石墨烯 在造纸行业

事实上，造纸业代表了一个非常广泛和多才多艺的市场，尽管它由于数字媒体的影响及其与塑料的竞争而面临挑战，但其全球产量仍然超过4亿吨，分布在包装和包装，卫生和卫生用途的产品中， 以及用于印刷，书写和印刷的纸张。

“据估计，到2022年底，纸板将占全球纸张产量的三分之二”

另一方面，对创新的持续需求以及对这些产品固有问题（例如易于污染和渗透性）的解决方案的寻求，使得纳米技术仍然是使用不同纳米材料的重要工具，例如纳米晶体和纳米纤维素纤维，二氧化硅纳米颗粒，二氧化钛，二氧化锌以及最近的石墨烯材料，如石墨烯和氧化石墨烯¹目的是设计纳米级构建块，以获得更致密，多孔性更小的网络，除了提高最终产品的质量外，还使其使用多样化。

“纤维素除了是地球上最丰富的天然聚合物之一外，也是造纸工业的主要原料。石墨烯是从石墨中获得的，石墨是一种在墨西哥非常丰富的碳矿物。

石墨烯材料如何使造纸行业受益？

当谈论石墨烯时，主要的参考点是它的强度、不渗透性、柔韧性、导电性、轻度、生物相容性等，所有这些都在一种材料中。鉴于此，重要的是要了解石墨烯材料的行为将取决于石墨烯的类型，功能化和浓度，还取决于每个行业所涉及的过程以及将其组合以转移其性能的材料的性质，因此，没有针对每种使用目的的确切公式， 例如：

机械阻力-在纤维素薄膜的情况下，低至0.5%GO的存在可以显着提高拉伸强度，断裂伸长率和断裂能，分别提高78%、172%和397%，适用于高性能生物塑料薄膜的应用².

抗菌保护-造纸工业感兴趣的好处包括其生物相容性，物理屏障特性和抗菌活性。例如，一项制备含0.05%GO的纸张涂料的研究分别将大肠杆菌和金黄色葡萄球菌等细菌的生长速率降低了73%和53%^3,4。 这是因为GO有助于限制微生物的粘附、复制和渗透。

防紫外线辐射-根据另一份报告，在纤维素薄膜中使用2%GO分别阻挡66.7%和54.2%的UVA和UBV辐射，而不会影响可见光的透射，这是保护和包装材料设计的一个有趣的特性。⁵

阻隔性能-石墨烯材料在其片材之间具有纳米通道，代表了大分子通过的曲折路径，因此因其对液体和气体的高不渗透性以及它们在海水净化，净化甚至海水淡化方面的潜在益处而受到广泛研究。对用于海水淡化的醋酸纤维素（CA）膜进行的研究表明，使用1%GO可以改善形貌、亲水性、孔隙率、粗糙度、机械阻力、热稳定性，因此其操作效率，就像其他类型的膜（如聚砜）一样，其中0.2%的GO浓度足以将其性能提高72%， 在硫酸钠测试中的水流和脱盐方面^6,7.这不仅体现在过滤和/或海水淡化效率上，还体现在这些系统的维护资源和能耗的优化上。

Energeia-Graphenemex®是拉丁美洲设计和开发石墨烯材料应用的领先公司，不断致力于解决石墨烯进入市场面临的障碍，并通过与其他行业的战略联盟，寻求确保这项技术成为不同问题的解决方案。

引用

1. Trache， D.， Thakur， V. K.， & Boukherroub， R. 2020.， 纤维素纳米晶体/石墨烯杂化物——一种有前途的新型材料，用于高级应用。 纳米材料， 10（8）， 1523.
2. M. Akhtari， M. Dehghani-Firouzabadi， M. Aliabadi， M. Arefkhani. 氧化石墨烯纳米颗粒涂料对包装纸强度及其阻隔和抗菌性能的影响. 2019.， 森林与热带森林. 342， 69.
3. 胡伟、彭文、罗文、吕明、李小霞、李东、黄强、范春。 石墨烯基抗菌纸。2010. ACS纳米， 4， 7， 4317–4323
4. 刘旭、张晖、庞坤、段永、张俊杰. 在NaOH/尿素水溶液中制备具有增强紫外线屏蔽和机械性能的氧化石墨烯/纤维素复合薄膜。 2016.， RSC广告， 6， 73358
5. Zhang， X. F.， Song， L.， Wang， Z.， Wang， Y.， Wan， L.， & Yao， J. 2020.， 具有高透明度氧化石墨烯/纤维素复合薄膜，具有紫外线屏蔽性能。国际生物大分子杂志，145，663。
6. S. M. Ghaseminezhad， M. Barikani， M. Salehirad.开发用于海水淡化的氧化石墨烯-醋酸纤维素纳米复合反渗透膜。复合材料B部分：工程。2019.， 161， 15， 320.
7. B.M. Ganesh，Arun M. Isloor，A.F.Ismail.，氧化石墨烯 – 聚砜混合基质膜的增强亲水性和脱盐性研究。海水淡化， 313， 199.