上海硅酸盐所研制出新型“耐火宣纸”

文章来源:上海硅酸盐研究所  |  发布时间:2018-12-26  |  【打印】 【关闭

  

  宣纸是中华文化的瑰宝,迄今已有一千多年的历史。宣纸以安徽泾县青檀皮为原料,采用传统手工工艺抄造而成,具有颜色洁白、纹理细密、质地坚韧、润墨性好、耐老化等优点,享有纸中之王、纸寿千年的美誉。但是,传统宣纸也存在一些问题:例如,由于安徽泾县地理环境的特殊性,所产宣纸原料具有不可替代性,其原料紧缺;宣纸采用手工制作,需要100多个工序,生产周期长达1~2年,使其生产效率低、产量小、成本高;此外,宣纸易燃,历史上有不少艺术作品都因火灾而付之一炬。 

  最近,中国科学院上海硅酸盐研究所朱英杰研究员带领的科研团队,针对传统宣纸存在的问题,以无机纳米材料羟基磷灰石超长纳米线为主要构建材料,成功研制出新型“耐火宣纸,该“耐火宣纸”具有易于书写性,优异的润墨性、抗霉性、耐久性、耐高温性和耐火性等性能。实验结果表明,新型“耐火宣纸白度高(~92%),高于传统宣纸的白度(~70%)。新型“耐火宣纸”比传统宣纸具有更加优越的防霉性能,实验结果表明,多种霉菌在新型“耐火宣纸”上均不能生长。新型“耐火宣纸的使用寿命可达至少3000年,其性能明显优于传统宣纸。加速模拟老化2000年后,新型“耐火宣纸”的白度仍然为91.6%,白度保持率高达99.6%;而传统宣纸加速模拟老化2000年后,其白度只有47%左右,白度保持率较低,只有大约67%。新型“耐火宣纸”加速模拟老化3000年后的白度为86.7%,白度保持率仍高达94.2%;而传统宣纸加速模拟老化3000年后,其白度低于42.5%,白度保持率低于60%。新型“耐火宣纸”加速模拟老化3000年后的白度甚至仍然明显高于没有老化的传统宣纸。在加速模拟老化过程中,新型“耐火宣纸”表现出优异的力学性能,加速模拟老化3000年后,“耐火宣纸”的拉伸强度保持率为81.3%;而相比之下,传统生宣纸加速模拟老化3000年后的拉伸强度保持率仅为38%,传统熟宣纸加速模拟老化3000年后的拉伸强度保持率为52.7%。耐火性能测试表明,传统宣纸在火中仅仅几秒钟就迅速燃烧化为灰烬;而新型“耐火宣纸”具有优异的耐高温和耐火性能,长时间在火中灼烧也不会燃烧并保持完好。此外,新型“耐火宣纸的制备只需34天,制备周期短,制备效率高。新型“耐火宣纸有望作为耐高温、耐火书法绘画纸,应用于保护珍贵的艺术作品和重要文件免于火灾的损毁。相关研究工作发表在美国化学学会期刊ACS Sustainable Chemistry & Engineering (Li-Ying Dong, Ying-Jie Zhu*. Fire-Resistant Inorganic Analogous Xuan Paper with Thousands of YearsSuper-Durability. ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 2018, 6, 1723917251) 

  相关研究工作得到国家自然科学基金等项目的资助。 

新型耐火宣纸具有良好的柔韧性,可以任意卷曲,白度高,生物相容性好,制备过程环境友好

传统宣纸在火中几秒钟即快速燃烧化为灰烬;而新型耐火宣纸”白度高,具有优异的耐高温、耐火性能,长时间在火中灼烧也不会燃烧

新型耐火宣纸”具有独特的润墨性能: (a, d) 传统生宣纸的润墨性能以及水墨在纸表面的接触角; (b, e) 传统熟宣纸的润墨性能以及水墨在其表面的接触角; (c, f) 新型耐火宣纸”的润墨性能以及水墨在其表面的接触角 

通过加速模拟老化方法评估所制备的新型耐火宣纸的白度稳定性,并与传统宣纸做比较: (a) 加速模拟老化至3000年的过程中,三种纸的白度变化; (b) 加速模拟老化至3000年的过程中,三种纸的白度变化曲线图; (c) 加速模拟老化2000年和3000年后,三种纸张的白度和白度保持率