复合材料的结构及作用
一、复合材料的结构及作用
是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料。

各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。

复合包装材料一般由基层、功能层和热封层组成。

a.基层也是材料的外层，从商品对包装性能的要求出发，外层应具有良好的光学性能、良好的印刷适性、耐磨、耐热、一定的强度和刚度，这样使包装外观具有极佳的表现力，增加了对消费者的吸引力；
b.功能层也是材料的中间层，从商品对包装性能的要求出发，应具有很高的阻隔性以及特殊性能，如防潮性、阻气性、阻氧性、保香性、耐化学性、防紫外线、防静电、防锈等，使内装物得到保护，延长其货架寿命，这是包装功能性的体现；
c.热封层也是材料的内层，从商品对包装性能的要求出发，内层与内装物直接接触，起适应性、耐渗透性要好，特别的包装食品的复合材料，内层还应符合食品安全的要求，卫生、无毒、无味，要对其进行封合，因此还要有良好的热封性和粘合性。

复合包装一般要满足以下性能：
a.强度性能，包括抗张(拉伸)强度，范围一般在40-100MPa，撕裂强度，范围一般在
0.3-3N，破裂强度范围一般在30-50MPa，热封强度范围一般在20-80N/20mm，另外根据不同使用场合，还要求刚性、耐磨性、断裂伸长率；
b.阻隔性能，包括透气性能（透空气、O2、CO2、N2）、防潮性能、透湿性能、透光性能(尤其对特定波长的光线)、保香性能；
c.耐候与稳定性能，包括抗油性能、抗化学介质、耐温性能、耐候性能、抗降解性能；
d.加工性能，包括自动化包装适性、印刷适性、防静电性能、热收缩与尺寸稳定性；
e.安全卫生性能，包括材料成分是否安全，细菌微生物的种类和含量多少，其它一些影响安全卫生的成分；
f.其它性能，包括光学性能、透明度、白度、光泽度、废弃物处理的难易、展示性等。

被包物不同，对复合包装材料性能的要求也不同，应从被包物对包装功能的要求出发，选择和设计复合包装材料，使用最少的材料，达到保护内装物的目的，节约成本和资源。

二、举例说明
聚乳酸/纳米碳管防静电复合材料。

此材料是以纳米碳管为导电料通过球磨和密炼2种方法添加到聚乳酸基体中制备的防静电复合材料。

具体工艺流程如下：纳米碳管的纯化处理(p-CNT)——纳米碳管功能化(f-CNT)——球磨法或密炼法混合——热压——成型。

聚乳酸可以看做复合材料的基层，是复合材料的基材框架。

PLA是一种新型的生物可降解材料，有较好的生物相容性，属于环境友好型材料，符合绿色环保的要求，并且具有良好的透气性及拉伸强度，但抗冲击性能差，对热不稳定。

纳米碳管可以看做复合材料的功能层，是复合材料的填充物。

CNT为中空管状结构，比表面积大，有很大的吸附能力，同时纳米碳管的导电性能和力学性能优异。

但纳米碳管含有少量的极性基团，不利于复合材料的加工应用。

因此在复合之前对其进行功能化处理，其作用有：（1）有利于纳米碳管表面生成更多的极性基团，能与聚乳酸形成共价键和氢键作用，从而与聚乳酸更好地相容；（2）可以提高聚乳酸的抗冲击性能。

将两者用球磨法和密炼法复合之后，两种材料的功能得到最大化的利用。

性能变化如下：（1）密炼法更有利于纳米碳管与聚乳酸相容；（2）密炼样品Tg和Tm均先降低后升高，球磨样品Tg先降低后升高，Tm略有下降；（3）球磨样品较密炼样品更容易形成导电通路，但冲击强度较密炼样品低；（4）当纳米碳管的质量分数为2.5%时，体积电阻率已达到防静电材料的标准，并在防静电材料可使用的范围之内。