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造纸中的前沿技术及其应用

2016-12-23 21:04:18 来源:江苏省造纸学会 浏览:921
 

纳米技术

由于纤维素纤维的具有良好的亲水性,生物相容性和可修饰性。以及组成结构其高表面积,使其显示出对纳米材料的高度相容性。故而纳米技术在功能纸的研发中极为活跃,纳米技术和纳米材料可以用于制浆备料、纤维改性、湿部化学、纸张涂布等方面。

碳纳米管导电纸:以纸纤维作为载体,碳纳米管(CNTs)为导电剂,采用普通的造纸工艺制成。

优良抗菌纸:以纳米TiO2 和实验室自制羧甲基壳聚糖为抗菌剂,制备了纳米TiO2/羧甲基壳聚糖复合涂料,制成抗菌率达86.5%的。

纳米氧化锌涂布纸:以硝酸锌和氢氧化钠为前驱体,可溶性淀粉为稳定剂制成纳米氧化锌涂料,将其直接涂布在纸页上。制成的涂布纸的亮度、白度、纸张平滑度、印刷密度、吸油性能等均有了明显提高,同时还具备出色的抗真菌和防止紫外线特性。

微胶囊技术

微胶囊技术是一种用成膜材料把固体或液体材料包覆形成微小粒子的技术,得到的微小粒子叫做微胶囊,一般粒子的直径在21 000 m。这种微胶囊可以包覆有机溶剂、香料、染料、催化剂、防锈剂、生物材料等。制备好的微胶囊具备可多种特性,如对光线敏感、化学敏感、温度敏感、pH 敏感、声音敏感等,利用微胶囊的特性可以制备多种功能纸。

微胶囊技术最早应用于功能纸是由美国NCR公司研制的压敏纸,即无碳复写纸,该纸就是在其上层下层均涂有显色微胶囊。

热敏立体图像用纸:采用直径为0.010.02 mm 的发泡性微胶囊与丙烯热塑性树脂混合后涂布于纸上,该纸涂布部分受热后将会膨胀隆起10 倍,由此可得到立体图像。

压敏纸:脲醛预聚树脂SMA 作为乳化剂,采用原位聚合法研制出了压敏型脲醛树脂微胶囊。微胶囊对芯材的包封较好,粒径分布均匀集中,形态为单壁单核,囊壁密封性好,用该微胶囊可用来制作。

微胶囊技术还可以制得抗菌纸、防伪纸、香味纸、电子纸等。

微流控技术芯片

纸芯片微流控简称纸芯片,由Whitesides 研究组在2007 年提出,是微流控芯片中的最新发展领域。利用微流控技术制成的纸芯片作为一种尖端功能纸已广泛用于化学、材料、药物分析、医学诊断等领域,尤其是对医疗检测有着重大意义。

快速鉴定血型的功能纸芯片:首先在纸芯片上加入不同的抗体,通过这些抗体形成不同的图案,观察这些抗体与被测红血球中的血细胞是否发生凝聚反应从而鉴定血型。

对葡萄糖进行定量分析的纸芯片:利用石蜡打印机制作,主要原理是通过葡萄糖在GOx 的催化下与HRP 反应能使无色DAB 溶液变为棕色沉淀的反应机理,利用在纸芯片上形成的DAB 沉淀条带距离来分析葡萄糖浓度等参数。

同时测定牛血清白蛋白(BSA)和葡萄糖浓度的功能纸芯片:低价、便携、小容量,首先将一张SU-8 胶体浸泡过的色层分析纸在95℃下预烘干5 min,之后将其通过遮光膜在紫外线下照射10 s,用异丙醇洗掉未聚合的光胶,最后将纸进行等离子氧化以增强它的亲水性。实验结果表明该微流控试纸可测得BSA 的浓度范围为075M,测得葡萄糖的浓度范围为0550 mM

功能纸是化学、生物、物理、医学等多学科交叉的产物,由于其针对性强,收益高,且具有环保等优势,正成为一种应用越来越广泛的功能材料。如今在功能纸的研发方面,人们还是主要倾向于对纤维原料的改性研究,和对功能填料及助剂的研发。随着科学技术的发展,越来越多高新尖端科技正在应用于该领域,功能纸的研究面也将得到拓展。尤其是对快速检测、抗菌、防热、防辐射等方面应用的深度研究有着重大意义。现阶段由于国家对节能环保的重视,国内纸业正处于谋求新发展阶段,功能纸的开发对于造纸行业来说既是机遇也是挑战,将得到更多的关注,未来将成为很多企业和科研机构大力研发的课题和方向。


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