1. 研究目的与意义
纤维素是自然界中最丰富的一种可再生天然高分子聚合物，随着科技进步，纳米纤维素作为一种新型材料而诞生，其独特的结构和优良的性能，使其具有更为广泛的应用前景。为了探究纳米纤维素在造纸涂料中的应用，本课题拟在利用经酸碱预处理过的纤维素，再经化学、机械方法制备出纳米级纤维素产物，并将其应运用纸张的涂布中。用纳米纤维素替代部分丁苯胶乳，研究替代后其对造纸涂料及涂布纸性能的影响，找出最佳的配比条件，拓宽纳米纤维素的应用领域。
2. 国内外研究现状分析
马倩倩对涂布纳米原纤化纤维素（nfc）的合成纤维纸的性能进行了研究。用两种水性油墨印刷方式表征印刷质量的变化，并用两种不同的方法制备了两种不同类型的nfc。同时用油墨吸收速率和墨层密度评价了不同nfc涂布量样品的印刷性能。结果表明，接触角和油墨渗透速率随nfc涂布量的增加而减小；nfc涂层可以改善喷墨印刷品的印刷质量。无论是使用颜料型油墨的柔版印刷还是喷墨印刷，nfc可以将油墨中的颜料颗粒截留在印刷品表面，从而增加墨层密度，改善印刷质量。在涂布有nfc的合成纤维纸的表面印刷试验的结果表明，印刷质量和墨层密度，尤其是颜料型油墨的墨层密度得到了改善。
纳米微纤化纤维素（mfc）表面带负电荷，加入纸料中，会与纸料所带的负电荷相互排斥，使得纤维和填料获得良好分散；同时，mfc表面极性羟基的存在增加了纤维间形成氢键的概率，从理论上来说，mfc能提高纸张物理强度。欧阳昌礼进一步探究mfc，尤其是竹浆mfc在纸张增强以及涂布方面的应用效果，利用漂白亚硫酸盐竹浆制备mfc，并将mfc与漂白针叶木浆、漂白阔叶木浆（ctmp）及漂白蔗渣浆混合抄造口杯原纸；接着用竹浆mfc对上述抄片进行涂布，研究mfc涂布对纸张强度的影响，并将其与阳离子淀粉（cs）的涂布效果进行比较。结果表明，在低涂布量时，用mfc涂布的纸张较阳离子淀粉涂布的纸张有较好的表面强度；在涂布量达到5～6g/m2时，阳离子淀粉在提高纸张表面强度方面的效果要好于mfc。而且纸张的耐破度、抗张强度、耐折度均随mfc涂布量的增加而增加，但是对于纸张撕裂度，随mfc涂布量的增加，其变化不明显。
薛彬利用纸浆、木粉等纤维素原料通过氧化降解、溶解再生然后高压均质的方法制备出低结晶度的微纳米级纤维素，再将其加入到造纸涂料中，由于微纳米纤维素粒度很小，涂于纸张表面干燥后，形成平整致密的表面。从微观状态下可以观察到纸页的表面变得比原来平整，也可以提高纸张的表面光泽度和光滑度，作为打印纸有较好的印刷适性。
3. 研究的基本内容与计划
内容：（1）根据课题组成员之前成果，对最优条件下酸碱预处理过的纤维原料，采用化学、机械的方法，制备纳米纤维素，并通过纤维形态分析仪、xrd、ftir等进行表征。（2）配制造纸涂料，按照纳米纤维素与丁苯胶乳的不同配比量，将其添加到造纸涂料中，观察与分析纳米纤维素对涂料流动性、粘度和分散稳定性的影响。（3）探究涂料的成膜性以及测量涂层的柔韧性、强度及光泽度
。（4）采用手工涂布的方法，通过纸张强度、平滑度、白度、光泽度、油墨吸收性等指标研究涂料中纳米纤维素用量对涂布纸性能的影响。
计划：3.4-3.10撰写开题报告、文献综述
4. 研究创新点
1）、纤维素本身结晶度高，聚集态结构复杂，反应可及度低。传统的纳米纤维素都是用酸水解法制备的，但是用酸水解法制备纳米微晶纤维素过程中使用高浓度的酸，对环境污染大，且产率很低。本次实验运用课题组最优条件下酸碱预处理得到的浆料，经PFI磨处理后，用TEMPO/NaBr/NaClO体系、硼砂―氢氧化钠缓冲溶液制备出纳米纤维素，得率高。
2）、将纳米纤维素添加到造纸涂料中，替代部分施胶剂，也可起到分散的作用，作为新材料，使纸张表面涂料更环保。
