王磊 王曉軍

山東世紀(jì)陽光紙業(yè)集團(tuán)有限公司 山東濰坊 262400

纖維素是世界上含量較多的一種資源，是最為豐富的天然高分子材料，因為其可再生的特性使得其從可使用量上來說是取之不盡用之不竭的，是純天然綠色能源。所以，如何有效的開發(fā)利用纖維素，從中獲取更多的能源和新型材料對于我國的發(fā)展和對于環(huán)境的保護(hù)來說都有著十分重要的意義

1 納米纖維素的研究

納米纖維素是近年來所取得的一項十分重要的資源，受到了諸多行業(yè)的科研工作者的青睞和重視。納米纖維素是纖維素的物理最小結(jié)構(gòu)單元，通常是指直徑在1-100微米的纖維[1]。

納米纖維素作為一種新型的高科技資源材料，有著諸多的特點和特性。其分子結(jié)構(gòu)方面為超精細(xì)納米尺寸結(jié)構(gòu)，具備著高結(jié)晶度和高純度的特點，在材料特性上具備著高強(qiáng)度、高親水性的同時還有高透明性、比表面積大等一系列的優(yōu)勢，加上其具備著天然纖維素輕質(zhì)的特點以及可降解、生物相容性、可再生性等綠色資源特點，所以在醫(yī)藥、汽車、電子產(chǎn)品、紡織、食品等各個行業(yè)都有非常廣闊的應(yīng)用前景。而其在造紙行業(yè)的應(yīng)用，更是有效的解決了長期困擾我國造紙行業(yè)的微觀纖維結(jié)構(gòu)強(qiáng)度提升、資源重復(fù)利用等方面的難題，對于我國造紙行業(yè)來說有著非常重要的現(xiàn)實意義。

納米纖維素也被稱為微纖化纖維素，根據(jù)其微觀尺寸的不同，可以將納米纖維素分為多個種類，例如納米微晶纖維素以及纖維素納米纖絲和細(xì)菌納米纖維素等幾大類。而從納米纖維素的制備材料來說，目前主要還是以木漿纖維來作為原料生產(chǎn)，也有部分實驗室正在試用棉麻纖維，竹漿纖維甚至草漿纖維制作，但均還處于實驗室階段，相信在生物質(zhì)材料方面取得突破的話，納米纖維素的特性及應(yīng)用會更加廣泛。

2 納米纖維素的制備方式

針對納米纖維素的制備來說，主要的方法為機(jī)械法（或者叫物理法）、化學(xué)法和生物法。

機(jī)械法制備納米纖維素，主要有高壓均質(zhì)法、化學(xué)機(jī)械法兩種方式。其中高壓均質(zhì)法，是利用高壓泵將原料倒入均質(zhì)閥中，閥門打開，物料瞬間失壓會高速噴出，碰撞在均質(zhì)槽內(nèi)，以剪切、撞擊和真空爆發(fā)等三種效應(yīng)，達(dá)到原料的細(xì)化和均質(zhì)，由于純粹使用機(jī)械的辦法來制備，且原料纖維素沒有經(jīng)過預(yù)處理，所以會比較容易出現(xiàn)堵塞等機(jī)械故障，使得該方法在批量生產(chǎn)應(yīng)用中越來越少，而代之以化學(xué)機(jī)械法。化學(xué)機(jī)械法就是先采取合適的化學(xué)辦法對原料進(jìn)行預(yù)處理，然后用高壓均質(zhì)法對纖維素進(jìn)行最終處理以得到納米纖維素，當(dāng)前情況下，其已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到很多領(lǐng)域中，其能耗比純機(jī)械法制備較低，經(jīng)濟(jì)效益更好。

化學(xué)法是當(dāng)前制造納米纖維素最主要的方式，是很多納米纖維素制備企業(yè)的常用方式，因為化學(xué)法可以有效地制備符合條件的納米纖維素，工藝較為簡單，資源損耗較少。并且化學(xué)法制備納米纖維素可以對納米纖維素進(jìn)行一定的改性，使得納米纖維素會獲得新的性能，未來為了提高制備納米纖維素的效率和效果，并且減少污染控制成本提高經(jīng)濟(jì)效益，利用綠色的化學(xué)理念來制備納米纖維素會成為主要研究方向[2]。

生物法主要采取微生物的合成以達(dá)到制備納米纖維素的目的，該方法具備著很大的優(yōu)勢，并且存在著很多明顯的特點，因為該方法所制備出來的納米纖維素有著顆粒分布十分均勻，且結(jié)構(gòu)易控以及結(jié)晶度較高的特點，并且還具備了能耗較低，安全無污染的優(yōu)勢，但是由于納米纖維素的制備時間較長，效率較低，所以在制得的成品方面成本較高，價格較貴，因此相對來說，該方法經(jīng)濟(jì)效益較差。

3 納米纖維素在制漿造紙行業(yè)中的應(yīng)用研究

3.1 納米纖維素可以作為造紙行業(yè)的紙張增強(qiáng)劑

紙張的強(qiáng)度主要由構(gòu)成紙張的纖維強(qiáng)度以及纖維與纖維間的結(jié)合強(qiáng)度所決定的，而納米纖維素主要會對紙張內(nèi)部結(jié)合產(chǎn)生一定影響，其主要表現(xiàn)為納米纖維素可以提高紙張內(nèi)部的纖維結(jié)合強(qiáng)度，從而提高整個紙張的抗張強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度，并且該作用對于化學(xué)漿比機(jī)械漿更為顯著，并且還表現(xiàn)為降低透氣度，提高成紙的緊度以及有效的降低了其光散射系數(shù)以及其不透明度，因此，納米纖維素可以作為紙張的增強(qiáng)劑。

同時，在實際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，在再生漿中添加一定比例的納米纖維素，能夠有效的彌補(bǔ)再生漿料多次循環(huán)使用后的強(qiáng)度損失，證明了廢紙再生紙張完全可以通過一定的技術(shù)手段來得到性能更好的紙張，有效的實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的雙收益。

3.2 納米纖維素可以在印刷紙和食品的包裝方面作為涂料使用

近年來，隨著社會的發(fā)展，食品級包裝紙得到了廣泛的應(yīng)用，受到了很多人的重視，納米纖維素有著較高的潔凈度，具備著很高的內(nèi)聚能密度，可以有效的阻隔氧氣，只要在傳統(tǒng)的包裝紙上薄薄的覆蓋一層，就能達(dá)到良好的防水、防油、保鮮效果，并且杜絕了氟、硅的使用，提高了食品的安全性，在食品包裝領(lǐng)域有著非常廣闊的應(yīng)用前景。

而在印刷紙方面，實際生產(chǎn)實驗表明，由于納米纖維素納米級尺寸的特性，使得其作為涂料的添加劑使用時，對于油墨以及噴墨的印刷有著很大程度上的促進(jìn)作用，有利于提高印刷效率和效果。

4 結(jié)語

納米纖維素作為當(dāng)前非常重要的一種資源，在我國的諸多領(lǐng)域和行業(yè)使用都得到了飛速的發(fā)展，也受到了一定的重視，因為其作為新型的環(huán)境友好材料，在我國的造紙行業(yè)有著很大的優(yōu)勢，是造紙行業(yè)未來發(fā)展的關(guān)鍵材料，因此，針對納米纖維素的研究分析和技術(shù)上的研究是十分關(guān)鍵且重要的[3]。