1、 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 1109m。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 1nm100nm 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
2、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 2
3、0 世纪 80 年代发展起来的一种新型超细固体材料，粒径在 1nm100nm 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
4、 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 0.1nm100nm 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
5、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
6、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 2000
7、LH。3.药液浓度：12% ；PH 值：6.57.04.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6.57.0、流量 2000LH；（4）碳酸铝溶液浓度 5%（波美度3.43.6）、PH 值 4.04.5；（5）硫酸铝加入量 20kgT、流量2000LH；（6）阳离子分散胶加入量 10kgT。（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
8、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13 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 2000IH 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
