基本信息
- 項目名稱：
- 微孔結構石頭紙的制備研究--利用“聚乙二醇-水洗”技術表面增孔
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 對碳酸鈣表面改性，使其與高分子樹脂相容造芯材顆粒；“聚乙二醇——水洗”增加表面微孔；利用適合調整表面采用芯層不同的成分的三層流延工藝制備復合薄膜。
- 詳細介紹：
- 對碳酸鈣表面改性，使其與高分子樹脂相容造芯材顆粒；“聚乙二醇——水洗”增加表面微孔；利用適合調整表面采用芯層不同的成分的三層流延工藝制備復合薄膜。實驗結果表明：偶聯(lián)劑用量為2～3份時，可實現(xiàn)碳酸鈣在高分子材料中的均勻分布;選擇600～800目粒徑的碳酸鈣為最佳填料；輕鈣重鈣配合使用，減少了材料內部缺陷，提高了材料的綜合性能；電鏡顯示800目填料的合成紙表面比600目的合成紙光滑，且碳酸鈣填充量相同，紙張厚度越小，表面越粗糙。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 1．作品設計、發(fā)明的目的： 在全球號召節(jié)能減排的大背景下,以碳酸鈣為主要原料的低碳“石頭紙”的出現(xiàn)，不僅踐行了兩會所倡導的“低碳”主題，還給今后人們的用紙需求提供了多一種選擇。然而由于傳統(tǒng)合成紙在吸附性和高速印刷方面的不足，我們提出了以專用功能化碳酸鈣為填料制備多孔合成紙。 2．基本思路： 為了解決一般合成紙吸附性的不足，提高石頭紙的吸墨性，在原有制造石頭紙的三層共擠流延技術的基礎上，對填料碳酸鈣進行進一步改性處理，使其能與聚乙二醇很好的結合，在碳酸鈣外面均勻的包一層造孔劑聚乙二醇，在紙成型以后進行后處理時，將聚乙二醇用水從紙張中萃取出來，從而在紙張表面形成微米級的小孔，賦予該種紙張良好的印刷性能。 3．創(chuàng)新點： 該法在碳酸鈣外面包覆一層易水解同時與聚合物有良好的相容性的聚乙二醇，在紙成型以后進行后處理時，將聚乙二醇用水洗去，留下許多微孔，聚乙二醇及水可循環(huán)利用。 4．技術關鍵： 通過有效的表面處理技術，并科學控制此過程中的速度和溫度，達到了有效的控制合成紙表面的孔隙尺寸的目的，從而充分保證了環(huán)保合成紙具有良好的可印刷性和可書寫性。 5．技術指標： 本技術可制備厚度在60～200μm范圍，無機含量為50%～65%的合成紙，其外觀光滑、均勻，放大可見有尺寸在0.1～0.5μm之間的微孔結構。采用本技術制備的合成紙進行油墨吸收性能測試，測得油墨吸收性達到19%，達到了涂布銅版紙的標準（15%～28%）。
科學性、先進性
- 為了更好地反映本發(fā)明的特色與創(chuàng)新之處，我們分別將其與傳統(tǒng)紙及現(xiàn)有的技術進行對比，具體如下： 1．與傳統(tǒng)紙的對比： 傳統(tǒng)造紙業(yè)用水多、污染重,造成了水質的污染、森林資源的破壞。碳酸鈣合成紙原料主要為石頭（CaCO3），不需要砍伐樹木，因此可以最大限度的保護人類生活的自然環(huán)境。此外，這種紙張還具有優(yōu)于傳統(tǒng)木漿紙的多項功能，如防水、防潮、防蛀、耐化學腐蝕、清晰度高、機械性能好、耐折疊好、展平性好、表面平滑度好和可降解等多種特性。 2、與當前市場普通碳酸鈣合成紙（石頭紙）的對比： 現(xiàn)在生產的產品的厚度要達到較薄的程度很難，尤其對印刷方式的適應性差，難以適應于高速印刷。合成紙表面質量是決定性能的關鍵，該法在現(xiàn)有生產技術的基礎上在碳酸鈣外面包裹一層易水解同時與聚合物有良好的相容性的材料。在紙成型以后進行后處理時，將這層材料（比如聚乙二醇）用水洗去（無毒），留下許多微孔，使紙張表面和內部都形成了均勻的毫微米級的小孔，很好的彌補了合成紙印刷性能差這一大缺陷。
獲獎情況及鑒定結果
- 1、“挑戰(zhàn)杯”山東科技大學第六屆學生課外學術科技作品競賽二等獎
作品所處階段
- 暫處于中試階段
技術轉讓方式
- 暫無
作品可展示的形式
- 圖片
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經濟效益預測
- 1、使用說明： 本品完全可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)印刷用紙，提高印刷速度，以達到高速印刷和書寫的相應要求。 2、作品的技術特點和優(yōu)勢： 本產品在傳統(tǒng)合成紙的基礎之上，采用“聚乙二醇—水洗”表面增孔技術，通過在其內部做孔的形式，增強產品對水的吸附能力，從而達到與傳統(tǒng)木漿紙相同的印刷效果 。 3、適應范圍： 本產品在合成紙應用的基礎之上進一步擴大其在印刷領域的應用，可用于印刷紙、書寫紙、涂布紙、圖畫紙、打字紙等。 4、推廣前景的技術性說明： 本品將碳酸鈣專用母料和高分子材料經高速預混做成預混料，采用多層流延共擠技術成膜，后經水洗處理進行表面造孔。 5、市場分析和經濟效益預測： 本產品完全可以替代傳統(tǒng)木漿紙，按照我國目前對印刷用紙的需求量，如果建成年產4000噸的復合生產線，以銅版紙為核算依據(jù)，生產成本6000元/噸，銷售價格為10000元/噸，年產值4000萬元，企業(yè)利潤1600元/噸，資源消耗2400萬元，毛利占資源投入的66%。
同類課題研究水平概述
- 1、一般合成紙應用現(xiàn)狀： 目前國外只有日本王子、美國杜邦及臺灣南亞等少數(shù)幾個廠家能生產高品質的合成紙，且僅用于印刷品，并未涉及其他生活用紙領域；在國內還處于初試階段，產品質量大多不太穩(wěn)定。其應用主要在于以下幾個方面： 1.傳統(tǒng)印刷。如海報、畫報、圖片、地圖、年歷、書籍等。 2.包裝用途。如手提袋、包裝盒、工業(yè)產品包裝等。 3.特種用途。如模內標簽、壓敏標簽、熱敏標簽、紙幣用紙、彩色像紙等。 2、國際各大造紙企業(yè)“石頭紙”生產技術： 主要的生產方法有：（1）日本單軸拉伸專利法(46-40764,56-141339及56-118437)。該方法采用雙向拉伸聚丙烯的方法得到芯層基材，表層采用合成紙劑，通過在線層壓機與單軸拉伸聚丙烯(UOPP)壓延復合加工生產。其中表層以無機粉末為合成紙劑，因此紙上有很多小孔洞，表面有很多條不規(guī)則條紋，該合成紙表層必須涂布一層水性溶液，然后進行烘干才能投入使用。（2）美國 、臺灣三層雙向拉伸方法(美國專利5552011)。此種方法采用了聚丙烯雙向拉伸技術，合成紙制品有三層結構。該法生產的合成紙比上一種方法生產的產品機械強度好，而且合成紙的厚薄均勻度好，是目前國際上采用最多的生產方法。 3、一般合成紙?zhí)盍现苽洌? 目前國內外多以納米碳酸鈣為合成紙?zhí)盍?，最早的制備方法是用苛化法，生成的碳酸鈣中含有微量堿，且難以去除，故限制了它的實際應用。工業(yè)上主要采用間歇碳化法和連續(xù)噴霧碳化法兩種方法制備納米碳酸鈣。近年來，又開發(fā)了新的納米碳酸鈣的制備方法，比如超重力法、微乳液法和沉淀法等。這些填料的傳統(tǒng)制備方法繁瑣且沒有對碳酸鈣表面進行功能化改性，導致所生產出的紙張微孔少，不具備良好的吸附性。 4、表面多孔薄膜生產現(xiàn)狀： 微孔薄膜的生產，在國內還處于起步階段，有些企業(yè)剛剛開始生產透氣薄膜，如浙江大東南塑膠集團開發(fā)PE透氣薄膜，投入生產較早的是福建恒安集團；在國外，日本武藏野公司不但擁有微孔薄膜的專利技術而且還能生產制膜設備，奧地利蘭精公司使用聚烯烴流延拉伸設備，將透氣薄膜與無紡布在線復合生產出高性能的復合薄膜。這些生產表面多孔薄膜的技術流程復雜，設備需求量大，成本非常高，并且生產出的薄膜表面孔洞不均勻，不宜應用于合成紙的生產。
