高分子包裝材料行業(yè)面臨的科學(xué)挑戰(zhàn)之一是抗輻射耐久性。包裝材料暴露在不同波長的光下會(huì)因高分子鏈斷裂降解而影響其機(jī)械性能和包裝物品的物理外觀。此外，硬包裝盒用于滅菌輻照，低劑量的kGy會(huì)影響包裝物品的安全性。開發(fā)抗輻照添加劑是解決這一問題的重要研究方向；開發(fā)無毒、生物相容、高效的添加劑是另一大挑戰(zhàn)。

市售的聚烯烴，如聚丙烯（PP），其熱性能及機(jī)械性能良好，通常被用作第三類包裝材料。由于剛度大、可加工性強(qiáng)且經(jīng)濟(jì)適用，PP是一種廣泛使用的熱塑性聚合物。 此外，由于其優(yōu)異的性能，如良好的防潮性、良好的性價(jià)比、低密度、易于加工等，PP也被廣泛用作熱塑性樹脂。混合兩種或兩種以上的材料可形成一種新材料，稱為復(fù)合材料，其先進(jìn)性能是單個(gè)材料無法達(dá)到的。

在包裝材料工業(yè)中，大多數(shù)共軛聚合物被設(shè)計(jì)為抗紫外線添加劑和交聯(lián)劑。眾所周知，PAMAM是具有眾多支鏈的樹枝狀大分子。該聚合物以乙二胺為核心，具有多個(gè)端胺基支鏈。PAMAM能夠與不同的聚合物包裝材料混合，且在末端基團(tuán)的氮原子上帶正電荷。隨著代數(shù)增加，PAMAM表面帶正電荷的氨基增加，提高了輻照吸附程度且增加了交聯(lián)效率。

生物復(fù)合材料是由兩種以上不同組份組成的材料，該類組合材料比單個(gè)組分材料具有更好的性能。以木漿和PP為原料研制了生物復(fù)合纖維。將廢榛子殼（HNS）制成粉末，能用作可持續(xù)高分子生物復(fù)合材料的填料。PP（20-80%）可與線形低密度聚乙烯（LLDPE）混合在10%的基于明膠纖維的生物發(fā)泡復(fù)合材料中。此外，六甲基二硅氧烷顯示出最高的表面能，并被用于等離子涂層木粉，以改善其與PP作為生物復(fù)合材料的結(jié)合和分散性質(zhì)。

聚合物的輻照處理可作為一種實(shí)際方法替代化學(xué)方法來修飾聚合物的分子結(jié)構(gòu)。通過電離輻射處理聚合物在整體上和能量上是安全的，因?yàn)椴恍枰诟邷叵率褂萌軇┗蛞l(fā)劑，避免了處理聚合物熔體所特有的副反應(yīng)。一些研究文章已經(jīng)提出了開發(fā)輻照聚合物在不同工具和不同領(lǐng)域的應(yīng)用。采用不同的研究方法探索了電離輻射對(duì)PP力學(xué)參數(shù)和理化穩(wěn)定性的影響。由于鏈斷裂和降解，經(jīng)輻照的PP物理化學(xué)性質(zhì)發(fā)生了顯著變化。另外，輻照劑量大于20kGy，PP的力學(xué)性能從柔軟變?yōu)榇嘈曰虬肴嵝缘摹?/span>

埃及國家輻射研究與技術(shù)中心、國家研究中心、Benha大學(xué)的E.S. Fathy等人合成了具有多氮末端基的、生物 相容性的、無毒的樹枝狀高分子材料聚酰胺-胺（PAMAM），將其以1.0，2.0，3.0%的不同比例與聚丙烯（PP）混合。然后將所制備的生物復(fù)合物暴露于20kGy的γ-輻照下，研究了電離輻射對(duì)所制備樣品的影響；研究了復(fù)合材料的力學(xué)性能，如抗拉強(qiáng)度（TS）、彈性模量（EM）、斷裂伸長率（%）、硬度（邵氏硬度D），研究了樣品的應(yīng)力-應(yīng)變曲線；對(duì)樣品進(jìn)行了FTIR測試和熱分析（TGA、DSC）；在DSC測量基礎(chǔ)上計(jì)算了所有樣品的結(jié)晶度（%）；作為食品包裝的一項(xiàng)應(yīng)用性指標(biāo)，研究了樣品的整體遷移。FTIR結(jié)果顯示，形成PP/PAMAM復(fù)合材料后，PAMAM的羰基（1730cm-1）吸收峰消失，表明PP與PAMAM結(jié)合。加入PAMAM使PP的熔融溫度（Tm）穩(wěn)步提高。PP/PAMAM復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性隨PAMAM增加以及經(jīng)20kGy輻照而增加。當(dāng)PAMAM含量達(dá)到3.0%時(shí)，PP的實(shí)例抗拉強(qiáng)度（TS）增加。PP的TS值為20MPa，而PP/2%PAMAM生物復(fù)合材料的TS提高到45MPa，表明PAMAM與PP之間具有良好的相互作用。此外，所制備的生物復(fù)合材料薄膜顯示出高度可接受的遷移極限，適用于食品包裝。

文獻(xiàn)來源：E.S. Fathy, Saber Ibrahim, Mona Y Elnaggar, Hager Fahmy and Salah Lotfy*. Journal of Thermoplastic Composite Materials, DOI: 10.1177/ 08927057231169902, 2023.