塑料缓冲包装材料的现状与应用

樊泽鹏 王克俭

（北京化工大学机电工程学院）

前 言

产品在运输的过程中，其往往会受到多次的振动和冲击，所以需要对物品进行包装保护，保证其完好性。在设计物品包装材料的时候添加缓冲材料，能够让产品在受到冲击、振动时不会吸收全部的能量，使得运输的产品保持安全。

缓冲包装材料指的是包装物品在流通过程中，因受外力的作用而遭受到冲击和振动时，可以吸收外力产生的能量，因此防止产品受到破坏而使用的保护材料[1～2]。

生活中常见的缓冲包装材料主要有发泡塑料缓冲材料、气垫缓冲材料、纸质缓冲包装材料和植物纤维类缓冲包装材料[3]几大类，其中塑料缓冲包装材料的应用最为广泛，因其重量轻、强度高、容易加工、价格低廉，且具有较好的缓冲吸振性能而被广泛使用。本文主要是介绍了塑料缓冲包装材料的现状和应用。

1. 塑料缓冲材料的特性

关于缓冲材料，除了要选择不同树脂材料外，还需要各种材料的表观密度满足一定的要求；缓冲材料需要具有良好的冲击能量和振动吸收性外，较好的回弹性且发生的永久变形小。

作为缓冲材料，应可以耐受物流过程中可能会出现的温度和湿度、酸、碱、油、发霉、腐蚀性的有机物及辐射等运输环境，而且缓冲包装材料也应保证不会腐蚀所包装的物品，同时它还必须具有抗静电、容易加工、成本低廉、容易回收、容易处理等优点，且满足环保要求。

如下表1中是几种常用塑料缓冲包装材料的性能比较。

表1 几种常用塑料缓冲包装材料的性能比较[4、6]

2. 塑料缓冲材料的种类

塑料缓冲材料主要有：塑料发泡缓冲材料和气垫缓冲材料。其中缓冲发泡塑料常用的有以下几种：聚苯乙烯、聚氨酯和聚乙烯等高发泡包装材料。

尽管用于制造塑料发泡缓冲材料的基体树脂不同，且不同树脂或不同配方制成的塑料发泡缓冲材料的性能也各不相同，但是塑料发泡缓冲塑料材料都是由泡孔组成，空气充斥在泡孔中，所以它质地轻、比强度高，保温性优良，吸音性能优良[4]。

2.1 塑料发泡缓冲材料

塑料发泡缓冲材料是通过发泡成型方法进行生产，塑料产生微孔结构的过程就是发泡成型的过程。

发泡塑料材料优点很多：质轻、加工性能好、保护性良好、价格低等，且良好的缓冲吸振性能令其成为生活中常见的缓冲材料。

以下是几种常见发泡缓冲塑料材料的简单介绍：

2.1.1 发泡聚苯乙烯（EPS）

发泡聚苯乙烯，即EPS，俗称“保丽龙”。EPS是一种可通过模塑成型的材料，它是质轻的、半硬质的、闭孔的、成本低廉的缓冲材料[3～5、15]。EPS是以聚苯乙烯树脂为主体，添加发泡剂等添加剂制成，是目前日常生活中使用最多的一种塑料缓冲材料。

EPS具有闭孔结构，吸水性较小，抗水性较好；密度小，一般为0.015 ～ 0.039/cm3；机械强度好，缓冲性能良好；易加工，容易模塑成型；着色性良好。

但是EPS也存在一定的不足，它在燃烧时放出的苯乙烯气体会污染大气环境，且EPS不耐多次冲击，较脆，拉伸强度较低。

EPS被广泛用在各种精密仪器、仪表、家用电器等的缓冲包装的场合，也可以用EPS直接制成杯、盘、盒等物品的包装容器来进行包装。

图1 EPS发泡缓冲材料

2.1.2 发泡聚乙烯（EPE）

发泡聚乙烯，即EPE，俗称“珍珠棉”。EPE是以聚乙烯树脂为主体，添加发泡剂、交联剂和其它添加剂等制成[3～6]。

EPE的优点很多：密度较小，具有优良的缓冲性、耐热性，吸水性强；化学性能较稳定，不易被腐蚀；机械性能好；易于加工，易于成型，价格低廉等。

除此之外，EPE还是一种可以回收的、环保的材料，但EPE的价格比EPS昂贵，而且EPE不能通过模塑成型。

目前EPE主要用来做贵重、易碎物品的缓冲包装。

图2 EPE发泡缓冲材料

2.1.3聚氨酯（PU）发泡塑料

PU发泡塑料是通过异氰酸酯和羟基化合物经过聚合发泡而制成的，可按照其硬度分为软质和硬质两类，其中软质的PU发泡塑料是主要品种[3～6]。

PU发泡塑料具有许多优良特性：良好的弹性、柔软性；化学稳定性优良，耐多种溶剂和油类；耐磨性良好，还具有很好的加工性能等。

PI发泡塑料是一种性能优良的缓冲包装材料，但PU的价格较贵。

PU发泡塑料作为缓冲包装材料，可以最大限度使包装物所受到的冲击强度和振动加速度得到减小。

PU发泡塑料可为各类精密电器、仪器仪表、工艺品、灯饰等行业提供环保、贴身的现场包装保护。PU缓冲包装可以快速保护各类不同形状、体积、质量的产品，可根据实际的需求来制作合适尺寸和性能的包装进行保护。

PU发泡塑料还可用作高档精密仪器、高档工艺品等的缓冲包装或衬垫缓冲材料，也可制做成精致且保护性极好的包装容器；PU缓冲材料还可采用现场发泡的方式，对物品进行缓冲包装，应用十分广泛。

图3 聚氨酯片材缓冲材料

2.1.4 发泡聚丙烯（EPP）

发泡聚丙烯，即EPP，俗称“拿普龙”。EPP是一种性能卓越的高结晶型聚合物/气体复合材料[6]。EPP是以聚丙烯树脂为主体，添加发泡剂及其它添加剂制作而成。

EPP具有很好的纵向抗张强度，由于其特殊的密孔及薄而柔韧的孔壁，令它具有优良的回弹性能和柔韧性能。

EPE的微孔可以吸收大量的冲击和振动能量，作为缓冲材料十分合适。EPP的耐磨性良好，且与光滑的产品表面接触时不易滑动，因此可以做到保护产品的表面不受损伤。但EPP对光的稳定性较差[5、6]。

聚丙烯发泡塑料是一种性能优良的缓冲材料，由于其对光洁表面的优良保护性能，广泛应用于电视机、装箱家具、高档仪器和具有光洁面的金属器具的缓冲包装；也可作为热食品的保温包装；还可制成衬垫、衬板等缓冲材料[5]。

EPP在耐热性、缓冲性、耐油性等方面优于EPS，在一些方面的性能要优于EPE，并且EPP也可以进行回收利用和自然降解，并不会污染环境。但是由于EPP的价格较昂贵，限制了它的应用范围[6]。

图4 EPP片材发泡缓冲材料

2.1.5 乙烯-醋酸乙烯共聚物橡塑（EVA）

乙烯-醋酸乙烯共聚物橡塑，即EVA。EVA是近些年来发展起来的新型环保包装材料[3、6]。EVA具有良好的缓冲隔振性性能、良好的回弹性、韧性强、隔热、防潮、无毒、易加工等特性。

EVA最广泛的应用是用于五金工具等产品的包装，可以对其实现长期的包装。由于EVA良好的环保性能，使它受到广泛的追捧。相信在今后相当长一段时间内EVA能够得到广泛的使用。

图5 EVA缓冲材料

2.1.6 发泡聚苯乙烯聚乙烯混合体（EPO）

发泡聚苯乙烯聚乙烯混合体，即EPO。EPO是通过特殊聚合工艺生产出来的一种“共聚物”，它的组成和结构都比较独特。

EPO是由30%的聚乙烯和70%的聚苯乙烯组合而成，PE组分主要分布在粒子的外层，促进颗粒之间的塑化和结合，PS组分主要分布在粒子的内部，对于泡粒结构具有良好支撑作用[7]。

EPO最大程度的综合了EPS与EPE两种材料的性能优点：具有EPS所不具有的材料韧性与抗剪切力，具有EPE不具有的强度和抗压缩性；冲击后不会碎裂和产生碎屑，坚固性、耐久性和韧性更好，表观质量好，具有优良的多次抗冲击性。EPO材料可应用在对缓冲性能要求十分苛刻的场合，比如计算机、平板电视、显示器、服务器、复印机以及打印机产品的缓冲包装保护，还可以应用在空调器、玻璃窗、户外器械、消费电子产品和家具等产品的缓冲包装保护。

图6 EPO泡沫结构示意图[7]

2.2 可降解泡沫塑料

随着人们生活水平的提高，对包装的要求也越来越高，不仅要求产品包装美观、经济实用，还要求包装效果好，物品不得受到损害，还必须符合环保要求。与此同时，塑料包装一方面消耗了大量的资源和能源，另一方面过多的废弃包装已成为仅次于水污染、海洋污染和湖泊空气污染的第四大污染源。发展绿色缓冲包装成为需要解决的问题[9]。

可降解缓冲包装发泡材料是通过以木质素、植物纤维、淀粉等生物质材料为基础，再加入一些适当的辅料及发泡剂等，通过某种特殊的工艺加工制作而成的，它具有成本投入低、保护环境、原材料可取等优点，切实符合了绿色、环保包装材料的要求，并使得农作物的经济附加值再一次得到了增长[8]。在缓冲包装设计中选择绿色缓冲材料是实现绿色包装产品设计和制造的关键一步，是尽快实现我国产品与世界标准接轨，增强国际竞争力的强有力措施[8-11]。

目前国内外采用的缓冲包装材料主要是发泡塑料、瓦楞纸板、蜂窝纸板、气泡薄膜、纤维、碎屑状材料等。在选择缓冲包装材料方面，由于人们环保意识的逐渐增强，一场绿色环保革命正在兴起，以可降解材料为主要成分的包装材料已成世界包装可持续发展的主要方向。

目前，借助可再生资源的天然高分子材料及相关可降解高分子材料来制作成缓冲包装材料已经成为了趋势。

例如，自然界中的木质素、纤维素及淀粉等生物质材料十分丰富，且它们均属于可再生资源，通过将这些材料作为发泡材料而制作出的原料，作为包装使用后能够实现完全降解。

有一种由南京苏石降解树脂化工有限公司开发出来的可生物降解泡沫塑料板材，该产品的淀粉含量≥40%，可生物降解成分≥60%。它的发泡倍率达到了30倍，密度为0.33g／cm3，同时它还具有良好的环境适应性。该产品可广泛应用在精密仪器仪表、高档电子电器等产品的缓冲包装材料[10]。

2.3 气垫缓冲材料

气垫缓冲材料是指用气垫塑料薄膜的一种特殊工艺在两层塑料薄膜之间封入空气，在一面形成一个个突出的均匀连续的气泡，将产品包裹，进而实现缓冲包装的效果。气泡主要有圆筒形、半圆形和钟罩形[3]。

气垫薄膜中由于封入了大量空气，因此具有良好的弹性和隔热性；它的密度很小；不吸潮，耐腐蚀，不腐蚀物品；加工性能好，易于制成各种形状；可以热封，能吸收冲击能量，有优良的缓冲性能。但气垫缓冲材料不适用于包装重量较大，负荷集中的尖锐物品，以免压破或剌破气泡而使其失去缓冲作用[3、6]。气垫薄膜还可以做成各种形状大小的袋、套、垫、筒等容器，广泛应用在药品、仪器、仪表等物品的缓冲包装上。它还在果蔬特产和玻璃瓶装特产等旅游产品发货过程中应用。还有一些小型精美饰品类产品也常用气垫材料做成精美包装袋作为内包装，将产品的损坏降至最小[8、12～14]。

图7 气垫缓冲材料

结 论

缓冲包装从最先单一的考虑保护产品不受损坏发展到现在，经历了相当长一段历史。在人类面临环境污染和资源匮乏的情况下，人们对产品的缓冲包装提出了更进一步的要求。现如今的生活中离不开物流快递，各种产品的缓冲包装自然也是多种多样。然而塑料缓冲包装材料仍旧是目前生活中最主要的缓冲包装材料之一。

EPS、EPE、EPP等塑料缓冲材料的使用范围十分广泛，深入人们生活中的各个角落。但是随着国家绿色环保新要求的提出，诞生了可降解塑料材料。它是一种以塑料为基础，并填入可降解物质的绿色缓冲包装材料。新型的可降解塑料缓冲包装材料会成为日后的一种发展趋势。未来的塑料缓冲包装会更环保，更绿色，效果更好！