干货 | 一文了解10种造纸用非金属矿物功能材料及其特点！|163

造纸是非金属矿粉体的重要应用领域，其中碳酸钙、滑石、高岭土、硅灰石、膨润土、沸石、海泡石等已成为现代造纸业不可缺少的重要原料和功能材料。

造纸用非金属矿物功能材料是指既能满足造纸生产过程要求，又能使纸制品达到特殊效能的粉体材料，从粉体形状上可分为：球状（长径/短径：1-3）、纤维状（长径/短径：5-100）、层状（长径/短径同时为：1-3和10-50）。

（1）改善纸张性能：利用不同矿物的结构和特性满足不同用途纸张性能的要求；

（2）降低纸张生产成本：利用天然矿物低廉的特性高比例替代天然纤维；

（3）资源保护需要：用非金属矿物功能材料减少天然纤维用量，减缓对森林资源的过度开采等。

1、造纸用非金属矿物功能材料的种类及特点

（1）煅烧高岭土

煅烧高岭土是具有高白度、多孔隙及一定吸附性的造纸用功能材料，根据烧成温度的不同可分为不完全煅烧高岭土（600-800℃）和完全煅烧高岭土（950-1050℃）。前者多用于造纸填料，后者多用于造纸涂布材料。其功能性主要来自于高岭岩（土）焙烧脱水和脱有机质过程，焙烧后结构的多孔性可改善纸张的松厚度、不透明度、吸收油墨性等。

随着对煅烧高岭土特性研究的深入，近年来在造纸业开发出的新用途主要有：

用于热敏记录纸，作为A组分涂料颜料组分能吸附热敏显色剂、无色染料和增感剂在发色时产生的渣粕，提高热记录头的记录适应性、质量、显色相稳定性；
用于涂布涂料可提高涂料保水性和悬浮性；
由于煅烧高岭土对红外线有一定阻隔和抗菌作用，用于地膜纸填料时可保持温度，用于育果袋纸能使果实外观颜色鲜艳，有助于抗菌、保鲜等。

（2）滑石

滑石用于造纸填料和涂料有利于提高纸张涂层平滑度和润滑性，减少润滑剂用量及对平板纸张的粘连，改善压光整饰过程的运转性等。

在造纸中使用滑石可控制浆料和白水中有害阴离子溶解物和胶体物（DCS），成本优于煅烧高岭土、膨润土、硅藻土、沸石等，而滑石对DCS的吸附主要来自其粒子化学结构的特性而非表面的孔隙结构。滑石用于DCS控制能与抄造生产环境相容，不受酸碱度、温度及剪切力变化的影响。

（3）膨润土

膨润土的特殊层状结构使其在造纸业的应用较为广泛，作为微粒助留成分，可提高浆料滤水性能。

作为一种多功能材料，膨润土比表面积大、高分散和触变性等多重性质使其以多种用途应用于造纸工业都能表现出相当多的优越性，如微助留助滤剂、无碳复写纸及热敏记录纸、喷墨打印纸、纸张填料、涂布涂料、施胶剂、黑液处理剂、水净化剂等。

（4）沸石

目前造纸用沸石主要为斜发沸石、丝光沸石、菱沸石和片沸石，因其特有的高孔隙度、吸附性、离子交换性、抗菌性、特殊光泽性（玻璃光泽、丝绢光泽、珍珠光泽）等用于造纸填料、特种涂布涂料和水处理剂等，具体应用在以下方面：

1. 印刷纸填料能赋予纸张较高覆盖性和不透明度，同时由于沸石化学稳定性好、对浆料系统干扰小，适于酸性或碱性造纸，但用于高速纸机填料时因磨耗值较大受一定局限。
2. 水净化剂、脱色剂、助留助滤剂等。
3. 废纸浮选脱墨剂和树脂控制剂能提高纸张白度和改善浮选后白水质量，用于机械浆和涂布配比较高的系统有助于净化白水、降低阴离子沉积物含量。
4. 纸浆漂白催化剂可缩短漂白时间、降低漂白温度和漂白剂用量，并有吸附氯气作用，可减轻对空气的污染。
5. 特种纸涂覆颜料。将微细斜发沸石和丝光沸石与有机涂料、胶料混配涂料涂覆于纸张，其涂层具有耐光、耐热、抗菌和着色性好的特点，与胶体硅颜料混配可制备喷墨打印纸涂料。
6. 特种生活用纸添加剂。沸石可作为有机香精、杀菌剂、除臭剂、保湿剂、阻燃剂载体，将改性后的沸石加入纸浆系统可制造各种具有特殊功能的系列纸制品。
7. 无机或合成纤维改性剂。将沸石粉体与生物胶或粘胶纤维在一定温度下干法混合制得沸石改性剂，用干法或湿法工艺可制成无纺布或无机纸张，能用于特种包装、工业滤材、保温隔热材料等。

（5）硅灰石

硅灰石是性能独特的纤维状矿物，经改性后的硅灰石增加了柔性和亲水性，能提高与植物纤维的亲合力及成纸的强度，在同等纸张强度下改性硅灰石填加量比同等细度滑石和GCC（重质碳酸钙）可增加0.3-1.0倍，并能显著降低浆耗。

硅灰石代替石棉纤维可生产绝缘和包装用耐热纸板和无机过滤纸；酸和有机改性处理的高白度硅灰石粉可用于胶印纸、书写纸、复印纸、白板纸；天然研磨硅灰石粉可用于生产普通书写纸和凸版印刷纸等。

（6）石膏

近年来由于石膏化学合成和矿物转化技术的发展，利用电厂脱硫石膏、磷石膏、天然石膏及陶瓷行业废石膏模等可制成长/径比20-100的石膏晶须。以石膏做为“以矿代木”功能材料替代木纤维在造纸中的添加量可达30%-70%，能克服其他矿物纤维短、易碎裂、留着率低、硬度高等缺陷，可满足高速纸机生产要求，在印刷书写纸和造纸涂料中具有广阔的应用市场。

△石膏晶须

同时，改性生石膏用于造纸填料同滑石、CaCO3比可提高填料保留率、成纸强度、挺度及不透明度；将改性硬石膏用于涂料颜料可提高纸张挺度、白度，改善印刷性能。

（7）蛭石

利用蛭石膨胀后具有的蓬松、低密度、化学性质稳定、隔热、隔音、耐火、耐冷、绝缘、吸水、抗菌、吸附、阳离子交换等特性，可制造多种功能性工业用纸、军工用纸、装饰纸等。

主要应用领域及纸种有：美术工艺包装纸、书皮纸、装饰纸、农业育苗纸、冷冻食品保鲜包装纸、军工用纸、动物衬垫纸、高级环保壁纸、减震衬垫纸板、建筑装饰纸板等，同时还可用于水处理剂（凝结沉淀剂和净化剂）等。

（8）海泡石

海泡石具有极强的吸附性、耐高温（1500-1700℃）性，良好的分散、抗腐蚀、抗辐射、隔热、绝缘等性能，在造纸中用于液体过滤纸、除臭纸、香烟过滤嘴纸、美容化妆纸、卫生巾纸、尿片纸、清洁纸、医疗用纸、耐高温隔热纸、鞭炮纸、阻燃纸、工业密封垫板纸、保鲜纸、农业育苗纸、宠物垫纸、干燥剂包装纸、精密仪器包装纸、绝缘纸、抗氧化防腐包装纸、耐酸碱无机过滤纸等。

（9）凹凸棒石

凹凸棒石是一种链层状结构的含水富镁铝硅酸盐粘土矿物，其在造纸工业的研究和应用主要有：微助留助滤剂；纸张填料可减少白水中DCS含量；改性和提高产品白度技术研究；脱色剂和吸附剂降低废水中悬浮物和胶体量研究；碱法草浆黑液处理，其沉渣可配烧制陶瓷、内燃砖和多孔保温材料；阻燃纸填料；陶瓷纸配料；无机过滤纸填充剂等。

（10）硅藻土

国内造纸业主要利用硅藻土大孔隙度、强吸附、小容重、隔热、吸音、化学稳定、无毒等工艺特性生产液体饮料、制糖、酿酒业用过滤纸和纸板，也用于建筑装饰纸板、蓄电池隔板、高吸水生活用纸、阻燃纸、宠物垫纸、废水净化剂、助凝剂等；经有机改性后还可用于微助留助滤剂等。

（11）其他

水镁石：高纯度水镁石是良好的天然阻燃剂，可用于阻燃纸、耐温隔热纸等。

石墨：可用于阻燃纸、耐高温纸、工业滤纸、育果纸、导电纸、工业包装纸、密封垫纸、绝缘纸、防辐射纸等。

麦饭石：医药食品包装纸填料、纸餐具、液体饮料过滤材料、生物培养纸等。

珍珠岩：保温、隔热、吸音、防火、防冻、防辐射建筑装饰纸板填充剂，也用于壁纸、液体饮料及酿酒纸板、育苗纸制容器、工业滤纸等。

埃洛石：可用于固含量≤58%涂布纸涂料，另外因其磨耗值低，因而可用于高速纸机等。

2、造纸用非金属矿功能材料发展趋势

（1）提高纸张中矿物原料的用量；

（2）扩展矿物材料在非传统涂布或未涂布印刷纸和包装纸中的应用；

（3）充分利用低品质矿物原料；

（4）开发新的功能性非金属矿物品种；

（5）发展和开发新的矿物加工技术，如颜料复合、化学提纯、表面改性技术等，以提高其使用性能和功能特性，提高纸张质量和满足现代高技术用纸需要，获得更好的性价比。

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2018年中国非金属矿产业高峰论坛

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