上海硅酸鹽所新型無機(jī)耐火紙研究獲進(jìn)展

2016-08-11 上海硅酸鹽研究所

最近，中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所研究員朱英杰科研團(tuán)隊(duì)在新型無機(jī)耐火紙研究中取得系列進(jìn)展。該團(tuán)隊(duì)2014年成功制備出高柔韌性、生物相容性好、耐高溫、不燃燒的羥基磷灰石超長納米線耐火紙 (Lu et al., Chemistry-A European Journal, 20, 1242-1246 (2014))，具有良好的應(yīng)用前景，受到國內(nèi)外媒體和學(xué)術(shù)期刊的廣泛關(guān)注和大量報(bào)道。之后，該團(tuán)隊(duì)又取得了一系列研究進(jìn)展。

在作為新型無機(jī)耐火紙構(gòu)建原料的羥基磷灰石超長納米線制備方法探索方面，發(fā)展了一種具有普適性的油酸鈣前驅(qū)體溶劑熱法，采用多種不同的一元醇制備出高長徑比的羥基磷灰石超長納米線，納米線的長度可達(dá)到100 微米以上，最大長度甚至接近1000 微米；相關(guān)研究工作發(fā)表在《國際陶瓷》（Ceramics International, 41, 6098-6102 (2015)）。另外，將油酸鈣前驅(qū)體溶劑熱法擴(kuò)展到多種不同的可溶性磷酸鹽磷源制備出高長徑比的羥基磷灰石超長納米線；相關(guān)研究工作發(fā)表在《材料快報(bào)》（Materials Letters, 144, 135-137 (2015)）。在羥基磷灰石超長納米線放大制備技術(shù)探索方面也取得了良好的研究進(jìn)展，發(fā)展了體積為10升級反應(yīng)釜的制備技術(shù)，并且具有良好的可重復(fù)性。目前正在開展羥基磷灰石超長納米線的低成本制備技術(shù)的探索研究。

通過大量實(shí)驗(yàn)探索，發(fā)展了羥基磷灰石超長納米線漿料的優(yōu)化配方、無機(jī)膠黏劑優(yōu)化配方和耐火紙抄造技術(shù)，所制備羥基磷灰石耐火紙的強(qiáng)度等性能得到明顯提高，耐火紙的尺寸由原來的幾厘米放大到A4尺寸（21厘米×29.7厘米），可直接用于打印機(jī)彩色打印，效果良好。目前，所研發(fā)的羥基磷灰石耐火紙的主要性能指標(biāo)可達(dá)到復(fù)印紙國家標(biāo)準(zhǔn)，可應(yīng)用于書寫、復(fù)印機(jī)、打印機(jī)等特種辦公用紙、書法和繪畫紙、耐高溫標(biāo)簽紙以及檔案等重要文件的長久保存等。

抗菌耐火紙由于其高效抗菌功能具有良好的應(yīng)用前景。紙和紙制品是人們生活和工作中不可缺少的用品，一些使用和交換頻繁的紙張，例如病歷紙、鈔票紙和各種票據(jù)等，細(xì)菌容易附著于紙的表面并通過人群傳播，對人體健康造成嚴(yán)重威脅。另外，重要館藏書籍和文物的保存也需要預(yù)防霉菌。因此，研制新型抗菌無機(jī)耐火紙具有重要的研究意義和實(shí)用價(jià)值。最近，朱英杰團(tuán)隊(duì)發(fā)展了新型抗菌羥基磷灰石耐火紙的制備技術(shù)，通過一步溶劑熱法制備出分散性好、含量可調(diào)控的納米銀復(fù)合羥基磷灰石超長納米線，并成功制備出尺寸和厚度可調(diào)控的新型抗菌羥基磷灰石耐火紙，該紙具有高柔韌性、良好的生物相容性和高效抗菌性能，并且不燃燒和耐高溫。相關(guān)研究結(jié)果受到審稿人的高度評價(jià)，作為封面論文和熱點(diǎn)論文(Hot Paper)發(fā)表在《歐洲化學(xué)》上(Xiong et al., Chemistry-A European Journal, 22, 11224-11231 (2016)) (如圖)。該論文發(fā)表后不久，7月17日ChemistryViews 以Nanowire Paper with Antibacterial Activity 為題對新型抗菌無機(jī)耐火紙的研究工作做了亮點(diǎn)報(bào)道。隨后8月1日，《化學(xué)工程》（Chemical Engineering）期刊以This paper has antibacterial activity 為題對該研究工作也做了亮點(diǎn)報(bào)道。

新型羥基磷灰石耐火紙的發(fā)明專利“高柔韌性耐高溫不燃的羥基磷灰石紙及其制備方法”已經(jīng)獲得授權(quán)(專利號ZL201310687363.2)。

目前，該研究團(tuán)隊(duì)正在重點(diǎn)開展新型無機(jī)耐火紙的應(yīng)用探索，主要研究工作包括特種無機(jī)耐火紙、功能化耐火紙、高效吸附過濾紙、阻燃材料和生物醫(yī)用材料等。