我們知道，紙張是印刷中最常用的承印物，其質量的優(yōu)劣是印刷品質量的最佳體現(xiàn)。由于傳統(tǒng)紙張所用的樹木、竹、麻等纖維物的纖維較粗，而涂料(如碳酸鈣等)、充填物(如高嶺土等)的顆粒較大，還有一些膠等配料的性能不好等原因，使傳統(tǒng)的紙張存在著一些缺陷，如普通紙具有怕水、怕潮等缺點，膠版印刷紙和靜電復印紙雖然有防水、防潮等功能，但書寫不方便，還有一些特殊的性能無法實現(xiàn)等等，從而影響了印刷晶的質量。近年來隨著納米材料學的迅速發(fā)展，納米技術在造紙工業(yè)的應用領域越來越廣，新成果不斷涌現(xiàn)。和制漿造紙中有關的是納米化學和納米材料學，它促進了造紙工業(yè)的發(fā)展，使印刷品的質量再次提高。
根據(jù)目前的技術水平和紙張的實際應用，木纖維只能加工到微米(100～1000nm)的水平，由于木材的細胞直徑相對較粗，通過木材納米技術可以改變木材的細胞結構和控制細胞的生長，就可能改變木材的特性。對于絕大多數(shù)木材來說，當纖維加工到微米級后，木材細胞的胞管已經(jīng)全部破開，胞管內(nèi)的黏性液體可以容易地流出。機械制漿后就可以不必再用化學方法提取胞管內(nèi)的有害液體和分離纖維，而若將木材加工到納米級，木材原來的細胞結構將被破壞，纖維組織結構發(fā)生變化，纖維素、半纖維素和木素可在加工過程中用機械方法分離，這樣就可以大大提高制漿率和降低制漿造紙工業(yè)對環(huán)境的污染。另外，從造紙配料各組分的一般最小規(guī)格來看，除纖維寬度較大外，填料微粒一般在0.1-10微米，其余微纖維，非纖維性細小物質、可溶性聚合物等粒徑均小于1-2微米，整體上呈膠體狀態(tài)，相互間的表面作用和膠體作用居于重要地位，因而造紙濕部化學實質上也是一種表面與膠體化學。由于造紙濕部配料中許多組分結構均非常小，引入有特殊作用的納米級組分，就可發(fā)揮納米技術的作用，提高抄紙效果。例如，在現(xiàn)代高速紙機濕部配料中，應用新一代陰離子膠態(tài)二氧化硅(即ACS)與陽離子聚合物時，可在濕部配料系統(tǒng)中產(chǎn)生粒徑為3-5微米的氧化硅納米粒子。這種微粒能在纖維周圍絮聚配料中的細小組分，從而改善漿料組織結構和降低細小組分流失，對改善紙機的運行和紙張勻度，降低漿內(nèi)添加物用量，均可產(chǎn)生顯著的效果。
在造紙涂料中，將納米碳酸鈣應用于涂布白紙板涂料中能有效地改善白紙板的性能。納米碳酸鈣本身具有白度高、表面積大、表面活性高、強度和硬度高等特點。納米碳酸鈣的加入有利于涂層幾種重要性能指標的提高，如IGT值、K&N油墨吸收性、平滑度等。但是納米碳酸鈣的加入量對于性能的提高并不成正比。在涂料里加入5％納米碳酸鈣的涂料，在pH值和溫度都相近的情況下，黏度比未加入時有明顯增大。但是納米碳酸鈣對涂層的白度影響不大，似乎有違于納米碳酸鈣白度高可以很好地改善白度的設想。
關于增強納米粒子在液相中分散的手段可以有以下幾個發(fā)展方向：①選擇適合的溶劑或溶液來提高粉體的潤濕熱，使?jié)櫇褡园l(fā)進行②設計高效的分散機械使得有效體積和能量利用率得以提高I③選擇適合的分散劑，使得制造出來的原生粒子十分穩(wěn)定，阻止再絮聚。此外，在涂料中加入納米硅基氧化物，可以達到屏蔽紫外的目的，大幅度提高涂料的抗老化性能。納米硅基氧化物(Slox)為無定型白色粉末(指其軟團聚體)，是一種無毒、無味、無污染的無機非金屬材料。由于納米SiOx具有的小尺寸效應使其產(chǎn)生淤滲作用，在涂層界面形成致密的“納米涂膜”，大大改善涂料的耐洗刷性和涂膜表面自潔性。還可與涂料體系產(chǎn)生良好的親和性，從而改善涂料的懸浮穩(wěn)定性與流變性。目前，納米技術在造紙工業(yè)中的利用已開始進人實用性生產(chǎn)，它將克服普通紙張的一些缺陷，提高紙張的特殊性能。例如，河南銀鴿公司和華中師范大學納米科技研究院采用國際最先進的納米技術，在普通紙表現(xiàn)制備納米結構層，成功研制出新型的防水納米紙。這種納米紙除保持紙張原有的書寫、復印等功能外，還具有普通紙所不具備的超級疏水性和防潮、提高印刷表面強度、降低伸縮率的特殊性能。
此外，在科技高速發(fā)展的今天，人們對紙張性能、質量等將有更高的要求，除了常規(guī)的印刷、書寫紙張外，對于具有特殊功能紙張的需求也不斷增多。而納米材料作為特種紙張制造的一種特殊助劑，正越來越引起人們的重視。目前，在造紙行業(yè)中，納米材料主要用于抗水、抗菌、抗靜電，抗老化以及加香、阻燃、變色等功能性用紙的開發(fā)，而且已有一些產(chǎn)品面市。
1．具抗菌功能的納米紙
許多有機抗菌劑都存在著耐熱性差、易揮發(fā)，易分解產(chǎn)生有害物質、安全性能差等缺點。為此，人們積極開發(fā)研究無機抗菌劑，而利用超微細技術能夠生產(chǎn)亞微米及納米級的無機抗菌劑，可以很好地解決有機抗菌劑的缺點。將納米無機抗菌劑混人造紙漿料及表面施膠液中，就可將紙張抗菌產(chǎn)業(yè)化，如物理抗菌復合纖維無紡布，醫(yī)用食品包裝紙、高級生活用紙等。
2．有抗靜電、耐磨功能的納米紙
在多樣化的工業(yè)用品包裝中，特別是高精密儀表電器、光潔度要求很高的不銹鋼材料及各種合金材料的包裝襯紙，不僅要求包裝用紙具有防水、防油、防銹性能，而且要求具有強度高、耐磨擦、抗靜電，抗老化的特點，而一般的紙張都很難同時具有這些特點。但如果將0.1％-0.3％左右的納米二氧化鈦，三氧化二鉻、氧化鋅、三氧化二鐵、二氧化錫等粉體摻入到造紙漿料中而制作的這種特種紙，就可以具有優(yōu)良的耐磨、抗水、耐腐蝕等作用，而且它同時還會產(chǎn)生良好的靜電屏蔽性能，大大降低其靜電效應，從而可大幅度地提高包裝產(chǎn)品的安全系數(shù)。
3．具染色功能納米紙
用于紙張著色的色料可分為染料和顏料兩大類。染色用顏料多屬天然無機顏料，也有部分是有機合成的。顏料不溶于水，與纖維無親和力，染色性能不如染料，但是顏料耐光性強，對酸、堿等化學藥劑的抗拒性能也較強。染料雖然容易上色，但是易水解，在濕部流失大，污染性強，成紙的色牢度差，且不耐酸、堿等化學藥劑。如果采用納米級顏料，就可以解決有色紙的色牢度問題。最近研究發(fā)現(xiàn)，將納米二氧化鈦，鉻黃、氧化鐵紅等粉體添加到化學纖維中，可以屏蔽紫外線的過度照射。利用電子計算機模擬設計發(fā)現(xiàn)，二氧化鈦微粒粒徑在50-120lm時，吸收紫外線效果最好，把這種粒徑范圍的屏蔽粉體微粒加入到纖維中，可以制作成耐光的亞光高白紙，以及色彩鮮艷的有色紙，并且可以達到抗紫外線的效果。
4．無機纖維納米紙
造紙工業(yè)主要是以植物纖維為原料，現(xiàn)在也有用無機化合物來生產(chǎn)特種紙張的。由于這些無機物加工制成的無機纖維具有良好的尺寸穩(wěn)定性、耐熱性、抗化學性、阻燃性和電絕緣性，這些性質都是植物纖維所望塵莫及的。而具有代表性的無機纖維-玻璃纖維，因經(jīng)不起打漿，玻璃纖維之間又缺乏粘結和，抄成的紙頁很脆弱，但是如果把玻璃絲直徑控制在100納米以下，那么就可以解決玻璃絲的伸縮小、柔軟性差而造成的成紙難的現(xiàn)象，有利于纖維的互相交織成形。
5．彩色加香納米紙
隨著科技的發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，對紙的質量要求也越來越高，如今已開發(fā)并生產(chǎn)出各種香型、各種顏色的膠版印刷紙、書寫紙等系列用紙。這種加香紙不僅色澤柔和細膩，而且含有淡淡的清香。而將納米技術應用于加香紙的研制，將使加香紙的質量、印刷適性等大為提高，印刷的高檔印刷晶的圖像將更加細膩、逼真。將彩色加香紙應用于印制書刊、中小學課本、練習本、筆記本及各種兒童讀物等，人們在閱讀時不會因為紙的白度高而感到刺眼，從而可減輕長時間閱讀的疲勞，對保護視力、預防近視有一定作用。因此，這種加香紙一經(jīng)推出，就受到廣大用戶的好評。
6．納米阻燃紙
就是能阻止著火燃燒的紙，對它來說，無論多大的火力，都不會引起燃燒，是任何火種的克星，它只能燒焦、等經(jīng)常要與火打交道人員的衣服，防止衣服燃燒，起到阻燃作用。外，將阻燃紙應用于干式變壓器上，具安全、無毒、阻碳化，但不著火。這種紙使用后，可作廢紙?zhí)幚�，在自然降解中無任何有害物釋放，阻燃紙一般可用于煙花、禮花、彩炮、圣誕玩具，旅游炊具等。是當今節(jié)日用品中理想的綠色環(huán)保產(chǎn)品。甚至有人提出用這種紙做成消防隊員揮著特殊的功效。如變色紙、儲能紙等高性能特種紙產(chǎn)品的開發(fā)和研究。此外，由于納米材料的化學活性優(yōu)異，作為催化劑在造紙化學晶、廢水處理方面也有廣闊的應用前景。納米技術除了在紙張上的應用外，目前在包裝印刷行業(yè)中還有不少用途，如包裝印刷中的納米粘合劑和密封膠，納米磁性材料，納米基板包裝材料，納米催化劑與凈水劑，納米發(fā)光材料與防偽印刷等等�？傊�，納米作為近年來研究發(fā)展迅速的高新技術，它在印刷領域的應用也將和其它領域一樣，將在深度和廣度上不斷發(fā)展。
雖然納米材料及納米復合材料在造紙領域有著良好的性能和廣泛的用途，但是，目前納米材料的研制開發(fā)還不太成熟，它還有一些問題需要進一步解決，如破碎、團聚、分散技術等還不夠理想，有待于進一步提高，對于納米制品的性能檢測，產(chǎn)品標準還有待進一步完善。但可以預言，隨著納米粒子生產(chǎn)成本的降低，功能性納米粒子品種的增多，納米技術將在印刷領域和造紙工業(yè)中發(fā)揮更大的作用，給印刷和相關行業(yè)帶來無限的生機和活力。
