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基本信息

項目名稱：
納米碳酸鈣基耐水浸型特種合成紙
小類：
能源化工
簡介：
該作品借鑒內(nèi)墻壁在經(jīng)涂料粉刷后具有較好可書寫性的原理，選用水基高分子材料和納米碳酸鈣作為主要原料，利用高分子界面化學(xué)原理和無機礦物質(zhì)填充改性技術(shù)，經(jīng)常規(guī)高分子制膜工藝加工而成的一種新型合成紙產(chǎn)品。該合成紙產(chǎn)品不僅具有優(yōu)異的可書寫性、印刷性；還具有一些新穎的特性，比如耐水浸性、阻燃性、防霉、手感柔和等。該合成紙產(chǎn)品，可廣泛用于檔案用紙、高質(zhì)量的印刷、包裝用紙、野外作業(yè)用紙等領(lǐng)域，用途極其廣泛。
詳細介紹：
本作品選擇水基高分子材料和無機礦粉（納米碳酸鈣）作為主要原料，利用高分子界面化學(xué)原理和無機礦物質(zhì)填充改性技術(shù)，經(jīng)常規(guī)高分子制膜工藝加工而成一種新型的納米碳酸鈣基耐水浸型特種合成紙產(chǎn)品。采用黑色水性筆對合成紙的可書寫性進行了測試表明，該合成紙表面較光滑，書寫性良好，上墨效果優(yōu)異；對合成紙的可印刷性測試可以看出，合成紙與傳統(tǒng)紙張的打印效果基本相同，吸墨率較高，字跡清晰可見；從合成紙對圖畫打印效果可以看出，圖中蝴蝶、花草、藍天、白云等均清晰可見，圖的渲染效果較好；將打印后的合成紙浸入水中數(shù)天后發(fā)現(xiàn)，由于納米級碳酸對墨的高固定性，合成紙上的墨跡依然清晰可見，表明該合成紙產(chǎn)品具有優(yōu)異的耐水浸性；此外，合成紙產(chǎn)品還具有機械強度高、阻燃、可降解、生產(chǎn)工藝簡易、環(huán)保等特性。可見，該納米碳酸鈣基耐水浸型特種合成紙產(chǎn)品具有出色的可書寫、印刷、耐水浸等性能，在檔案用紙、廣告用紙、野外作業(yè)用紙、包裝用紙、紙幣用紙、彩色相紙、快遞信封等領(lǐng)域均顯示了潛在的應(yīng)用價值。

作品圖片

  • 納米碳酸鈣基耐水浸型特種合成紙
  • 納米碳酸鈣基耐水浸型特種合成紙
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作品專業(yè)信息

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

設(shè)計的目的：本作品主要是為了制備一種具有特殊用途的合成紙產(chǎn)品，要求該合成紙具有可書寫、印刷、耐水浸、制作簡便等特性，并且能在檔案用紙、廣告用紙、野外作業(yè)用紙等方面具有廣闊的應(yīng)用價值。基本思路：作品的設(shè)計思路來源于內(nèi)墻壁在經(jīng)涂料粉刷后具有較好的可書寫性，且墨跡不易被水擦去的生活現(xiàn)象。通過對上述原理的分析和探討，本作品選用水基高分子材料和無機礦粉為主要原料，通過共混、攪拌、涂膜、干燥等工序制備一種具有可書寫、印刷、耐水浸等功能的特種合成紙產(chǎn)品。其中，水基高分子材料提供合成紙的吸水性和機械強度；納米級碳酸鈣粉提供產(chǎn)品的吸墨性，即可書寫、印刷性，同時，納米級碳酸鈣粉對墨具有極高的附著力，即使將合成紙浸入水中，墨跡也不易褪色。技術(shù)關(guān)鍵：如何選擇合適種類的水基高分子材料和無機礦粉制造合成紙產(chǎn)品，解決產(chǎn)品的可書寫、印刷等特性以及尋求工藝簡單、低能耗、低污染的制備方法是該類合成紙制備的關(guān)鍵。作品主要創(chuàng)新點：1.設(shè)計理念獨到。創(chuàng)作思路來源于對生活細節(jié)的觀察和思考。借鑒于內(nèi)墻壁的可書寫性，利用水基高分子材料和納米碳酸鈣為主要原料，開發(fā)了一種合成紙產(chǎn)品。 2.選用材料科學(xué)。水基高分子材料提供合成紙的吸水和機械強 度；納米級碳酸鈣提供產(chǎn)品的吸墨性，即可書寫、印刷性。 3.特種功能顯著。由于采用了大量的納米碳酸鈣作為填充材料，該合成紙還具有耐水浸性、阻燃、耐撕裂、防霉等特種功能。主要技術(shù)指標(biāo)：1）具有可書寫、印刷等特性；2）吸墨牢固，上墨率高；3）防水，防潮，浸水不易褪色；4）生成工藝簡單，便于投資等。

科學(xué)性、先進性

合成紙，又被稱為第二代紙。它是以高分子樹脂和無機填充物為主要原料，通過擠出工藝加工而成的，同時具有塑料和紙?zhí)卣鞯亩喙δ苄詮?fù)合材料。合成紙是一種新型塑料材料產(chǎn)品，具有比重輕、強度大、抗撕裂，印刷性好，遮光、抗紫外線，經(jīng)久耐用，經(jīng)濟低廉等特點。目前的合成紙產(chǎn)品存在制備能耗高、生產(chǎn)工藝復(fù)雜、降解周期長、性能不突出等問題。本作品主要選擇水基（水溶性和水分散性）高分子材料和納米碳酸鈣粉作為主要原料，利用高分子界面化學(xué)原理和無機礦物質(zhì)填充改性技術(shù)，經(jīng)常規(guī)高分子制膜工藝加工而制成了一種新型特種合成紙產(chǎn)品。本合成紙產(chǎn)品選用的水基高分子材料主要有完全水溶性的高分子材料（聚乙烯醇、聚環(huán)氧乙烷）和水分散性的高分子材料（水性聚氨酯）。選用的無機礦粉主要為納米碳酸鈣，一般可從天然的方解石、石灰石、白堊、貝殼等制得。其中，水基高分子材料可提供產(chǎn)品的機械強度和吸水性等；納米碳酸鈣提供吸墨性和耐水浸性等。因此，該合成紙產(chǎn)品具有良好的可書寫、印刷、耐水浸等功能。

獲獎情況及鑒定結(jié)果

2011年2月10日，作品在湖南長沙被“湖南凱聯(lián)投資管理有限公司”認(rèn)定為“極具投資價值的品”。 2011年3月，該作品榮獲校第四屆“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽“特等獎”。 2011年5月，該作品榮獲湖南省第九屆“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽“特等獎”。

作品所處階段

實驗室研發(fā)階段

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

合作生產(chǎn)

作品可展示的形式

（1）實物、產(chǎn)品；（2）產(chǎn)品基本性能展示；（3）測試后的實物樣品

使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測

該合成紙產(chǎn)品不僅具有可書寫性、印刷性和機械強度等性能，還具有獨特的耐水浸性、阻燃性、手感柔和等新穎特性。本作品的納米碳酸鈣基耐水浸型特種合成紙產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中既不需要木材及天然植物纖維，也不需要添加強酸、強堿、漂白粉及眾多有機氯化物，從根本上杜絕了造紙過程中因產(chǎn)生廢水、廢氣以及其他有害廢棄物而造成的污染問題。同時，該合成紙是以大量的無機礦粉完全溶入少量的水基無毒性樹脂，生產(chǎn)過程十分環(huán)保，使用后即會降解成粉末，回歸自然，不會污染環(huán)境。由于使用大量價格低廉的無機礦粉，該合成紙產(chǎn)品生產(chǎn)成本更為便宜，比普通木漿紙還要低10%左右。如果它能在某些特種領(lǐng)域替代部分傳統(tǒng)紙張，那么，所創(chuàng)造的經(jīng)濟效益、生態(tài)效益將是巨大的。初步估計在以下方面會得到廣泛的應(yīng)用：1）檔案材料用紙，2）高質(zhì)量的印刷， 3）包裝用途，4）野外作業(yè)用紙等。該合成紙的大力發(fā)展不僅可以滿足眾多特殊領(lǐng)域的應(yīng)用要求，還可以帶來巨大的經(jīng)濟效益和生態(tài)效益。因此，市場推廣前景十分廣闊！

同類課題研究水平概述

目前的合成紙是以普通的碳酸鈣粉結(jié)合環(huán)保聚乙烯（PE）材料，通過原料兼容混合、造粒、成膜等技術(shù)，開發(fā)的一種低價、高質(zhì)量的薄膜產(chǎn)品。固然，該合成紙產(chǎn)品采用了大量的普通碳酸鈣粉作為填料，該類填料在降解后可以轉(zhuǎn)變?yōu)橥寥赖闹饕煞?；但所采用的高分子為聚烯烴類（聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等）類的材料，該材料是人們所熟悉的塑料袋的主要成分，曾經(jīng)為白色污染的主要來源。因此，該類高分子材料阻礙了合成紙的可降解性，必將限制合成紙行業(yè)的發(fā)展。由此可以看出，選擇合適的可降解的高分子材料才是合成紙行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。本作品選擇對環(huán)境更加友好的水基高分子材料，利用高分子界面化學(xué)原理和填充改性技術(shù)，經(jīng)常規(guī)高分子制膜工藝加工而制成一種新型的納米碳酸鈣基耐水浸型特種合成紙產(chǎn)品。本作品的合成紙產(chǎn)品，選用水基的高分子材料（水性聚氨酯、聚乙烯醇、聚環(huán)氧乙烷）與納米級無機礦粉（主要成分為納米碳酸鈣，一般可從天然的方解石、石灰石、白堊、貝殼等制得）為主要原料，利用高分子成膜技術(shù)制備而成。所選用的高分子材料為具有熱加工性能，實際生產(chǎn)中無須使用任何溶劑；選用的填料為納米級無機材料，兩種主要原料對環(huán)境均不會造成污染。該合成紙產(chǎn)品在使用以后還可進行多次回收循環(huán)利用。該種合成紙產(chǎn)品無論在加工過程中，還是在后期處理上均對環(huán)境不會造成污染，并且該種材料的生物可降解性大大高于聚烯烴類材料。可見，該產(chǎn)品無論從原料選材，還是生產(chǎn)過程均不會造成環(huán)境污染，且能耗也較低。另外，即使將此類合成紙產(chǎn)品進行丟棄處理，也不會對環(huán)境造成白色污染。這主要是因為所選用的高分子材料均具有良好的生物相容性和降解性；無機礦粉可轉(zhuǎn)變成粉末，還原土地，可以繼續(xù)作為土壤成分，回歸自然。選擇無機礦粉——納米碳酸鈣作為合成紙的填充材料，這主要是由于納米碳酸鈣表面親油疏水，合成紙中大量納米碳酸鈣的存在，會使合成紙吸墨牢固，噴墨列印不會被水浸蝕，即使浸入水中數(shù)天，墨跡也不會散開。同時，納米碳酸鈣粉比普通碳酸鈣粉更加細膩，用它來生產(chǎn)合成紙，紙張表面會更加平整、光滑，手感會更加柔和。通過以上分析可以看出，用易于降解的水基高分子材料與納米級無機礦粉兼容混合來制備的合成紙才能生產(chǎn)出性能更加優(yōu)異的產(chǎn)品；才能真正的符合環(huán)保的要求；才能具有較好的經(jīng)濟效益和生態(tài)效益；才能真正走入市場，滿足某些特種領(lǐng)域的使用要求！
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