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纳米超低定量瓦楞原纸的应用
2011-07-23 14:18:32   作者:   来源:   评论:0 点击:

 纳米是长度的计量单位,为1×10-9m。人工制造纳米材料虽然可从几千年前我国制造炭黑作颜料算起,但纳米微粒是德国于1984年首先研制出的,开创了人类利用纳米技术的先河。纳米微粒是一种新物态,是物质颗粒直径小于100nm的粉粒集合体,只有在电子显微镜下才能观察到其颗粒形态。

 

 1992年,国际纳米结构材料会议定义纳米材料为:“两相材料中一相的任一维尺寸在1nm~100nm的聚集体。”20世纪80年代由于电子能谱和扫描隧道显微镜的应用,纳米微粒许多异常性质被发现,这才成为全球科技界和各国政府备加关注的热门领域。纳米微粒较常规的微粒材料具有特异的物理、化学性能,短短十几年,它已在国外的机械、电子、能源、化工、生物、建材、国防等众多领域中获得了广泛的应用。

 

 纳米技术是当今世界研究和开发的热点,但纳米技术和材料在我国尚处在起步阶段,大部分成果还停留在实验室里,进入产业化的只有少数几个品种,纳米级碳酸钙就是其中一种。碳酸钙因具有材料来源易得、价格较低、毒性低、污染小、白度较高、填充量大及混炼加工性能好等特点,成为橡胶制品加工中用量最大的浅色填料之一。但由于受自身亲水性及传统生产工艺的局限,通常碳酸钙产品粒子都比较粗,表面积较小,表面缺乏活性,与聚合物复合往往只起到填充增量的作用,缺乏补强效果,不能充分发挥其应有的作用。

 

 纳米级碳酸钙是20世纪80年代发展起来的一种新型超细固体材料,粒径在1nm~100nm之间。由于纳米级碳酸钙粒子的超细化,其晶体结构和表面电子结构发生变化,产生了普通碳酸钙所不具有的量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子效应,在磁性、催化性、光热阻和熔点等方面与常规材料相比显示出优越的性能。将其填充在橡胶、塑料中有使制品表面光艳、伸长度好、抗张力高、抗撕力强、耐弯曲、抗龟裂性能好,是优良的白色补强材料,在高级油墨、涂料中具有良好的光泽、透明、稳定、快干等特性。

 

 纳米级碳酸钙不仅可增容降低成本,用于塑料、橡胶和纸张中,还具有补强作用。粒径小于20nm的碳酸钙产品,其补强作用与白炭黑相当,粒径小于80nm的碳酸钙产品,可用于汽车底盘防石击涂料。因此,纳米级碳酸钙的研制开发和应用受到国内外的关注。

 

 纳米级碳酸钙是平均在0.1nm~100nm范围内的轻质碳酸钙,包括超细碳酸钙和超微细碳酸钙,属纳米体粉材料。

 

 二、国内外微细碳酸钙(PCC)与纳米级碳酸钙应用概述

 

 在美国、日本、西欧等发达国家中,造纸消费PCC占各行业首位,而中国目前处于第三四位。在造纸工业中,随着造纸工艺过程中的施胶技术由酸性施胶向中-碱性施胶转变,为碳酸钙的应用提供了一个巨大的潜在市场。碳酸钙用做造纸填料白度高,光散射性好,添加后的纸张有较高的松密度,良好的可塑性和柔软性,纸张表面细腻,可大大改善纸张性能,使纸厂获得明显的经济效益。所以,欧美和日本的造纸厂大多从酸性施胶改为中-碱性施胶工艺。近年来,中国造纸行业在造纸技术上也开始由酸性施胶向中性施胶技术转变,原轻工部已将中-碱性施胶技术列入国家“八五”重点推广项目之一,这就要求我们只有不断开发碳酸钙新产品,才能适应造纸行业的需求。

 

 轻质碳酸钙在碱性造纸中主要用做填料,也有少部分用做颜料。广泛用于不含磨木浆的纸浆市场,比高岭土、重钙具有极佳物理性能,如高透明、高密度、高膨胀能力、粒度均匀、颜料牢固等。以目前世界最大的造纸生产国和纸品消费国美国为例,2005年造纸填料选用轻质碳酸钙的比例达到65%,增长率为4%。美国超细碳酸钙主要应用于造纸和涂料,其中包括多种晶型的纳米碳酸钙产品。日本1952年研制出了平均粒活为0.04um的超细碳酸钙,1983年又研制出了平均粒活为0.005um的超细碳酸钙。

 

 造纸工艺是PCC最大用户,占世界PCC使用量的73%,PCC在造纸上的两个不同工艺用途是纸张填料和纸张涂料。其主要用在填充无磨木浆涂敷纸(WFO),最高填充量可达到25%,且用量有望增加。

 

 纳米级碳酸钙作为造纸填料具有高蔽光性、高亮度,提高纸制品的白度和蔽光性;还具有高膨胀性,能使造纸厂使用更多的填料量,而少用纸浆,大幅度降低原料成本;粒度细小、均匀,对纸机的磨损小,并使生产的纸制品更加均匀、平整;吸油值高,能提高彩色纸张的颜料牢固性等优点。目前纳米级碳酸钙在造纸工业上的应用主要在高档卫生巾、纸尿布及家庭用护理成人失禁垫片、卷烟纸及造纸涂料等纳米是长度的计量单位,为1×10-9m。人工制造纳米材料虽然可从几千年前我国制造炭黑作颜料算起,但纳米微粒是德国于1984年首先研制出的,开创了人类利用纳米技术的先河。纳米微粒是一种新物态,是物质颗粒直径小于100nm的粉粒集合体,只有在电子显微镜下才能观察到其颗粒形态。

 

 1992年,国际纳米结构材料会议定义纳米材料为:“两相材料中一相的任一维尺寸在1nm~100nm的聚集体。”20世纪80年代由于电子能谱和扫描隧道显微镜的应用,纳米微粒许多异常性质被发现,这才成为全球科技界和各国政府备加关注的热门领域。纳米微粒较常规的微粒材料具有特异的物理、化学性能,短短十几年,它已在国外的机械、电子、能源、化工、生物、建材、国防等众多领域中获得了广泛的应用。

 

 纳米技术是当今世界研究和开发的热点,但纳米技术和材料在我国尚处在起步阶段,大部分成果还停留在实验室里,进入产业化的只有少数几个品种,纳米级碳酸钙就是其中一种。碳酸钙因具有材料来源易得、价格较低、毒性低、污染小、白度较高、填充量大及混炼加工性能好等特点,成为橡胶制品加工中用量最大的浅色填料之一。但由于受自身亲水性及传统生产工艺的局限,通常碳酸钙产品粒子都比较粗,表面积较小,表面缺乏活性,与聚合物复合往往只起到填充增量的作用,缺乏补强效果,不能充分发挥其应有的作用。

 

 纳米级碳酸钙是20世纪80年代发展起来的一种新型超细固体材料,粒径在1nm~100nm之间。由于纳米级碳酸钙粒子的超细化,其晶体结构和表面电子结构发生变化,产生了普通碳酸钙所不具有的量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子效应,在磁性、催化性、光热阻和熔点等方面与常规材料相比显示出优越的性能。将其填充在橡胶、塑料中有使制品表面光艳、伸长度好、抗张力高、抗撕力强、耐弯曲、抗龟裂性能好,是优良的白色补强材料,在高级油墨、涂料中具有良好的光泽、透明、稳定、快干等特性。

 

 纳米级碳酸钙不仅可增容降低成本,用于塑料、橡胶和纸张中,还具有补强作用。粒径小于20nm的碳酸钙产品,其补强作用与白炭黑相当,粒径小于80nm的碳酸钙产品,可用于汽车底盘防石击涂料。因此,纳米级碳酸钙的研制开发和应用受到国内外的关注。

 

 纳米级碳酸钙是平均在0.1nm~100nm范围内的轻质碳酸钙,包括超细碳酸钙和超微细碳酸钙,属纳米体粉材料。

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