材料科学：驱动 PPWR 合规创新
欧盟《包装与包装废弃物法规》（PPWR）于 2026 年 8 月 12 日正式实施，该法规不仅仅改变报表填报规则，更掀起一轮全新的材料创新浪潮。PPWR 中的每一项可回收等级、再生材料含量阈值以及物质限制条款，都促使科研人员开发各类聚合物、涂层与胶粘剂，在满足法规要求的同时维持产品性能。
本文是四篇系列博文的第二篇，探讨本次转型过程中材料科学所带来的重大机遇。第一篇博文重点说明包装决策现已成为关键的工程与业务考量；本文将深入剖析塑造可持续包装未来的各项材料科学突破。
阅读本文，您将了解：
‑ 为何可回收性、再生材料含量、无全氟和多氟烷基物质（PFAS）设计必须在设计阶段就纳入考量
‑ 分子建模、实验室信息学以及人工智能（AI）如何加速配方重新设计
‑ 从多层薄膜中回收聚合物的完整实例
‑ 为何将材料科学与更广泛的业务运营相集成是取得成功的关键
材料：创新的起点
可持续发展始于材料。包装既要保障使用性能，又要能够高效回收，PPWR 正推动企业重新思考如何同时实现上述两大目标。
PPWR 不只是出台各类禁令，更在驱动产业进步。制造商与零售商正在探索可回收材料、新型涂层以及创新替代方案；塑料税与回收强制令，让材料选型成为一项战略性决策。企业今天做出的选择，将决定未来的合规成本与运营效率。
循环材料会进一步放大该优势。循环材料能够削减二氧化碳排放，提升供应链韧性，同时降低成本。麦肯锡指出，循环材料甚至在成本方面可以优于原生材料，铝就是典型实例。
BIOVIA 战略与合约研究高级解决方案策略专员斯蒂芬・托德（Stephen Todd）阐释该转变如何重塑工作优先级：
“对于特种化学品与材料企业而言，PPWR 已经将包装可持续性从一项差异化竞争优势转变为硬性要求。它重新聚焦研发工作，将可回收性与生命周期末期相关考量置于设计的核心位置。到 2030 年，面向回收的设计将成为强制要求，再生材料含量阈值也会紧随其后分阶段落地。”
这意味着每一种全新聚合物、涂层或者胶粘剂，从设计之初就必须满足可回收要求，不含 PFAS 等受限物质，并且能够兼容再生原料。这并非约束条件，而是在分子层面植入创新的机遇，为未来打下坚实基础。
采用可持续替代材料替换柔性塑料
柔性塑料包装长期依靠多层复合膜与高性能胶粘剂实现阻隔防护、保障货架期、实现规模化生产。PPWR 推动企业转向可回收的单一材质结构；条件允许的场景下，则直接采用完全不同的替代材料。该转变始于研发环节，面向回收的设计标准、再生材料含量阈值以及 PFAS 限制，从源头就开始影响材料选型与配方设计。
快消品企业必须重新调配或替换柔性塑料包装，同时不能牺牲阻隔性能、货架期、印刷适性以及消费者使用体验。该义务适用于所有向欧盟市场供货的企业，无论企业注册地位于何处。品牌方正加强与化工及包装供应商的直接协作，弥合合规要求与实际性能之间的差距。
SIMULIA 行业业务高级顾问梅尔・克里西（Mel Creasey）点明该挑战：
“从塑料转向纸质类替代材料是一项难度极高的转变。这类材料的基础特性与塑料复合膜存在本质区别，但仍要在现有供应链中稳定发挥作用，经受运输考验，并持续满足消费者的质量预期。”
条件允许时，柔性塑料的各类新型替代材料不断涌现，但材料替换绝非简单的直接置换。每一种备选方案都必须经过工程设计与验证，覆盖设计、制造、运输以及消费者使用全流程，确保可以在现有产线上可靠运行，并全程满足 PPWR 的可回收性与材料含量要求。
借助高级工具加速研发进程
要在紧张的时间周期内，在设计阶段就实现可回收设计，需要更加智能的工具，传统反复试错测试模式速度已经无法满足需求。斯蒂芬・托德介绍达索系统解决方案如何助力加速创新：
“达索系统将分子建模、实验室信息学与人工智能集成至统一环境，通过构建包装材料的虚拟孪生，加快研发迭代，降低对物理测试的依赖。”
依托生成式人工智能，该平台将数据、模型与实验汇聚于同一环境，支持从分子到制造全流程的材料发现与配方开发。研究人员可以预测食品包装的聚合物共混物性能，确定环境降解产物，计算胶粘剂强度；在投入实体实验之前，就可以在计算机虚拟仿真（in‑silico）环境中筛选备选单一材质结构、再生材料含量等级与添加剂替代方案。
集成化实验室解决方案完成研发闭环，在可用于验证的环境下采集再生料兼容性、污染物耐受度与力学性能数据。这让团队从项目初期就把 PPWR 面向回收的设计标准、关注物质限值以及再生材料含量目标视作设计参数，而不是留到后期才需要解决的障碍。
借助这些工具，材料在满足合规标准的同时依旧达成性能目标。集成的实验室信息学采集关键数据，研发团队即可完成配方验证，并输出法规审批所需的文档资料。
真实案例：从多层薄膜中回收聚合物
材料创新大放异彩的一个领域就是多层聚合物薄膜。这类薄膜阻隔性能优异，但回收难度很大。威斯康星大学麦迪逊分校的研究团队与安科（Amcor）公司合作，开发出溶剂定向回收与沉淀（STRAP）工艺，分离多层薄膜内的各类聚合物，实现回收再利用。
借助虚拟建模工具，该团队筛选出用于分离特定膜层的最优溶剂。该案例充分说明，高级工具能够将复杂难题转化为可求解的设计课题，为以往被认定为不可回收的材料提供解决方案。
可持续材料的光明前景
PPWR 带来挑战，同时也打开真正的创新机遇。企业将材料科学视作设计阶段的优先事项，不仅能够满足法规要求，更可以推动**可持续包装**领域的技术进步。
材料研发团队关键要点总结：
‑ 可回收性始于设计阶段。将可回收性、物质限值、再生材料含量纳入研发流程，从源头保障合规。
‑ 传统材料既是挑战也是机遇。转向新型 / 替代基材，激发创造性问题解决能力与创新。
‑ 高级工具加速研发进程。分子建模与实验室信息学，帮助团队在满足合规截止日期的同时优化材料性能。
准备将 PPWR 合规转化为竞争优势？了解材料科学工程解决方案，评估您的产品组合与 PPWR 要求的匹配度，借助专业工具加快配方重新设计。
下篇预告：跨价值链协同合作
虽然材料科学是创新的先导，但成功同样依赖整条价值链的协同。下一篇博文，我们将介绍 PPWR 如何推动供应商、制造商、品牌方与回收企业建立合作，实现全系统层面的可持续发展。
本文是解读 PPWR 及其对塑料包装行业未来影响的四篇系列博文的第二篇。阅读系列其余文章：
第一篇：《不止合规：新规如何重塑塑料包装行业》
第三篇：《多尺度协同：为何 PPWR 要求构建互联互通的价值链》
第四篇：《拓展性能的定义：PPWR 如何改写包装评估标准》
本文由达索系统跨部门专家联合撰写，感谢以下专家贡献见解：欧洲北区快消零售行业增长负责人 Sarah Linger；VTaaS 产品套件虚拟孪生体验行业解决方案专家 Renaud Le Chatelier；全球 DELMIA 可持续发展行业流程专家 Carlijn Goedhart；CATIA MBSE 战略项目行业流程总监 Guillaume Belloncle；BIOVIA 战略与合约研究高级解决方案策略专员 Stephen Todd；快消零售行业业务拓展总监 Walid Dargouth；SIMULIA 行业业务高级顾问 Mel Creasey；快消零售行业业务拓展总监 Dave McLean；工业设备行业‑可持续发展与新能源业务顾问 Clara Wiltberger。
