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2013年

纤维素纳米纤维透明薄膜连续化生产获得成功
发布时间:2013-04-11 15:22:51

王子控股和三菱化学自2009年开始共同致力于纤维素纳米纤维的研发。目前,在王子控股公司东云研究所,纤维素纳米纤维薄膜连续化生产首获成功。3月18日,王子控股和三菱化学就此联合举办了新闻发布会。

1、纤维素纳米纤维的特点

作为薄膜材料的纤维素纳米纤维是将植物纤维(木浆)分解成纳米级纤维(1毫米的百万分之一),粗细仅为头发的两万分之一。其优良性能在于线热膨胀系数(随温度变化而伸缩的程度)比玻璃纤维小,但弹性率却比玻璃纤维高,这样薄膜就结实且具有足够的强度。另外,由于纤维素纳米纤维是以植物为原料,还具有和纸张一样的出色环保性,是一种可回收再利用的优质材料。

2、使用4纳米超细纤维素纳米纤维制成透明连续薄膜

纤维素纳米纤维由于其十分细小,用现有的造纸机械进行薄膜化生产是极为困难的。这次研发过程中融合了化学处理技术、造纸技术和薄膜加工技术,开发出新的制造方法,在世界上首次使用4纳米超细纤维素纳米纤维成功生产出透明连续薄膜(*)。

生产出的透明薄膜,因为质量轻、并且可以像纸一样折叠,所以,今后在可折叠大型显示器以及太阳能电池等产品上的应用令人期待。

3、8.0至85.0g/㎡各种克重规格的多孔薄膜

使用平均纤维直径约为几十纳米的纤维素纳米纤维制成的连续薄膜,在自由调节能够决定多孔材料性能的比表面积、细孔直径、空隙率的技术方面也取得了成功。其成果就是成功制造出8.0g/㎡的超薄薄膜,并且使85.0g/㎡以下各种克重规格的多孔薄膜材料的制造和供给成为可能。

 这种多孔薄膜材料在更多领域的实用化也令人期待。例如,增加比表面积实现高吸附性的吸附性材料;通过缩小细孔直径提高空隙率,使过滤器能够更有效地过滤超细物质;拥有良好通透性的分离机等。另外,通过在薄膜中加入纳米粒子,可以使薄膜具有触媒、抗菌、除臭等各种性能。

4、纤维素纳米纤维的树脂复合材料

透明薄膜以及多孔薄膜,通过与树脂复合,不仅保持了树脂的透明性,随温度变化的伸缩量也很小,这就使得材质结实而又具有柔韧性,因此也可广泛应用于电子学、物流设备、建材、医学等领域。

今后,两家公司将会使用开发出的薄膜连续化生产设备,着眼于纤维素纳米纤维薄膜的广泛应用,提供各种样品,并加速实用产品的开发。

(*)根据王子控股和三菱化学公司的调查研究。

纤维素纳米纤维的物理性质:

•纤维直径----4至80纳米

•克重----8至8.5 g/㎡

•比表面积----39至148㎡ /g(复印纸的40--150倍)

•平均细孔直径----8至46纳米(复印纸的1/100--1/500)

•空隙率----35至62%

纤维素纳米纤维薄膜、树脂复合材料的照片


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    透明薄膜                           多孔薄膜                          树脂复合化薄膜

                                                                                  (多空薄膜与树脂复合)


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  比表面积40㎡ /g              比表面积140㎡ /g              比表面积148㎡ /g

(平均细孔直径8nm)     (平均细孔直径23nm)        (平均细孔直径46nm)