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基本信息

項(xiàng)目名稱：
微孔結(jié)構(gòu)石頭紙的制備研究--利用“聚乙二醇-水洗”技術(shù)表面增孔
小類：
能源化工
簡(jiǎn)介：
對(duì)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(diào)整表面采用芯層不同的成分的三層流延工藝制備復(fù)合薄膜。
詳細(xì)介紹：
對(duì)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(diào)整表面采用芯層不同的成分的三層流延工藝制備復(fù)合薄膜。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：偶聯(lián)劑用量為2～3份時(shí)，可實(shí)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(nèi)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

  • 微孔結(jié)構(gòu)石頭紙的制備研究--利用“聚乙二醇-水洗”技術(shù)表面增孔
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  • 微孔結(jié)構(gòu)石頭紙的制備研究--利用“聚乙二醇-水洗”技術(shù)表面增孔
  • 微孔結(jié)構(gòu)石頭紙的制備研究--利用“聚乙二醇-水洗”技術(shù)表面增孔

作品專業(yè)信息

設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

1．作品設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的： 在全球號(hào)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(huì)所倡導(dǎo)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?jiān)谖叫院透咚儆∷⒎矫娴牟蛔悖覀兲岢隽艘詫Ｓ霉δ芑妓徕}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(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)填料碳酸鈣進(jìn)行進(jìn)一步改性處理，使其能與聚乙二醇很好的結(jié)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(jìn)行后處理時(shí)，將聚乙二醇用水從紙張中萃取出來(lái)，從而在紙張表面形成微米級(jí)的小孔，賦予該種紙張良好的印刷性能。 3．創(chuàng)新點(diǎn)： 該法在碳酸鈣外面包覆一層易水解同時(shí)與聚合物有良好的相容性的聚乙二醇，在紙成型以后進(jìn)行后處理時(shí)，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(shù)關(guān)鍵： 通過(guò)有效的表面處理技術(shù)，并科學(xué)控制此過(guò)程中的速度和溫度，達(dá)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(shù)指標(biāo)： 本技術(shù)可制備厚度在60～200μm范圍，無(wú)機(jī)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(jié)構(gòu)。采用本技術(shù)制備的合成紙進(jìn)行油墨吸收性能測(cè)試，測(cè)得油墨吸收性達(dá)到19%，達(dá)到了涂布銅版紙的標(biāo)準(zhǔn)（15%～28%）。

科學(xué)性、先進(jìn)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(shù)進(jìn)行對(duì)比，具體如下： 1．與傳統(tǒng)紙的對(duì)比： 傳統(tǒng)造紙業(yè)用水多、污染重,造成了水質(zhì)的污染、森林資源的破壞。碳酸鈣合成紙?jiān)现饕獮槭^（CaCO3），不需要砍伐樹木，因此可以最大限度的保護(hù)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(xiàng)功能，如防水、防潮、防蛀、耐化學(xué)腐蝕、清晰度高、機(jī)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(dāng)前市場(chǎng)普通碳酸鈣合成紙（石頭紙）的對(duì)比： 現(xiàn)在生產(chǎn)的產(chǎn)品的厚度要達(dá)到較薄的程度很難，尤其對(duì)印刷方式的適應(yīng)性差，難以適應(yīng)于高速印刷。合成紙表面質(zhì)量是決定性能的關(guān)鍵，該法在現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)的基礎(chǔ)上在碳酸鈣外面包裹一層易水解同時(shí)與聚合物有良好的相容性的材料。在紙成型以后進(jìn)行后處理時(shí)，將這層材料（比如聚乙二醇）用水洗去（無(wú)毒），留下許多微孔，使紙張表面和內(nèi)部都形成了均勻的毫微米級(jí)的小孔，很好的彌補(bǔ)了合成紙印刷性能差這一大缺陷。

獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果

1、“挑戰(zhàn)杯”山東科技大學(xué)第六屆學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽二等獎(jiǎng)

作品所處階段

暫處于中試階段

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

暫無(wú)

作品可展示的形式

圖片

使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)

1、使用說(shuō)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(dá)到高速印刷和書寫的相應(yīng)要求。 2、作品的技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)： 本產(chǎn)品在傳統(tǒng)合成紙的基礎(chǔ)之上，采用“聚乙二醇—水洗”表面增孔技術(shù)，通過(guò)在其內(nèi)部做孔的形式，增強(qiáng)產(chǎn)品對(duì)水的吸附能力，從而達(dá)到與傳統(tǒng)木漿紙相同的印刷效果 。 3、適應(yīng)范圍： 本產(chǎn)品在合成紙應(yīng)用的基礎(chǔ)之上進(jìn)一步擴(kuò)大其在印刷領(lǐng)域的應(yīng)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(shù)性說(shuō)明： 本品將碳酸鈣專用母料和高分子材料經(jīng)高速預(yù)混做成預(yù)混料，采用多層流延共擠技術(shù)成膜，后經(jīng)水洗處理進(jìn)行表面造孔。 5、市場(chǎng)分析和經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)： 本產(chǎn)品完全可以替代傳統(tǒng)木漿紙，按照我國(guó)目前對(duì)印刷用紙的需求量，如果建成年產(chǎn)4000噸的復(fù)合生產(chǎn)線，以銅版紙為核算依據(jù)，生產(chǎn)成本6000元/噸，銷售價(jià)格為10000元/噸，年產(chǎn)值4000萬(wàn)元，企業(yè)利潤(rùn)1600元/噸，資源消耗2400萬(wàn)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(yīng)用現(xiàn)狀： 目前國(guó)外只有日本王子、美國(guó)杜邦及臺(tái)灣南亞等少數(shù)幾個(gè)廠家能生產(chǎn)高品質(zhì)的合成紙，且僅用于印刷品，并未涉及其他生活用紙領(lǐng)域；在國(guó)內(nèi)還處于初試階段，產(chǎn)品質(zhì)量大多不太穩(wěn)定。其應(yīng)用主要在于以下幾個(gè)方面： 1.傳統(tǒng)印刷。如海報(bào)、畫報(bào)、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(chǎn)品包裝等。 3.特種用途。如模內(nèi)標(biāo)簽、壓敏標(biāo)簽、熱敏標(biāo)簽、紙幣用紙、彩色像紙等。 2、國(guó)際各大造紙企業(yè)“石頭紙”生產(chǎn)技術(shù)： 主要的生產(chǎn)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(guò)在線層壓機(jī)與單軸拉伸聚丙烯(UOPP)壓延復(fù)合加工生產(chǎn)。其中表層以無(wú)機(jī)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(jìn)行烘干才能投入使用。（2）美國(guó) 、臺(tái)灣三層雙向拉伸方法(美國(guó)專利5552011)。此種方法采用了聚丙烯雙向拉伸技術(shù)，合成紙制品有三層結(jié)構(gòu)。該法生產(chǎn)的合成紙比上一種方法生產(chǎn)的產(chǎn)品機(jī)械強(qiáng)度好，而且合成紙的厚薄均勻度好，是目前國(guó)際上采用最多的生產(chǎn)方法。 3、一般合成紙?zhí)盍现苽洌? 目前國(guó)內(nèi)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(shí)際應(yīng)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(lái)，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(duì)碳酸鈣表面進(jìn)行功能化改性，導(dǎo)致所生產(chǎn)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(chǎn)現(xiàn)狀： 微孔薄膜的生產(chǎn)，在國(guó)內(nèi)還處于起步階段，有些企業(yè)剛剛開始生產(chǎn)透氣薄膜，如浙江大東南塑膠集團(tuán)開發(fā)PE透氣薄膜，投入生產(chǎn)較早的是福建恒安集團(tuán)；在國(guó)外，日本武藏野公司不但擁有微孔薄膜的專利技術(shù)而且還能生產(chǎn)制膜設(shè)備，奧地利蘭精公司使用聚烯烴流延拉伸設(shè)備，將透氣薄膜與無(wú)紡布在線復(fù)合生產(chǎn)出高性能的復(fù)合薄膜。這些生產(chǎn)表面多孔薄膜的技術(shù)流程復(fù)雜，設(shè)備需求量大，成本非常高，并且生產(chǎn)出的薄膜表面孔洞不均勻，不宜應(yīng)用于合成紙的生產(chǎn)。
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