия путем введения в сам покровный состав добавок различной природы, обеспечивающих формирование антимикробных, водостойких, съедобных и других видов покрытий;
• характерная особенность покрытий – возможность нанесения покровных материалов на поверхность любой формы.

         В настоящее время наблюдается  тенденция увеличения спроса на латексные  покрытия из водных дисперсий полимеров. Такое покрытие, помимо перечисленных  выше преимуществ, создает влагоудерживающую и газопроницаемую пленку, которая обеспечивает создание защитной среды для каждого объекта нанесения в отдельности с учетом его специфических свойств. Модификация латексов наночастицами серебра с учетом последних достижений нанотехнологии, может позволить создать покрытие с новыми свойствами и расширить область применения материала[1].           

Известные уникальные свойства наносеребра обеспечивать комплекс антибактериальных свойств по отношению к различным тест штаммам (Esherichia coli,Staphylococcus aureus, Pseudomonas fluorescens, Shewanella putrefaciens, Salmonella typhi)[3] при относительно малых концентрациях, позволили широко использовать наночастицы в пищевой промышленности и упаковки. Наночастицы серебра используются при производстве барьерных однослойных и многослойных пленок  на основе полиэтилена, полиэтилентерефталата, поливинилового спирта, производных целлюлозы, крахмала, поливинилхлорида и т.д.[4]. Несмотря на достоинства наносеребра, обеспечивать антимикробные свойства при малых концентрациях необходимо строго регулировать содержание и выделение наносеребра как в продукт, так и в окружающую среду[5].         

Целью данной работы является разработка состава латексного покрытия, модифицированного наночастицами серебра с целью его использования для защиты пищевых продуктов.         

При разработки пленкообразующих композиций на основе латексов необходимо учитывать как свойства пленкообразователя так и свойства вносимого модификатора. Порядок введения различных ингредиентов в латекс определяется характером поставленной задачи. Во всех случаях необходимо, чтобы латекс до введения добавок сам был устойчив. При разработке защитного покрытия необходимо учитывать комплекс требований предъявляемых видом упаковываемого продукта[6].                                              В качестве объектов исследования были использованы: дисперсия сополимера винилацетата с дибутилмалеинатом и модификатор – концентрат коллоидного раствора наноразмерных частиц серебра[3].         

На начальном этапе  работы были составлены композиции с  различными концентрациями модифицирующей добавки и исследованы коллоидно-химические свойства полученных систем: вязкость, pH, краевой угол смачивания, поверхностное натяжение.         

Одним из важнейших технологических  параметров водных дисперсий полимеров  является вязкость, во многом определяющим поведение систем при получении  материала.         

Полученные  данные свидетельствуют о том, что  с увеличением концентрации модифицирующей добавки вязкость системы увеличивается, что свидетельствует о насыщенности адсорбционного слоя и появлении  мицелл в водной фазе[7].              

Также важнейшей характеристикой  исследуемых систем является показатель pH, который влияет на их устойчивость, результаты эксперимента показали, что добавка оказывает незначительное влияние на pH. Значения исследуемых систем остается в пределах 5,5±0,5.

Следующий этап работы - изучение поверхностного натяжения, так как данный параметр, позволяет предположить о распределении добавки в гетерофазной системе. Уменьшение поверхностного натяжения, с увеличением концентрации добавки объясняется тем, что входящий в состав добавки поверхностно – активное вещество встраивается на границу раздела фаз[18].

Возможность использования  состава для обработки поверхностей различной природы, а также качество получаемого материала, зависит  от величины краевого угла смачивания.

В ходе эксперимента было получено, что модификатор, с  увеличением концентрации в составе  композиции, уменьшает краевой угол смачивания, что способствует лучшему нанесению покрытия на поверхность и регулированию толщины получаемого материала.            

Анализируя полученные данные, приходим к выводу, что   модификатор, с увеличением концентрации в составе композиции, изменяет основные коллоидно – химические показатели, и способствует образованию равномерной пленки на поверхностях различной природы, а так же изменение показателей позволяют предположить о распределении добавки на границе раздела фаз[14].            

Из исследуемых систем были сформированы пленки. Пленкообразование из водных дисперсий  полимеров (латексов) рассматривается как процесс ликвидации межфазной границы полимер-среда на поверхности подложки при одновременном удалении дисперсионной среды. Внешними признаками этого процесса является сокращение объема и оптической плотности пленки, а также увеличение объемного сопротивления. Пленкообразование связано с астабилизацией  латекса за счет концентрирования дисперсии в результате испарения воды и последующим самопроизвольным сжатием образованного промежуточного геля до состояния монолитной пленки. Опытным путем было установлено, что модификатор не влияет на скорость пленкообразования.          

На следующем этапе  работы определялись эксплуатационные характеристики полученных пленок: предельные деформационно – прочностные, паропроницаемость, изменение массы образца при контакте с водой[2].         

Введение модифицирующей добавки приводит к незначительному  уменьшению предела прочности у  исследуемых материалов (5,0±0,5МПа) по сравнению с контролем (6,0±0,5МПа), а также способствует уменьшению относительного удлинения модифицированных материалов (400±10%) по сравнению с  контролем (450±10%).         

Изучение паропроницаемости полученных материалов показало, что введение добавки не оказывает влияния на этот показатель, для всех плёнок значение паропроницаемости равно 110±0,15 г/м² за 24 ч.         

Изучение изменения массы  образцов при контакте с водой (набухание) дает возможность сравнить структурные  изменения в системе до и после  модификации. На основании проведенных  испытаний и сравнении динамики изменения массы образцов при  контакте с водой модифицированных пленок с контролем, показали что  добавка в исследуемых количествах  не вызывает изменения структуры.         

Модификатор не изменяет эксплуатационных характеристик материала. Возможность  использования полимерного материала  в контакте с пищевыми продуктами определяется токсичностью мигрирующих  в продукт веществ. Вследствие чего проводили биологическую оценку на инфузориях Tetrahymenapyriformis, так как данный тест – организм, как и человек – эукариотические организмы, поэтому их реакция на токсиканты может быть сопоставлена с реакцией человека. В связи с тем, что токсичность развивается во времени, проводили исследования по трем видам токсичности: острую, подострую, хроническую. В ходе испытаний были получены композиции с содержанием добавки, не оказывающие пагубного действия на инфузорий[18].

Способы получения  полимерных нанокомпозитов на основе алюмосиликатов

Различными группами авторов разработаны  методы получения нанокомпозитов на основе органоглин:

- в процессе синтеза полимера 

- в расплаве;

- в растворе;

- золь-гель процесс.

Для получения полимерных нанокомпозитов на основе органоглин наиболее широко используются методы получения в расплаве и в процессе синтеза полимера[15].

Получение полимерного нанокомпозита в процессе синтеза самого полимера (in situ) заключается в интеркалировании мономера в слои глины. Мономер мигрирует сквозь галереи органоглины и полимеризация происходит внутри слоев (рис. 13.).

Рис. 13. Получение полимерного нанокомпозита в процессе синтеза самого полимера (in situ) (а) - микрокомпозит, (Ь) - эксфолированный (расшелушенный) нанокомпозит, (с) - интеркалированный нанокомпозит [14]

Реакция полимеризации может быть инициирована нагреванием, излучением или соответствующим инициатором. Очевидно, что при использова-нии этого метода должны получаться наиболее удовлетворительные результаты по степени распределения частиц глины в полимерной матрице. Это может быть связано с тем, что раздвижение слоев глины происходит уже в процессе внедрения мономера в межслойное пространство. Это означает, что силой, способствующей расслоению глины, является рост полимерной цепи, в то время как при получении полимерных нанокомпозитов в растворе или расплаве основным фактором достижения необходимой степени распределения глины является лишь удовлетворительное перемешивание. Желательно проводить процесс синтеза нанокомпозита в вакууме или токе инертного газа. Помимо этого, для удовлетворительного диспергирования органоглины в полимерной матрице необходимы большие скорости перемешивания.

Метод получения полимерных нанокомпозитов в расплаве (экструзионный) состоит в смешении расплавленного полимера с органоглиной. В ходе интеркаляции полимерные цепи в существенной степени теряют кон-формационную энтропию. Вероятной движущей силой для этого процесса является важный вклад энтальпии взаимодействия полимер-органоглина при смешении. Стоит добавить, что полимерные нанокомпозиты на основе органоглин успешно получают экструзией [22]. Преимуществом экструзи-онного метода является отсутствие каких-либо растворителей, что исключает наличие вредных стоков, скорость процесса значительно выше, технологическое оформление производства - более простое. То есть для получения полимерных нанокомпозитов в промышленных масштабах экструзионный метод является наиболее предпочтительным, требующим меньших затрат на сырьё и обслуживание технологической схемы[19].

При получении полимер-силикатного нанокомпозитов в растворе органосиликат набухает в полярном растворителе, таком как толуол или М-диметилформамид. Далее к нему добавляется раствор полимера, который проникает в межслоевое пространство силиката. После этого проводится удаление растворителя путем испарения в вакууме. Основное преимущество этого метода заключается в том, что "полимер-слоистый силикат" может получаться на основе полимера с низкой полярностью или неполярного материала. Тем не менее, этот метод не находит широкого использования в промышленности по причине большого расхода растворителя [20].

При получении нанокомпозитов на основе различной керамики и полимеров применяется золь-гель-технология, в которой исходными компонентами служат алкоголяты некоторых элементов и органические олигомеры.

алкоголяты подвергают гидролизу, а затем проводят реакцию поликон денсации гидроксидов. В результате образуется керамика из неорганической трехрехмерной сетки. Существует также метод синтеза, в котором полимеризация и образование неорганического стекла протекают одновременно. 

В создании активных оболочек нового поколения перспективным представляется использование коллоидных систем в  виде водных дисперсий пищевых марок  полимеров (латексов), модифицированных пищевыми и биоактивными добавками, их сочетаний с природными полимерами. Преимущества указанных систем:

• оболочки формируются непосредственно  на поверхности продукта в виде плотно прилегающей сплошной пленки без использования вакуумирования и высокотемпературного поля;

• экологическая безопасность, использование  в качестве пленкообразователей водных составов, способность покрытий к утилизации в естественных условиях;

• введение в состав оболочек активных компонентов (консервантов, антиокислителей  и других термолабильных модификаторов)  осуществляется простыми приемами;

• необходимые товарные свойства (цвет,  аромат, антимикробные свойства, селективная проницаемость и т. д.) придаются многофункциональному покрытию путем послойного нанесения слоев разного состава или одновременным использованием композиционных систем, содержащих необходимые модификаторы[8].

Наиболее перспективным является использование латексных систем для формирования полимерной оболочки (водных дисперсий полимеров пищевых  марок с высоким содержанием  пленкообразующей фазы,  содержащей функциональные добавки). Полимерные матрицы  в коллоидной форме в виде латексов хорошо подходят для придания защитной оболочке необходимого комплекса свойств. Латексы отличаются легкостью модификации, способны перерабатываться в оболочки с требуемыми защитными свойствами при невысоких температурах.

Перспективными разработками являются покрытия с индикаторами свежести, температуры, патогенной микрофлоры, поглотителями  кислорода, влаги. Они обладают программируемыми барьерными и механическими показателями.

Применение нанотехнологий (наноматериалы, приемы формирования) позволит получать принципиально новые покрытия путем модернизации базовых систем или создания новых материалов, обладающих принципиально новыми свойствами[6].

Это системы, которые активны по отношению к широкому спектру  микрофлоры, биологически активные с  адресной доставкой действующих  веществ; покрытия, включающие датчики  мониторинга продукции во время  ее хранения,  транспортировки и  реализации.

Создание новых нанокомпозиционных покрытий на базе гигиенически и экологически безопасных природных и синтетических полимеров осуществляется путем модификации полимерных матриц наноразмерными частицами металлов, углеродных структур, антимикробных и витаминных добавок .

Именно переход к интервалу  наноразмеров на молекулярном уровне должен привести к получению новых функциональных характеристик, резко отличающихся от характеристик базовых материалов, модифицированных добавками с традиционными размерами частиц.

Одно из многообещающих направлений  при разработке “умной” упаковки – использование нанотехнологии для создания антибактериального упаковочного материала. Новые материалы со встроенными в их структуру наночастицами серебра проявляют высокую антимикробную активность по отношению к различным видам патогенной и условно патогенной микрофлоры. Бактерицидное действие пленок сохранялось в течение длительного времени[11].

Современные пленочные полимерные материалы обеспечивают лишь определенный уровень защиты . Они не могут направленно воздействовать на биохимические и микробиологические изменения в упакованном продукте. Необходимо продолжить исследования в области их совершенствования. Создание новых эффективных систем невозможно без фундаментальных исследований физико-химических, микробиологических и коллоидных аспектов вышеупомянутой макросистемы, граничных и межфазных явлений.

По мнению авторов, использование  нанотехнологий для создания упаковочных материалов будущего наиболее эффективно по следующим направлениям: получение полимерных материалов с прогнозируемым высоким уровнем барьерных, механических,  теплофизических свойств, электропроводностью,  гигиенической и экологической безопасностью при минимизации конструкции упаковки.  Одним из путей решения этой проблемы является модификация традиционных упаковочных материалов наноразмерными модификаторами (углеродные трубки, частицы металлов, углеродные и другие структуры).

Следующий этап развития данного направления  – создание технологий, сочетающихмодификацию базовых полимеров наноразмерными компонентами со 76специфическим воздействием на композиты при переработке их в пленки и тару .

В Проблемной лаборатории МГУ прикладной биотехнологии получены новые наноматериалы на основе полиолефинов и природных полимеров (вискозные и белковые материалы). Они отличаются улучшенными механическими и барьерными характеристиками, стабильностью свойств во времени, антимикробной активностью к широкому спектру нежелательной микрофлоры. Новые материалы со встроенными в их структуру наночастицами серебра характеризуются пролонгированным бактерицидным действием, безопасны для человека и окружающей среды. В Проблемной лаборатории полимеров МГУ прикладной биотехнологии в ходе исследований по созданию нового поколения активных упаковок проводятся работы по следующим направлениям:

• формирование новых материалов путем модификации традиционных полимерных матриц наноразмерными частицами металлов,  углеродными и другими структурами;

• построение самоорганизующихся защитных материалов из компонентов в наноформе;

• гигиеническая и экологическая  безопасность новых материалов и разработка систем их качества. Разработаны следующие упаковочные материалы нового поколения:

• биологически активные экологически безопасные одно- и многослойные пленочные  упаковочные материалы с антимикробной активностью (серия “ПОЛИФОРМ-ОА”);

Новые материалы со встроенными в их структуру наночастицами серебра проявляют высокую антимикробную активность по отношению к различным видам патогенной и условно-патогенной микрофлоры. Бактерицидное действие подобных пленок сохраняется в течение длительного времени[13].

Необходимо сделать небольшой  обзор проблем, освещаемых в прессе по тематике «Нанотехнологии и экология». Точка зрения ученых на использование нанотехнологий вообще и для решения экологических проблем, в частности, неоднозначна. Больше всего опасений вызывает то, что предполагаемый эффект действия свободных наночастиц на здоровье людей и окружающую среду ещё не ясен, так как ни в одной стране мира не проводились глобальные исследования по данному вопросу. Ведь наряду с преимуществами, новые наноматериалы часто могут представлять опасность для окружающей среды из-за своего химического состава, повышен- ной реактивности и сверхмалых размеров. Особенно важна оценка их влияния на атмосферу, почву и грунтовые воды[12].

По способам образования  свободные (несвязанные) наночастицы делятся на три группы: природные (взвесь песка в пустынных районах мира, продукты выбросов вулканов, дымовые частицы от лесных пожаров, кристаллики морской соли, вирусы), антропогенные (сажа, выхлопные газы,  летучие частицы красок, пары сварочного припоя) и индустриальные (частицы оксидов титана и кремния для фармакологии или косметической продукции, частицы металлов или соединений для управления химическими реакциями). Первые две группы могут создавать локальные экологические проблемы, но в эволюционном плане – относятся к периодическим факторам окружающей среды и не нарушают общих законов развития в природных системах. Но человечество не имело и не имеет времени для изучения проблем, связанных с освоением индустриальных наночастиц 3(третьей группы) в течение длительных его периодов. Анализ рисков, связанных с применением наноматериалов, должен включать проверку их на токсичность и восприимчивость со стороны человека, животных и растений. Человеческая деятельность может нарушать эффективность барьеров, возникших в процессе эволюции, как это произошло, например, в результате использования антибиотиков. Применение антибиотиков при лечении простудных и инфекционных заболеваний стимулировало массовое возникновение аллергических реакций на внешние раздражители.

Аллергические заболевания  отражают изменения метаболизма  и являются наследуемыми, т.е. снижают  устойчивость процесса развитияжизни.

В области применение наноматериалов в качестве упаковочных материалов существуют перспективы для инноваций: например, применение нанокрасителей, нано-нитрита титана, нано-оксида титана и нано-серебра. Эти материалы расширяют возможности применения искусственных материалов, в том числе и в направлении улучшения качества упакованных пищевых продуктов. 
 

Технологическое и  экологическое значение нанооптимизированных упаковок

Различные исследования показывают, что наиболее широкие воз- можности для производителей предоставляют именно нанотехнологически оптимизированные упа- ковки для пищевых продуктов. Хотя оценки объемов их внедрения в упаковочной отрасли все же существенно различаются в разных источниках. По прогнозу американской консалтинговой группы Innovative Research and Products (IRAP), объем мирового рынка для нано-упаковок для пищевых продуктов к 2014 г. должен возрасти от 2,9 до 5 млрд долларов. Европа будет лидером в этом направлении, за которым последуют остальные. По мнению аналитиков IRAP, к 2014 г. более 50 % участников европейского рынка перейдут на активные упаковки с оптимизированными механическими, барьерными и гигиеническими свойствами. Особенно высокими темпами будет расти объем применения интеллектуальных упаковочных решений с применением RFID-меток для обеспечения гарантированной прослеживаемости или сенсоров для контроля температуры. Исследования швейцарского Центра технологических прогнозов (TA SWISS) также указывают на то, что именно в области упаковки имеется особенно значительный инновационный потенциал для нанотехнологий. Использование таких упаковок обещает и увеличение срока хранения пищевых продук- тов, и уменьшение отходов. Характерно, что именно упаковочные материалы являются вторым по величине (в сравнении с переработкой) рыночным сегментом на рынке пищевых продуктов. Нанооптимизированные упаковки для PET-бутылок обладают лучшим балансом CO2. Согласно результатам исследований, проведенных TA SWISS, и впервые опубликованному экологическому балансу, рассчитан- ному в ходе исследований, только одна Швейцария может уменьшить опасную для климата эмиссию CO2 в объеме порядка 10 тыс. т. При изготовлении, транспортировке и рециклинге нано-PET-бутылок будет выделяться на треть меньше парниковых газов, чем при использовании алюминия, и на 60 % меньше, чем при использовании одноразовых стеклянных бутылок[9]. 
 
 
 
 
 
Страны ЕС производят в год 66 млн т упаковочного мусора. Большинство видов упаковок для пищевых продуктов устойчиво к биологическому разложению и загрязняет окружающую среду. Чтобы создать обратную тенденцию, надо развивать производство полимеров со структурами, поддающимися биологическому расщеплению, или проводить исследования в направлении создания съедобной упаковки.  
 
В отдельных областях индустрии уже разработаны и применяются оболочки и пленки, поддающиеся биологическому расщеплению. Позитивный результат был получен при использовании полимолочной кислоты (PLA) в качестве сырья для производства упаковки. PLA – это полимер на базе молочной кислоты, полученный в результате ферментационного процесса. Например, его можно получать из кукурузы. Материал отличается водостойкостью и устойчивостью к термопластической обработке. Из-за недостатка ископаемого природного сырья, а также экологических аспектов (парниковые газы, изменения климата и проч.) в обозримом будущем упаковочные материалы на основе биопластиков заменят применяемые ранее полимеры. Предписания ЕС Richtlinien EN 13432 содержат обязательные к выполнению на уровне ЕС стандарты для биологически расщепляемых упаковочных материалов. Согласно этим требованиям подобные материалы рассматриваются как полностью компостируемые. Оптимизирование биологических полимеров происходит путем включения в их молекулы наномасштабных компонентов. Стартовавший в 2004 г. проект ЕС SustainPack в настоящее время предусматривает исследования упаковочных материалов на базе натуральных волокон. 
Наномасштабные компоненты упаковки

 
В настоящее время уже есть практически  применяемые способы использования  нанокомпонентов в производстве упаковки, и в перспективе ожидается появление новых разработок, связанных с нанокомпонентами[23]. 
 
«Эффект лотоса» для упаковки

 
«Эффект лотоса» термин для о  б о знач ения специфич е с ких свойств поверхности. Этот эффект основан на физико-химическом феномене самоочистки за счет экстремально выраженного водоот- талкивания. Гидрофобные свойства поверхности создаются за счет изменения контактных углов наклона ее отдельных частиц. Чем больше угол наклона, тем выше гидрофобность поверхности. Поверхности с контактным углом наклона частиц <90° ? гидрофильные, с контакт- ным углом наклона частиц >90° гидрофобные. Впервые эффект лотоса был исследован ботаником Вильгельмом Бартхольтом с по- мощью растрового микроскопа в начале 70-х годов прошлого века. В настоящее время «эффект лотоса» может применяться для произ- водства упаковочных материалов. Нанесенное на поверхность такого материала нанопокрытие с выраженными гидрофобными свойствами облегчает удаление остатков вязкого или липкого продукта из упаковки (например, для паст, кремов, кондитерских изделий, меда и других). 
Покрытия, препятствующие запотеванию (антиконденсатные) 
Продукты в упаковке с конденсатом на поверхности плохо продают- ся. Нанотехнологическое покрытие, нанесенное на фольгу, может оказать эффект растекания конденсата. Измененные свойства поверхности такой фольги больше не позволят скапливаться влаге. В принципе, имеется техническая возможность создания контактных углов наклона частиц менее 10°. При таких малых контактных углах капли жидкости легко и быстро соединяются друг с другом на поверхности, если площадь поверхности велика.  
 
Улучшение барьерных свойств и механическо й стабильности упаковоч ных материалов 
 
Для защиты пищевых продуктов от воздействия кислорода и предотвращения испарения воды уже несколько лет с успехом применяются упаковочные пленки, имеющие защитные слои с барьерными свойствами. Наномасштабные компоненты, примененные при производстве материала для упаковки, повышают ее механическую стабильность и улучшают барьерные свойства. Без применения таких компонентов газо- и влагопроницаемость пленок из искусственных материалов зачастую слишком высока. Наномасштабные неорганические слои наносятся на полимерные пленки посредством химического поглощения газов (CVD) или физических методов газоосаждения (PVD) (например, с помощью теплового испарения или ионного распыления). Создание микро- и нанопор в упаковке придает ей свойства регулируемой проницаемости. Улучшения барьерных свойств можно добиться также с помощью плазменной полимеризации поверхности или мокрого химического нанесения на нее защитного слоя. В ре- зультате предотвращается возможность прямого контакта между наномасштабной структурой и расфасованным продуктом, потому что они отделяются друг от друга этим дополнительным защитным слоем. Тем самым исключается вероятность перехода наномасштабных структур на пищевой продукт. Для улучшения барьерных свойств традиционно используемых полимерных пленок на их поверхность напыляется слой алюминия, диоксида алюминия или оксида кремния толщиной примерно 50 нм. Такие нанооптимизированные упаковочные пленки экономичны с точки зрения затрат, потому что расход материалов на их изготовление уменьшается. В ультрабарьерных пленках в создании барьерных свойств участвуют и неорганические, и полимерные слои. Такие гибридные слои могут улучшить барьерные свойства пластиковых упаковок в сотни раз. Нанокомпозиты – новое поколение полимеров, которые в будущем смогут улучшить механические, термические и барьерные свойства пленок из возобновляемого сырья.