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部分纳米粉体材料在造纸业中的应用

来源：进出口服务网 | 时间：2014/7/28 10:56:36 | 阅读次数：

发布单位：CIEDATA

• 发布人：
• 小杨

    纳米粉体材料的应用，可使纸张的填料、胶料和色料的聚集状态发生很大的变化，导致无论是光学性能、力学性能、阻隔性能、润湿性、导电性、导光性等都发生超常的变化。和制浆造纸中有关的是纳米化学和纳米材料学，它可能会对造纸工业的发展造成新的飞跃，使印刷品的品质将再次提高。

    1 纳米二氧化硅
    制浆造纸业是全球第三大制造行业，实际上早在20 多年前造纸业中就已经在应用纳米材料。纳米二氧化硅加入纸张涂料中后，在低剪切力下，纸张涂料屈服应力提高，其原理在于纳米二氧化硅主要通过表面的活性基团与涂料中的细小粒子形成化学键结合，因此提高了屈服应力。瑞士的Akzo Nobel公司开发了一种纳米SiO2微粒助留助滤剂，它和阳离子高分子的双元体系在造纸中的应用增强了絮凝助留的效果，纸品的质量也得到相应提高。该公司纳米二氧化硅产品已在全球340 多家造纸厂使用。防尘双层牛皮纸包装纸的制造也得益于纳米二氧化硅的应用，该产品使水泥厂的水泥包装过程不再尘埃飞扬。

    2 纳米碳酸钙
    世界造纸业从上世纪80 年代初开始成功地由酸性工艺转向碱性工艺，给了碳酸钙一个巨大的市场。目前造纸涂料配方中碳酸钙使用量大幅增加，已从5% ～ 10%上升到30% 左右，应用最多的是纳米碳酸钙。
    纳米造纸业是纳米碳酸钙最具开发潜力的市场。纳米活性碳酸钙代替木桨和其它颜料，可改善纸张的光亮度、不透性、空隙度、松密度等，因此具有以下优点: 粒度细、均匀，制品更加均匀、平整; 高蔽光性、高亮度，可提高纸制品的白度和蔽光性; 吸油值高，能提高彩色纸的色料牢固性; 高膨胀性，使造纸厂使用更多的填料而大幅度降低原料成本。
    目前纳米碳酸钙还主要用于特殊纸制品，主要用在生产透气不透水的聚乙烯薄膜。纳米碳酸钙在卷烟纸中应用广泛，可以增加透气性从而降低卷烟纸的焦油含量保证其内在质量，也可以使其外观指标提高，即不露底、不熄灭、包灰好、白度高。
    若在瓦楞纸生产过程中，采用纳米碳酸钙材料和性能优越的助剂，经过特殊设备的加工，就制成了纳米技术的新型造纸添加剂，用在瓦楞纸中，其强度大大提高，就可以制成较薄型的瓦楞纸。如采用80g /m2 左右的低定量的纳米瓦楞纸制作纸箱，其强度可以与采用普通150g /m2 左右瓦楞纸制作的纸箱质量不相上下，与普通工艺生产的瓦楞纸相比，它具有强度高，脱水性能好，不掉粉、不掉毛等优点。

    3 纳米二氧化钛
    纳米二氧化钛光催化的原理是当纳米粒子受到大于禁带宽度能量的光子照射后，纳米二氧化钛的量子尺寸效应使其导带和价带能级变成分立能级，能隙变宽，导带电位变得更负，而价带电位变得更正，氧化还原势增大，光催化驱动力增大，这意味着纳米半导体粒子具有更强的氧化和还原能力，光催化活性提高。具体而言就是电子从价带跃迁到导带，产生电子－空穴对，电子具有还原性，空穴具有氧化性，空穴与纳米粒子表面的OH－反应生成氧化性很高的?OH 自由基，?OH 自由基可以把许多难降解的有机物氧化为CO2和水等无机物。改性高活性纳米TiO2光催化处理造纸脱墨废水有明显的优点: 无二次污染，除净度高。
    近来的研究表明纳米二氧化钛还是一种良好的阳离子絮凝助留剂，纳米TiO2拥有高的比表面积和电荷密度，其使用量几乎比普通絮凝助留剂小一个数量级，并且具有更好的效果。由于TiO2是良好的紫外线吸收剂和遮盖剂，它在纸品表面的附留将使纸品具有抗泛黄、抗菌和良好的光学性能。粉体间的作用能，有效地防止超微粉体团聚而使之充分分散。或者高能表面改性纳米碳酸钙，如高能射线( 如x 射线等) 使其表面产生活性点，再加入乙烯基单体与表面的活性点反应在粒子表面形成一层有机包膜。