中文摘要：

传统的方法制备纳米粒子改性纸张涂料强调通过改善纳米粒子水相分散稳定性来提高纸张涂料性能，进而改善涂布纸的光学性能和印刷适性。但纳米粒子由于表面能高、表面极性强，容易发生团聚，同时与涂料体系中的聚合物胶体相容性差，从而影响涂料性能。本项目以纳米CaCO3改性纸张涂料为研究对象，提出纳米粒子改性纸张涂料的新型制备方法。根据纸张涂料体系中聚合物胶体的表面性质，通过原位乳液聚合，对纳米CaCO3粒子表面进行接枝改性；将接枝改性纳米粒子分散在同为纳米相的胶粘剂中，然后与其它组分混合，制备纳米粒子改性纸张涂料。在此基础上，采用宏观流变性能测试与微观结构观察相结合的手段，系统研究纳米CaCO3粒子对纸张涂料及涂布纸性能的影响，揭示纳米粒子改性纸张涂料性能-涂层结构-涂布纸性能间的内在联系。本项目不仅为制备纳米粒子改性纸张涂料提供了一条崭新的途径，而且为阐明纳米粒子改性纸张涂料的作用机理奠定了理论基础。

结论摘要：

本项目研究了纸张涂料用纳米粒子的表面改性方法，实现了纳米粒子与纸张涂料体系中聚合物胶体的有机复合；建立了纳米粒子改性纸张涂料的新型制备方法，达到了明显改善涂布纸性能的目的。研究内容包括（1）系统研究了硅烷偶联剂KH570改性纳米碳酸钙粒子的反应过程，获得了高分散性的改性纳米粒子，探讨了其表面改性机理。确证了改性剂与纳米碳酸钙表面以化学键合和物理吸附方式相结合；发现碳酸钙微晶纳米化后，其红外特征吸收峰出现蓝移现象，热分解反应表现出反常特性；接触角试验表明，改性纳米粒子表面疏水性得到明显改善。（2）基于原位细乳液聚合方法，系统研究了纳米碳酸钙改性苯丙乳液的制备过程，包括软硬单体的比例、功能单体的用量、乳化剂的选择和用量、纳米碳酸钙的用量等。结果表明，在以下优化条件下，苯乙烯丙烯酸丁酯=1:1，甲基丙烯酸甲酯10%（以单体总用量为基准），纳米碳酸钙1%，十二烷基硫酸钠和烷基酚聚氧乙烯醚的比例为1:2（总量3%），正十六烷0.6%，碳酸氢钠0.5%，在70oC下细乳液聚合反应5h，成功制备了固含量为30%的纳米碳酸钙改性苯丙乳液。结果表明，形成了以纳米碳酸钙为核、聚合物为壳的核壳结构微粒，平均粒径为130nm。另外，纳米碳酸钙改性苯丙乳液表现出良好的钙离子稳定性、机械稳定性、贮存稳定性；而且，与常规苯丙乳液相比，改性苯丙乳液的耐水性提高了48.2%，热分解温度提高了8oC，热稳定性得到了改善。（3）对纳米粒子改性纸张涂料的制备新方法进行了研究。全面探讨了纳米粒子种类、表面性质、加入量及胶黏剂、分散剂、流变助剂等因素对涂料及涂布纸性能的影响。采用宏观流变性能测试与微观结构观察相结合、理论与实验相结合的手段，揭示了纳米粒子改性纸张涂料性能—涂层结构—涂布纸性能间的内在联系，认识了纳米粒子改性纸张涂料的作用机理。该研究在国家自然科学基金的资助下，项目研究和经费使用按照原定的项目计划扎实和很好地执行，圆满完成了预期的项目工作内容，达到了预期目标。依托项目资助，发表了SCI收录论文10篇（其中JCR二区论文4篇），EI收录期刊论文2篇，国际会议论文2篇，参编学术专著1部；申请了国家发明专利5项，已经获得授权2项；培养了7名硕士研究生(3名已毕业）；期间，项目负责人前往加拿大University of New Brunswick进行了一年的学术交流。