納米纖維素調(diào)研-程真真.pdf

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1、纖維素納米纖維產(chǎn)業(yè)化和應(yīng)用調(diào)研程真真納米纖維素的產(chǎn)業(yè)化悄然到來2006年加拿大制漿造紙研究院成功開發(fā)出中試規(guī)模的NCC生產(chǎn)裝置納米微晶纖維素（NCC）加拿大納米晶體纖維素廠開業(yè)?2012年1月，加拿大Domtar與FPInnovations合作，耗資4080萬美元建立世界首家NCC工廠CelluForce開業(yè)。?該廠位于加拿大魁北克，每天有1噸NCC的產(chǎn)量，生產(chǎn)的NCC可用于油漆、涂料，膠卷、柵欄、紡織品和復(fù)合材料等產(chǎn)品。美國林務(wù)局CNC和CNF中試工廠?2012年，美國林務(wù)局（USForestService）和緬因大學(xué)合作在威斯康星州開辦了全美首家納米纖維素制備中試工廠，

2、以期引領(lǐng)可再生納米纖維素材料的發(fā)展。?生產(chǎn)包括CNC和NFC。20公斤CNC（干重）需要一星期時間1000公斤NFC/天瑞典Innventia公司NFC中試工廠?納米纖維素原纖（NFC）?2011年2月，瑞典Innventia公司成立，成為世界上第一個以生產(chǎn)NFC的中試工廠。設(shè)計產(chǎn)能：100公斤/天。?InnventiaNFC的制造方法：在連續(xù)高速氣流或液體流中，將紙漿不斷加速，噴射形成壓差使纖維素分裂成NFC。?以前，NFC生產(chǎn)過程能耗過大，經(jīng)過Innventia工藝不斷優(yōu)化，能耗已經(jīng)減少了98％，相當(dāng)于每噸節(jié)約29,000度電。?Innventia預(yù)計使用NFC的商品一

3、到兩年內(nèi)出現(xiàn)。NFC作為造紙?zhí)砑觿┑氖褂昧砍醪揭?guī)模為5000噸。其他納米纖維素生產(chǎn)公司?2011年10月，UPM建造出第一條纖維素特種紙中試線。?2011年末，斯道拉恩索位于芬蘭的Imatra工廠已開始試點(diǎn)生產(chǎn)微纖化纖維素。?挪威鮑利葛公司也在進(jìn)行微纖化纖維素（MFC）中試生產(chǎn)；?瑞登梅爾生產(chǎn)NCC用于藥品惰性填料。?日本制紙2013年10月與磯貝教授合作，開始開展使用TEMPO催化劑制造CNF的量產(chǎn)化試驗。預(yù)定在2015年之前實現(xiàn)商用化。?京都大學(xué)的矢野教授開發(fā)的制造方法同樣是關(guān)注的焦點(diǎn)。這是一種使用雙軸攪拌機(jī)分解纖維的技術(shù)。可見，圍繞CNF高效制造方法的開發(fā)競爭已經(jīng)展開

4、。納米纖維素的應(yīng)用介紹矢野浩之關(guān)于透明紙的研究?0.1％CNF懸浮液通過冷凍干燥，然后真空160MPa模壓，以消除片材中的空氣和孔隙，制作的片材不透明；?用0.1％CNF懸浮液，真空抽濾，使纖維均勻地堆積成片材，在15KPa、55℃干燥72小時。制作的片材，內(nèi)部幾乎沒有孔隙；片材呈現(xiàn)半透明狀；?用4000和15000的砂紙拋光后，片材透明。纖維素納米纖維（CNF）片冷凍干燥法真空抽濾法熱壓法?將纖維素納米纖維膜兩側(cè)鋪設(shè)PC膜，在160℃、1MPa熱壓3分鐘，然后在2-3分鐘內(nèi)冷卻到120℃，形成透明紙；?熱壓法非常適用于透明紙rolltoroll工藝。樹脂沉積法?將丙烯酸類

5、樹脂（三環(huán)癸烷二甲醇二甲基丙烯酸酯TCDDMA）均勻地涂在納米紙表面，用玻璃片壓緊，然后UV固化，形成透明片材；?或者用ITO氧化銦錫代替丙烯酸樹脂進(jìn)行涂布處理；噴墨打印技術(shù)?制作酚醛樹脂甲醇分散液，然后打印涂覆在納米紙的表面；?該法可以形成任何規(guī)則的圖樣；矢野浩之開發(fā)出紙張透明化技術(shù)?2012年8月24日，矢野教授宣布已成功開發(fā)出在紙或者紙的原材料紙漿中添加樹脂等材料，使紙張透明化的技術(shù)。?具體來說，就是在對紙漿做脫水處理的過程中，增加防止CNF之間凝聚的手段，并使丙烯樹脂浸滲在纖維間，從而實現(xiàn)透明化。擁有更高的光透過率和更低的熱膨脹系數(shù)。?矢野教授介紹，構(gòu)成這種紙漿的C

6、NF（纖維含量為25%）具有寬10～20nm、長1μm以上的細(xì)長形狀。?之所以選用丙烯酸樹脂，是因為丙烯樹脂的折射率為1.52～1.60，接近纖維素的折射率1.57。?由此制造出的透明片材，其厚度為100μm，光透過率為87.8%；20至150℃下的線熱膨脹系數(shù)為8.30ppm/K。線性熱膨脹系數(shù)的數(shù)值僅為PET片材的1/3左右，接近玻璃。透明紙與其他透明片材的比較技術(shù)性能對比項目玻璃PETPI芳綸透明紙○○○○○透明性◎×△◎◎熱膨脹系數(shù)×○○○○比重×◎◎◎◎柔軟性○○××◎成本日本透明紙連續(xù)化生產(chǎn)技術(shù)成功?2013年3月，日本王子控股與三菱化學(xué)公司宣布，在全球首次成功

7、開發(fā)出CNF薄膜連續(xù)化生產(chǎn)技術(shù)。?CNF由于其十分細(xì)小，用現(xiàn)有造紙機(jī)械進(jìn)行薄膜化生產(chǎn)極為困難。這次研發(fā)融合了化學(xué)處理技術(shù)、造紙技術(shù)和薄膜加工技術(shù)，開發(fā)出新的制造方法，在世界上首次使用4納米超細(xì)CNF成功生產(chǎn)出透明連續(xù)薄膜。纖維素納米纖維薄膜、樹脂復(fù)合材料透明薄膜多孔薄膜樹脂復(fù)合化薄膜（多孔薄膜與樹脂復(fù)合）透明紙的實用化將實現(xiàn)?據(jù)稱研發(fā)出的新材料雖然厚度只有20μm，但強(qiáng)度可與消防服相媲美；?隨著量產(chǎn)化研究的推進(jìn)，每公斤的生產(chǎn)成本或許會跌破1000日元。?這種透明片材有望應(yīng)用于太陽能電池、大型顯示器、電子紙、汽車車窗