纳米材料在造纸工业中的应用

纳米材料由极微小的纳米晶粒组成,加上具有高浓度晶界面,使其具有表面效应、体积效应和量子尺寸效应等特性。从而使纳米材料在光
 纳米材料由极微小的纳米晶粒组成,加上具有高浓度晶界面,使其具有表面效应、体积效应和量子尺寸效应等特性。从而使纳米材料在光、电、热力学和化学反应等许多方面表现出一系列优异性能,令目前科技手段无法解决的许多问题迎刃而解。同样,随着社会经济的发展和对纸张功能需求的不断提高,纳米材料的独有特点也将使其在造纸工业中得到广泛应用。

1. 抗菌功能纸
   纳米抗菌主要有无机抗菌剂如银、铜、锌等离子和光催化抗菌剂如纳米级氧化钛UG-TG01、氧化锌UG-AS030、氧化硅UG-S07AG。他们能将细菌及其残骸一起杀灭和消除。同时还能将细菌分泌的毒素也分解掉,而传统的抗菌剂就无法消除细菌骸和毒素。另外,纳米抗菌剂也克服了大多数有机抗菌剂存在的耐热性差,易挥发、易分解产生有害物质,安全性能差等缺点。

将纳米抗菌剂混入浆料或涂料中,就可以生产抗菌纸、如物理抗菌复合纤维无纺布、生活用纸、医疗和食品包装纸等,从而使产品升级换代。

2. 纳米矿物纤维纸

矿物纤维纸一般有云母纸、玻璃纤维纸,硅酸盐纤维纸、石棉纤维纸等,它们具有良好的尺寸稳定性、耐热性、抗化学性、阻燃性和电绝缘性、这些性质是植物纤维无法比拟的。但矿物纤维大多脆硬、经不起打浆、纤维之间无法粘结、抄成的纸页很脆弱,一般要加入部分植物纤维配抄。如果把矿物纤维的直径控制在100nm以下,就可以解决因其伸缩小、柔软性差而导致成纸困难的现象,有利于纤维的互相交织成形,从而抄出强度良好的纸张。

3. 纳米抗静电、 耐磨功能纸

高精密仪表电器、光洁度要求很高的不锈钢材料及各种金属材料的包装衬纸,不仅要求包装用纸具有防水、防油、防锈性能,而且要求具有强度高,耐磨擦、抗静电,抗老化的特点。如将纳米二氧化钛UG-T15ST、氧化锌UG-J10、三氧化二铁UG-F902、二氧化锡UG-S20等粉体以0.1%~0. 3%的量掺入浆中,制作的特种纸具有优良的耐磨、抗水、耐腐蚀的作用,同时还会产生良好的静电屏蔽作用,大大降低静电效应,从而大幅度提高包装产品的安全系数。

4. 纳米填料和涂料的应用

将无机填料如碳酸钙,氧化钛等制成纳米级的超细颗粒,使其具有比表面积大,表面活性高、强度和硬度大以及白度高等优点。在普通涂料中加入少量超细碳酸钙,可以显著提高涂层的强度,平滑度,改善油墨吸收性。将纳米二氧化钛、铬黄、氧化铁红等粉体添加到化学纤维中,可以制作成耐光的亚光高白纸,以及色彩鲜艳的有色纸,并且可以达到抗紫外线的效果。已有企业将纳米二氧化钛等制成调色剂,在浆内或涂料中使用,不但能提高白度,而且使染色更容易,色彩更鲜艳,提高了有机颜料的耐热性和抗氧化性能,使纸张颜色更稳定而不易返黄。

5. 纳米技术在造纸环境中应用

纳米材料可用于废气处理。工业锅炉燃烧煤会产生二氧化硫气体,它是废气污染的祸首。如果在燃烧时加入纳米助剂催化剂,不仅可以使燃料充分燃烧,不产生一氧化碳气体,提高能源利用率,而且会使硫转化成固体的硫化物而不产生二氧化硫气体。从而达到减少有害气体排放的目的。
    传统造纸废水处理方法主要是物化法和生化法。都存在去除率低,成本高,会产生二次污染等问题。物化法的吸附,混凝等非破坏性处理技术,只能将有机物从液相转移到固相,不彻底且二次污染的解决是一大难题。而生化法虽然有破坏性,但效率低。
    纳米技术的发展和应用将有可能彻底改变这种面貌。如纳米二氧化钛UG-TG01催化降解有机物处理技术就具有二次污染除去率高的优点。纳米二氧化钛具有巨大的比表面积,可以把有机物最大限度地吸附在它的表面,并且它具有极强的吸附紫外光和光催化降解能力,可以快速将吸附在表面的有机物分解掉,达到消除污染的目的。
6. 在其他方面的应用
    纳米材料及技术还可用于许多纸产品的开发,如变色纸、加香纸、防燃纸、磁性纸,储能纸等高性能特种纸产品。利用纳米材料的化学活性优异的特点,可以作为任化剂应用于造纸化学品的开发生产中。同样,纳米材料在造纸机械制造中也能发挥其特优势。    

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