【连载】纳米技术在造纸工业中的应用（二）纳米纤维素的制备

近年来纳米材料在造纸中的优势越来越显著，对其应用研究也越来越热。自造纸术诞生以来，人们为了得到不同性能的纸张，往往添加一些填料。而由纳米粒子改性的纸张逐渐在市场中崭露头角，纳米纸与普通纸在外观上并没有什么区别，但是在性能上却有很大的不同。...

由中华纸业杂志社组织主办的第七届中华纸业浆纸技术论坛，于2016年10月8日-10日在江苏无锡召开，会议主题为“降本•提质•增效——产品创新与供给优化”。会上，国家纳米科学中心高级工程师查瑞涛博士作了题为《纳米技术在造纸工业中的应用》的报告。该报告要点，将分八次在本微信平台连续发表。

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【连载】纳米技术在造纸工业中的应用—— （一）纳米技术简介

近年来纳米材料在造纸中的优势越来越显著，对其应用研究也越来越热。自造纸术诞生以来，人们为了得到不同性能的纸张，往往添加一些填料。而由纳米粒子改性的纸张逐渐在市场中崭露头角，纳米纸与普通纸在外观上并没有什么区别，但是在性能上却有很大的不同。

造纸工业中应用的纳米材料主要有：纳米纤维素、无机纳米粒子（如纳米SiO2、TiO2、CaCO3、Ag等）以及有机胶乳纳米粒子等。

纳米纤维素在造纸工业中的应用简述如下：

1  纳米纤维素的简介

纤维素分子主要是由葡萄糖单元通过糖苷键链接而成，纳米纤维素就是在某一维度上具有纳米尺寸及其效应的纤维素。纳米纤维素的主要制备方法有化学法、生物法以及机械法。依据不同方法制备的纳米纤维素主要分为纳米微晶纤维素（NCC）、微纤化纤维素（MFC）、纳纤化纤维素（NFC）、TEMPO氧化纤维素（TOCN）和细菌纤维素（BC）等。纤维素的分子链结构使其易于形成高度有序的结晶结构，其分子链间和分子内氢键的相互作用，对纤维素材料的各种性质起到了非常重要的作用。纳米纤维素具有可再生、生物相容性好、密度低、强度高、可生物降解及易于获得等主要特点。

2  纳米纤维素制备现状

2006年，具备中试规模的NCC生产装置由加拿大制浆造纸研究院研制成功。2012年世界首家NCC工厂CelluForce由加拿大的Domtar与FP Innovation共同建成投产，日产量为1吨。2012年，美国林务局与缅因大学合作创办了全美首家纳米纤维素制备中试基地。另外，以色列Melodia公司，瑞典、日本、挪威等国家也相继开展了NCC的中试生产线，推动NCC的商业化进程。2013年，Innovation Norway资助Norske Skog公司建设MFC线。

虽然许多纳米纤维素已经建成投产，但是从中试到大规模化生产不同纳米纤维素的过程中仍然面临的许多困难和挑战：酸法制得的NCC，存在废液处理、得率、干燥与再分散等问题；机械法或酶与机械法结合制得的MFC，存在能耗问题；先超声法，然后高压均质得到的NFC，存在能耗和再分散难题；TOCN制备过程，易造成环境污染。


  

说明：明天将报道：纳米技术在造纸工业中的应用——（三）纳米纤维素在造纸工业中的应用。敬请关注与浏览。

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