徐志國 鐘京崗

山東世紀陽光紙業(yè)集團有限公司 山東濰坊 262400

隨著技術改革速度加快，工業(yè)生產也在快速發(fā)展，雖然為我們提供更為便捷的生活方式，但是資源使用過多，對石油、煤炭等資源的負擔較大，造成資源枯竭。而且石油等資源的使用會對環(huán)境嚴懲非常嚴重的危害，為實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，需要加強可利用再生資源的使用，使用對環(huán)境友善的新材料以及新能源。

1 納米纖維素的概況

納米纖維素是一種植物光合作用產物，也是含量最多的可再生利用資源，納米纖維素屬于新概念的生物能源，通過植物的光合作用就可以產生，是大自然界取之不盡用之不竭的可再生資源。納米纖維素具有纖維素的性能以及基本結構的同時也具有納米顆粒的特征，可降解、可再生，能夠減少環(huán)境中二氧化碳的排放量，表面面活性較高，對其表面進行改性較為方便，吸附能力較強。納米纖維素具有光學性能以及機械性能，這些性能讓納米纖維素的應用范圍更廣，可以作為納米復合材料中的增強型材料使用，也可以用于材料、造紙以及食品工業(yè)。

目前，造紙也面臨著巨大的資源問題以及環(huán)境問題，使用生物資源做出的造紙化學品已經成為造紙業(yè)未來的發(fā)展方向，納米纖維素由于自身獨特的特點，在造紙工業(yè)中有著非常廣闊的應用前景，能夠提高紙張的阻隔性以及印刷性[1]。

2 納米纖維素的類型

納米纖維素根據功能以及尺寸可以分為兩大類：

（1）納米微晶纖維素，將纖維素纖維放置于特定濃度的酸中，可以使用纖維講解，通過酸水降解法，使木匠以及棉纖維可以制作出納米微晶纖維素懸浮液，通過酸水講解法，既可以有效的破壞纖維素的無定形區(qū)，還可以降低微晶纖維素的尺寸，支撐高結晶度的納米微晶纖維素的產物，而且產物中帶有數量較多的陰離子基團，能夠保證其在水相中的穩(wěn)定，而鹽酸水解產物也可以更方便的聚集。

（2）納米纖維素纖絲，在高溫的條件下，對木質纖維素進行機械處理，在剪切力的作用下將纖維切斷，并且發(fā)展細纖維化，得到納米纖維素纖絲。納米纖維素纖絲，不但具有較大的尺寸分布以及長徑比，還有纖維素的無定形區(qū)以及結晶區(qū)，從柔韌性上來看，優(yōu)于納米微晶纖維素，而且彈性以及抗沖擊性更強，不需要使用大量的化學品，對環(huán)境較為友好，而且對材料進行纖維素酶預處理后，可以有效降低能耗。纖維素酶能夠分解木質纖維，減少原料纖維材料的同時，增加了細小纖維的含量，能夠得到比強酸水解更均一的產物。將直接處理的纖維素納米纖絲與未處理的纖維素納米纖絲進行對比，可以發(fā)現(xiàn)酶的使用能夠還是用原料在水的潤脹程度，機械化處理更加容易。

3 納米纖維素的應用前景

3.1 增強紙漿

近年來，隨著造紙行業(yè)采用廢紙脫墨漿以及草漿作為主要的生產材料，但是因為纖維強度的原因造成紙張強度較低，而纖維素納米纖絲的使用與普通的紙張相比不論是干強度還是濕強度都得到提高，在相同強度下，可以減少PAE 的用量，而且納米紙張的韌性以及強度也較強。在制作原卷紙、電池隔離紙等特殊紙張時，都需要其具備一定的強度，傳統(tǒng)的增強方式是提高打漿度或添加增強劑，但是這些方式對強度的提高有限[2]。

3.2 對細小纖維以及填料的留著作用

隨著紙產量以及廢紙回收量的提高，使超高速紙機的留著率下降，這也成為亟待解決的問題，現(xiàn)在使用的高速造紙機，在經過動態(tài)水利剪切后，細小組分的留著難度更大，將納米纖維素添加到硫酸鹽漿中，可以提高漿料的強度，但是濾水性有所下降，而納米纖維素的使用能夠增強留著率，提高紙漿的留著以及濾水性能。

長久以來，提高紙張?zhí)盍虾恳恢笔窃旒垬I(yè)的主要目標，傳統(tǒng)的增加紙張?zhí)盍系姆绞綖楦邘X土，但是會使紙張的強度下降，納米纖維素的使用能夠解決提高填料量導致的紙張強度下降的問題，提高機械漿紙的強度性能。

3.3 在食品包裝紙中的應用

由于石油聚合物生產較為簡單，并且成本較低，因此被應用為食品包裝材料。大多數的塑料用品，大都是通過石油加工制成的，但是由于石油資源使非可再生資源，因此在使用石油基制作產品時，一直隱藏著食品安全問題。因此需要使用一種更環(huán)保的材料替代石油基聚合物，紙質包裝由于可生物降解，因此在包裝材料市場中的占比越來越高，市場份額已經提高到百分之42。近幾年，對食品包裝材料的研究主要集中在可再生原料的使用以及提高食物保質期等方面。纖維素是一種環(huán)保材料，將纖維素涂在濕紙頁上，能夠降低空氣透過率，使包裝的性能提高。紙質包裝在作為包裝材料時，最大的問題就是對水、汽油以及油等物質的組隔性能較差，因此為加強阻隔性能，需要使用石油基化物降低生物講解性，采用新材料替代阻隔性生物基材料，納米纖維素的使用能夠彌補這個缺點，降低空氣透過性以及水汽透過性。

3.4 印刷紙的應用

在最近幾年來，納米纖維素在印刷紙上的應用程度也在不斷的提高，使用涂布棒在表面進行涂布，可以降低液體對職業(yè)的滲透作用，而且納米纖維素的使用也可以提高油墨印刷密度，有研究指出納米纖維素在替代合成膠黏劑時，在低剪切力下可以提高涂料的黏度，而在高剪切力下黏度的提高程度不高，物理性能以及表面強度不變。

4 結語

納米纖維素作為一種對環(huán)境友好的材料，應用于紙漿中可以提高紙漿的強度以及細小纖維助留，能夠作為涂布助劑，提高紙張的阻隔性能。但是納米纖維素在實際的應用中仍然存在很多的問題，例如阻隔性能、提高保水性導致濾水性能下降等問題。但是，由于石油以及煤炭等資源的枯竭，納米纖維素已經成為用處最廣的材料，有著很好的發(fā)展前景[3-4]。