无机纳米颜料在造纸涂料中的应用

     摘要:纳米材料因其四大效应已引起了广泛的关注,纳米粉体的团聚成为其工
业化生产应用的瓶颈。介绍了纳米粉体的团聚、分散机理及其分散方法。阐述了无
机纳米颜料在造纸涂料中的应用状况,

 

并对其存在的问题和应用潜力作了探讨。

     关键词:无机纳米颜料;分散;

 

造纸涂料

     近几年来,国内外对无机纳米颜料在纸张涂料中的应用进行了初步的研究,发
现纳米 SiO2、纳米 TiO2 及纳米 CaCO3 等无机纳米颜料对纸张涂料流变性能和涂
布§性能都有较大的影响,

 

为无机纳米颜料在纸张涂料中的初步应用提供了基础。

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　纳米粉体的团聚

     纳米粉体的团聚是指原生的纳米粉体颗粒在制备、分离、处理及存放过程中相

 

互连接形成较大的颗粒团聚的现象。
     纳米粉体的团聚对其性能的影响相当严重。首先,团聚的出现不仅降低了纳米
粒子的活性,还影响纳米粒子各方面的性能。其次,纳米材料的团聚给纳米材料的
混合、均化及包装§都带来了极大不便,

 

在实际生产应用中变得十分困难。

     通过长时间的深入研究,引起纳米粉体产生团聚的原因,可以归纳为如下 4 个

 

主要方面 : 1)材料在纳米化过程中,在新生的纳米粒子的表面积累了大量的正电
荷或负电荷,这些带电粒子极不稳定,为了趋向稳定,它们互相吸引,使颗粒团聚,此
过程的主要作用力是静电库仑力。2)材料在纳米化过程中,吸收了大量机械能或热
能,从而使新生的纳米颗粒表面具有相当高的表面能,粒子为了降低表面能,往往通
过相互聚集而达到稳定状态,因而引起粒子团聚。3)当材料纳米化至一定粒径以下
时,颗粒之间的距离极短,颗粒之间的范德华力远远大于颗粒自身的重力,颗粒往往
互相吸引团聚。4)由于纳米粒子表面的氢键,吸附湿桥及其他的化学键作用,也易导

 

致粒子之间的互相黏附聚集。
2　纳米粉体的分散

 

     目前,纳米粉体的分散方法主要有介质分散、机械搅拌分散、超声波分散、静电

 

分散、分散剂分散和表面处理等。
     1)介质分散　根据纳米颗粒的表面性质选择适当的分散介质,可以得到颗粒分
散良好的悬浮液。选择分散介质的基本原则是,非极性颗粒易于在非极性液体(介
质)中分散,极性颗粒易于在极性液体中分散,如二氧化硅易于在水中分散,石墨颗
粒易于在煤油中分散。当然,颗粒在介质中的分散行为还要受到颗粒表面作用力及

 

溶液中其他物理化学因素的影响。
     2)机械搅拌分散　这种分散方法几乎在所有的工业生产过程中都要用到,强烈
的机械搅拌是一种碎解絮团的简单易行的方法。工业上粉体浆料的机械分散主要
采用各类搅拌机、砂磨机、胶§

 

体磨等。

     3)

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超声波分散　应用于分散纳米粉体的超声属于功率超声

声空化,即液

体中空腔的形成、震荡、生长收缩以至崩溃。液体声空化的过程是集中声场的能量
并迅速释放的过程,当空化气泡崩灭时,发生一个极短的强压力§脉冲,在崩灭点处