Nanotechnologie in Papierform
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Wir wissen, dass Papier das am häufigsten verwendete Substrat beim Drucken ist, und seine Qualität ist die beste Verkörperung der Druckqualität. Da die Fasern von Bäumen, Bambus, Hanf und anderen Fasern, die in traditionellem Papier verwendet werden, relativ dick sind und die Farbpartikel (wie Calciumcarbonat usw.) und Füllstoffe (wie Kaolin) groß sind, gibt es einige Eigenschaften wie z Gummi und andere Zutaten, die nicht gut sind. Der Grund ist, dass das traditionelle Papier einige Mängel aufweist. Normalpapier hat zum Beispiel den Nachteil, dass es Angst vor Wasser und Angst vor Feuchtigkeit hat. Obwohl Offsetdruckpapier und elektrostatisches Kopierpapier Funktionen wie Imprägnierung und Feuchtigkeitsbeständigkeit haben, ist das Schreiben unzweckmäßig und einige spezielle Eigenschaften können nicht erhalten werden. Realisierung und so weiter, was sich auf die Qualität des gedruckten Kristalls auswirkt. In den letzten Jahren hat sich die Nanotechnologie mit der rasanten Entwicklung der Nanomaterialien in der Papierindustrie immer mehr verbreitet, und es sind neue Erfolge zu verzeichnen. In Verbindung mit Zellstoff und Papier gibt es Nanochemie und Nanomaterialien, die die Entwicklung der Papierindustrie fördern und die Qualität der Drucksachen verbessern.
Nach dem derzeitigen Stand der Technik und der praktischen Anwendung von Papier können Holzfasern nur im Mikrometerbereich (100-1000 nm) verarbeitet werden. Da der Zellendurchmesser von Holz relativ grob ist, kann die Nanotechnologie von Holz die Zellstruktur von Holz verändern und das Wachstum von Zellen steuern. Es ist möglich, die Eigenschaften des Holzes zu ändern. Bei den meisten Hölzern sind die Zellen der Holzzellen vollständig zerbrochen, wenn die Faser im Mikrometerbereich verarbeitet wird, und die viskose Flüssigkeit in der Zelle kann leicht ausfließen. Nach dem mechanischen Aufschluss ist es nicht mehr erforderlich, schädliche Flüssigkeiten chemisch zu extrahieren und Fasern im Zellrohr zu trennen. Wenn das Holz im Nanometerbereich verarbeitet wird, wird die ursprüngliche Zellstruktur des Holzes zerstört, die Struktur des Fasergewebes ändert sich und Zellulose und Halbfasern werden verändert. Das Lignin und das Lignin können während der Verarbeitung mechanisch abgetrennt werden, wodurch die Aufschlagrate stark erhöht und die Umweltbelastung der Zellstoff- und Papierindustrie verringert werden kann. Zusätzlich zu den allgemeinen Mindestanforderungen an die Bestandteile der Papierherstellung sind die Füllstoffteilchen zusätzlich zu der größeren Faserbreite im allgemeinen im Bereich von 0,1 bis 10 um, und die verbleibenden Mikrofasern, nicht faserigen Feinmaterialien, sind löslich Polymere usw. sind alle weniger als 1 bis 2 Mikrometer, das Ganze befindet sich in einem kolloidalen Zustand, und die Oberflächenwirkung und die kolloidale Wechselwirkung zwischen ihnen sind wichtig, so dass die Wet-End-Chemie der Papierherstellung auch eine Art Oberflächen- und Kolloidchemie ist. Da viele Komponenten im Nassbereich der Papierherstellung sehr klein sind, kann die Einführung von Nanokomponenten mit Spezialeffekten die Rolle der Nanotechnologie spielen und den Effekt der Papierherstellung verbessern. Zum Beispiel können in der modernen Nasspartie-Stapelung einer Hochgeschwindigkeits-Papiermaschine, wenn eine neue Generation von anionischem kolloidalem Siliciumdioxid (dh ACS) und ein kationisches Polymer aufgebracht werden, Siliciumdioxid-Nanopartikel mit einer Partikelgröße von 3 bis 5 µm hergestellt werden das Wet-End-Dosiersystem. Partikel. Die Teilchen können die feinen Komponenten in den Bestandteilen um die Fasern herum ausflocken, wodurch die Struktur der Aufschlämmung verbessert und der Verlust an feinen Komponenten verringert wird, der Betrieb der Papiermaschine und die Gleichförmigkeit des Papiers verbessert und die Menge an Additiven reduziert wird die Gülle Signifikanter Effekt.
Bei Papierbeschichtungen kann die Anwendung von Nano-Calciumcarbonat auf beschichtete Beschichtungen aus weißem Karton die Leistung von weißem Karton wirksam verbessern. Nano-CaCO3 selbst hat die Eigenschaften eines hohen Weißgrades, einer großen Oberfläche, einer hohen Oberflächenaktivität, einer hohen Festigkeit und Härte. Der Zusatz von Nano-Calciumcarbonat ist vorteilhaft für die Verbesserung einiger wichtiger Leistungsindizes der Beschichtung, wie IGT-Wert, K & N-Tintenabsorption, Glätte und dergleichen. Die Menge an zugesetztem Nano-Calciumcarbonat ist jedoch nicht proportional zur Verbesserung der Leistung. In dem Lack mit 5% Nano-Calciumcarbonat-Beschichtung ist die Viskosität deutlich höher als bei einer Zugabe von pH-Wert und Temperatur. Nano-Calciumcarbonat hat jedoch nur einen geringen Einfluss auf den Weißgrad der Beschichtung. Es scheint der Idee zu widersprechen, dass der hohe Weißgrad von Nano-CaCO3 den Weißgrad verbessern kann.
Es gibt verschiedene Entwicklungsrichtungen zur Verbesserung der Dispersion von Nanopartikeln in der flüssigen Phase: 1 Auswählen eines geeigneten Lösungsmittels oder einer geeigneten Lösung zur Erhöhung der Benetzungswärme des Pulvers, so dass die Benetzung spontan 2 effiziente Dispergiermaschinen entwickelt, um das effektive Volumen zu erhöhen und zu erhöhen Energieeffizienz I3 wählt ein geeignetes Dispergiermittel aus, um die hergestellten Primärpartikel sehr stabil zu machen und eine erneute Ausflockung zu verhindern. Zusätzlich kann der Zusatz von Oxiden auf Nanosiliciumbasis zu der Beschichtung den Zweck der Abschirmung von Ultraviolettstrahlen erreichen und die Alterungsbeständigkeitseigenschaften der Beschichtung stark verbessern. Nanokieseloxid (Slox) ist ein amorphes weißes Pulver (als weiches Agglomerat bezeichnet), bei dem es sich um ein ungiftiges, geruchloses, nicht umweltschädliches anorganisches nichtmetallisches Material handelt. Aufgrund des geringen Effekts von Nano-SiOx bewirkt es einen Tränkungseffekt und bildet einen dichten "Nanobeschichtungsfilm" an der Grenzfläche der Beschichtung, der die Abriebbeständigkeit der Beschichtung und die Selbstreinigungseigenschaft der Beschichtung stark verbessert Filmoberfläche. Es erzeugt auch eine gute Affinität mit dem Beschichtungssystem, um die Suspensionsstabilität und die Rheologie der Beschichtung zu verbessern. Gegenwärtig beginnt der Einsatz von Nanotechnologie in der Papierindustrie in der praktischen Produktion, wodurch einige Mängel des gewöhnlichen Papiers beseitigt und die besonderen Eigenschaften von Papier verbessert werden. Henan Silver Pigeon und das Nanotechnology Research Institute der Huazhong Normal University haben zum Beispiel die modernste Nanotechnologie der Welt zur Herstellung nanostrukturierter Schichten auf Normalpapier eingeführt und erfolgreich ein neues wasserfestes Nanopapier entwickelt. Neben der Beibehaltung der ursprünglichen Schreib- und Kopierfunktionen des Papiers besitzt das Nanopapier die besonderen Eigenschaften Superhydrophobie und Feuchtigkeitsbeständigkeit, die normales Papier nicht besitzt, eine verbesserte Druckoberflächenfestigkeit und ein verringertes Expansionsverhältnis.
In der rasanten Entwicklung von Wissenschaft und Technologie werden die Menschen außerdem höhere Anforderungen an die Papierleistung und -qualität stellen. Neben konventionellem Druck- und Schreibpapier steigt auch die Nachfrage nach Papier mit Sonderfunktionen. Nanomaterialien als spezielles Additiv für die Herstellung von Spezialpapieren gewinnen immer mehr Aufmerksamkeit. Gegenwärtig werden in der Papierherstellungsindustrie Nanomaterialien hauptsächlich für die Entwicklung von funktionellen Papieren wie Wasser, antibakteriellen, antistatischen, Alterungsschutz- und Aromastoffen, Flammschutzmitteln, Verfärbungen usw. verwendet. Einige Produkte sind verfügbar.
1. Nano-Papier mit antibakterieller Funktion
Viele organische antibakterielle Mittel haben die Nachteile schlechter Wärmebeständigkeit, Flüchtigkeit, leichter Zersetzung und schädlicher Substanzen sowie einer geringen Sicherheitsleistung. Zu diesem Zweck wird aktiv an der Erforschung und Entwicklung anorganischer antibakterieller Wirkstoffe gearbeitet, und der Einsatz ultrafeiner Technologien zur Herstellung von anorganischen antibakteriellen Wirkstoffen im Mikrometer- und Nanomaßstab kann die Mängel organischer antibakterieller Wirkstoffe gut lösen. Durch Mischen des nanoanorganischen antibakteriellen Mittels in die Papierherstellungsaufschlämmung und die Lösung für die Oberflächenleimung kann das Papier antibakteriell industrialisiert werden, wie z. B. physikalisch antibakterieller Verbundfaservliesstoff, medizinisches Lebensmittelverpackungspapier und hochwertiges Haushaltspapier.
2. Es ist antistatisch. Verschleißfestes Nanopapier
Bei der diversifizierten Industrieproduktverpackung, insbesondere bei hochpräzisen Instrumenten, Edelstahlmaterialien mit hohen Verarbeitungsanforderungen und Verpackungsmaterialien für verschiedene Legierungsmaterialien, muss nicht nur das Verpackungspapier wasserdicht, öl- und rostfrei sein, sondern auch . Es hat die Eigenschaften hoher Festigkeit, Abriebfestigkeit, Antistatikum und Alterungsschutz, und für gewöhnliches Papier ist es schwierig, diese Eigenschaften gleichzeitig zu haben. Wenn jedoch 0,1% -0,3% des Nanometer-Titandioxids, Chromoxids, Zinkoxids, Eisenoxids, Zinndioxids usw. in die Papiermasse eingemischt werden, kann das Spezialpapier eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit, Wasserbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit usw. aufweisen ., und es produziert auch eine gute elektrostatische Abschirmleistung, wodurch der elektrostatische Effekt stark reduziert wird, was den Sicherheitsfaktor von Verpackungsprodukten erheblich verbessern kann.
3. Nanopapier färben
Zum Färben von Papier verwendete Farbstoffe können in zwei Hauptkategorien von Farbstoffen und Pigmenten unterteilt werden. Pigmente zum Färben sind meist natürliche anorganische Pigmente und einige werden organisch synthetisiert. Das Pigment ist in Wasser unlöslich, hat keine Affinität zu der Faser und die Färbeleistung ist nicht so gut wie die des Farbstoffs, aber das Pigment hat eine starke Lichtbeständigkeit und eine starke Beständigkeit gegen Chemikalien wie Säure und Alkali. Obwohl der Farbstoff leicht einzufärben ist, ist er leicht hydrolysierbar, hat einen großen Verlust an der Nasspartie, ist stark verschmutzend, weist eine schlechte Farbechtheit gegenüber Papier auf und ist nicht beständig gegen Chemikalien wie Säure und Alkali. Wenn Pigmente im Nanomaßstab verwendet werden, kann die Farbechtheit von farbigem Papier gelöst werden. Kürzlich durchgeführte Studien haben gezeigt, dass der Zusatz von Nanotitandioxid, Chromgelb, Eisenoxidrot und anderen Pulvern zu chemischen Fasern die übermäßige Bestrahlung mit ultraviolettem Licht abschirmen kann. Bei Verwendung eines Computersimulationsdesigns wurde festgestellt, dass bei einer Partikelgröße der Titandioxidpartikel von 50 bis 120 μm die ultraviolette Absorption die beste Wirkung hat. Die Abschirmpulverpartikel dieses Partikelgrößenbereichs können der Faser zugesetzt werden, um ein lichtbeständiges, mattes, hochweißes Papier herzustellen. Und hell farbiges Papier und kann einen Anti-UV-Effekt erzielen.
4. Nanopapier aus anorganischen Fasern
Die Papierindustrie verwendet hauptsächlich Pflanzenfasern als Rohstoff und verwendet jetzt auch anorganische Verbindungen zur Herstellung von Spezialpapier. Da diese anorganischen Materialien so verarbeitet werden, dass sie eine ausgezeichnete Dimensionsstabilität, Wärmebeständigkeit, chemische Beständigkeit, Flammwidrigkeit und elektrische Isolierung aufweisen, sind diese Eigenschaften von Pflanzenfasern nicht zu erreichen. Da die repräsentative anorganische Faser-Glasfaser dem Schlagen nicht standhalten kann, fehlt die Verbindung zwischen den Glasfasern, und das kopierte Blatt ist sehr zerbrechlich. Wenn jedoch der Durchmesser des Glasfadens unter 100 nm eingestellt wird, kann dies der Fall sein gelöst Das Phänomen, dass Papierfasern aufgrund geringer Ausdehnung und Kontraktion von Glasfilamenten schwierig zu bilden sind, ist für das Verflechten von Fasern vorteilhaft.
5. Farbe aromatisiertes Nano-Papier
Mit der Entwicklung von Wissenschaft und Technologie wurde der Lebensstandard der Menschen kontinuierlich verbessert, und die Qualitätsanforderungen an Papier wurden immer höher. Heutzutage wurde eine Reihe von Papieren wie Offsetdruckpapieren und Schreibpapieren mit verschiedenen Duftarten und verschiedenen Farben entwickelt und produziert. Dieses Duftpapier ist nicht nur weich und zart, sondern hat auch einen subtilen Duft. Die Anwendung der Nanotechnologie auf die Entwicklung von aromatisiertem Papier wird die Qualität und Bedruckbarkeit des aromatisierten Papiers erheblich verbessern, und das Bild des gedruckten hochwertigen gedruckten Kristalls wird empfindlicher und realistischer. Die Verwendung von farbigem Duftpapier für gedruckte Bücher, Schulbücher für Grund- und Sekundarschulen, Übungsbücher, Notizbücher und verschiedene Kinderbücher usw. Die Menschen werden aufgrund des hohen Weißgrades des Papiers beim Lesen nicht eklatant sein, wodurch die Ermüdung von langen Bildern verringert wird Lesen Es hat eine gewisse Wirkung auf den Schutz des Sehens und die Verhinderung von Kurzsichtigkeit. Daher wird dieses aromatisierte Papier seit seiner Markteinführung von den Anwendern gut angenommen.
6. Nano-Flammschutzpapier
Es ist das Papier, das das Verbrennen von Feuer stoppen kann. Unabhängig von der Feuerkraft wird es nicht zu Verbrennungen führen. Es ist die Nemesis jeglicher Art von Feuer. Es kann nur brennen und oft die Kleidung der Menschen, die sich häufig mit dem Feuer beschäftigen, um zu verhindern, dass die Kleidung brennt. Es hat eine flammhemmende Wirkung. Darüber hinaus wird das flammhemmende Papier auf den Trockentransformator aufgebracht, der sicher, ungiftig und kohlenstoffbeständig ist, aber kein Feuer fängt. Nachdem das Papier verwendet wurde, kann es als Altpapier verwendet werden, und bei der natürlichen Zersetzung werden keine schädlichen Substanzen freigesetzt. Flammhemmendes Papier kann im Allgemeinen für Feuerwerkskörper, Feuerwerkskörper, Farbkanonen, Weihnachtsspielzeug, Touristenkocher und dergleichen verwendet werden. Es ist ein ideales grünes Produkt in heutigen Urlaubsprodukten. Es wurde sogar vorgeschlagen, dass die Verwendung dieses Papiers zur Herstellung von Feuerwehrleuten einen besonderen Effekt hat. Entwicklung und Erforschung von Hochleistungs-Spezialpapierprodukten wie Farbwechselpapier und Energiespeicherpapier. Darüber hinaus haben Nanomaterialien aufgrund ihrer ausgezeichneten chemischen Aktivität breite Anwendungsmöglichkeiten bei der Herstellung chemischer Kristalle und der Abwasserbehandlung. Neben der Anwendung auf Papier findet die Nanotechnologie derzeit viele Anwendungen in der Verpackungs- und Druckindustrie, z. B. Nanoklebstoffe und Dichtungsmassen in Verpackung und Druck, nanomagnetische Materialien, Nanosubstrat-Verpackungsmaterialien, Nanokatalysatoren und Wasserreinigungsmittel . , Nanolumineszenzmaterialien und Fälschungsdruck und so weiter. Kurz gesagt, Nanotechnologie wird in den letzten Jahren als High-Tech-Forschung und -Entwicklung auch im Druckbereich und in anderen Bereichen zum Einsatz kommen und sich in Tiefe und Breite weiterentwickeln.
Obwohl Nanomaterialien und Nanocomposites im Bereich der Papierherstellung eine gute Leistung und breite Anwendung aufweisen, ist die Forschung und Entwicklung von Nanomaterialien noch nicht ausgereift, und es gibt noch einige Probleme, die weiter gelöst werden müssen, wie Zerkleinern, Agglomerieren, Dispersionstechnologie usw. Nicht ideal genug, muss noch weiter verbessert werden. Für die Leistungsprüfung von Nanoprodukten müssen die Produktstandards noch weiter verbessert werden. Es kann jedoch vorhergesagt werden, dass die Nanotechnologie mit zunehmenden Produktionskosten von Nanopartikeln und einer zunehmenden Vielfalt an funktionellen Nanopartikeln im Druckbereich und in der Papierindustrie eine größere Rolle spielen wird und der Druckindustrie und verwandten Industrien unbegrenzte Vitalität und Vitalität verleihen wird.