纳米超低定量瓦楞原纸的研究 .doc

纳米超低定量瓦楞原纸的研究 一、技术来源与技术水平纳米是长度的计量单位，为 110－9m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（3↘配药桶药液泵 PG2.KB156 助剂清水 1.5 贮液桶药液泵转子流量计造纸机高位稳浆 箱／四流（四）工艺条件：1.配药量：IM3 配药桶，每桶加 120kg 纳米碳酸钙，100gPG2 助剂，100gKB156 助剂2.加入量：5.0%纳 米碳酸钙，0.02%的 PG2 和 KB156 助剂，流量 2000L／H3.药液浓 度：12%；PH 值：6.5－7.04.纳米碳酸钙助剂系统工艺条件：（1） 纳米碳酸钙加入量 5.0%；（2）PG2、KB156 助留助滤剂加入量分 别为 0.01%、0.01%；（3）纳米碳酸钙助剂溶液浓度：12%、PH 值 6.5～7.0、流量 2000L／H；（4）碳酸铝溶液浓度 5%（波美度 3.4～3.6）、PH 值 4.0～4.5；（5）硫酸铝加入量 20kg／T、流量 2000L／H；（6）阳离子分散胶加入量 10kg／T。

五）操作规程： 1.检查准备：（1）检查现场辅料是否符合工艺要求，并对外观商标 进行检查；（2）将袋装纳米碳酸钙、桶装助剂，用行车吊至三楼， 配药桶附近待用；（3）检查搅拌器、药液泵是否有异常现象； （4）检查清水管水压是否正常，阀门开关是否灵活；（5）检查配 药桶、贮液桶内是否有异物；（6）检查流量计是否清晰，阀门开关 是否灵活2.配药操作：（1）向 1M3 配药桶加清水至一半，启动搅 拌器；（2）按加入量要求向配药桶内加入 3 袋（40kg 装）纳米碳 酸钙，搅拌约 5 分钟；（3）待纳米碳酸钙完全分散均匀后，向配药 桶内加入 100gPG2 助剂继续搅拌；（4）搅拌 5 分钟后，再向配药 桶内加入 100gKB156 助剂；（5）继续搅拌待完全凝聚后，加清水 稀释至 12%浓度；（6）启动药液泵向贮存桶送药液，抽完一桶后，再按上述操作方法，重新配药液3.加药操作：（1）将配好的纳米 碳酸钙助剂溶液泵抽至贮药桶内，开启贮药桶搅拌器；（2）药液达 1／3 液位时，纸机正常生产时，可启动药液泵，开始添加；（3） 根据加入量调节好阀门开启，以转子流量为 2000I／H 为准；（4） 纸机停机时，要及时停加药泵，停止加药。

文章作者：陈希荣苏孝 高兵。