⊙ 陈港
陈港博士，教授，博士生导师；主要研究领域：造纸新技术与特种纸以及纸基功能材料。 现任华南理工大学特种纸研究团队首席科学家、特种纸技术创新平台负责人，国家级教学团队首席教授，中国造纸学会理事，中国造纸学会涂布加工纸专业委员会副主任，中国造纸学会纳米纤维素及材料专业委员会委员，广东省造纸学会常务副理事长，广东省特种纸与纸基功能材料工程技术研究中心主任。曾任华南理工大学造纸与环境工程学院、资源科学与造纸工程学院、轻工与食品学院副院长。
30年来一直从事造纸新技术与特种纸、纸基功能材料的研究与开发，包括特种纸新技术、纸基功能材料、纸张涂布技术与理论、多种纤维混合成型机理、纳米纤维素制备及应用、造纸化学品的优化及应用、纸张防伪技术、功能材料在造纸过程的应用等。先后主持和参加国家自然科学基金、国家“973”计划等80多项纵向项目和横向项目。拥有17项发明专利，4项实用新型专利，申请发明专利25项。目前与多家行业龙头企业建立战略合作联盟，其中特种合成纸、烟草薄片、数码相纸、数码喷墨纸、热/水转印纸、超感纸、热敏纸、耐水洗高强纸、超平滑/高光泽纸张、充皮纸、无石棉密封材料、食品包装纸、无纺墙纸、过滤纸等技术成功
产业化。
近几年来，华南理工大学特种纸研究团队在造纸技术、纸基功能材料、涂布新技术和理论等领域均进行了较深入的研究，见图1。此次报告主要包括三部分内容：（1）造纸行业当前面临的挑战；（2）特种纸与纸基功能材料技术发展趋势；（3）最新研发产品与应用案例。
1 造纸行业当前面临的挑战
目前，经济全球化趋势特点越来越明显，宏观经济、贸易争端、气候变化、资源/能源效率、城市化/智能化、数字化及生物经济等方面的发展正在深刻影响着全球的各行各业，而造纸行业也是其中之一，深受影响。从未来十几年全球东西区域主要纸种的发展趋势来看，西部和东部主要纸种的消费量呈现不同的发展趋势，如卫生纸、包装纸，西部区域将呈现稳态且稍有下降的趋势（图2左），而东部区域将有所增长（图2右）。
我国造纸行业近几年来也是面临着各方面的挑战，
如来自环境、能源、原材料、市场、宏观经济、新经济及技术等各方面的影响和挑战，见图3。生态文明建设，严格的环保政策，使造纸行业面临严峻挑战；高质量的纤维原料依靠进口，纤维原料政策和市场波动极大影响了全产业链；减产保价保收益，维持企业生存和发展，可能是未来一段时间纸企特别是大企业的举措。要从根本上破解目前造纸行业面临的困难挑战，发展模式的创新是主要途径之一。只有通过产品、技术和模式创新，才能不断提高产品附加值、提高企业综合竞争力，最终突破现有产业局限。当前正在不断研究的特种纸及纸基功能材料，作为新一代纤维材料，是能有助于突破现有行业发展困局的创新产品。
2 特种纸与纸基功能材料技术发展趋势
所谓特种纸，是指拥有某一特定性能和用途、适合于特定终端使用、批量比较小、附加值比较高的纸种，其特定用途和性能可通过纸张抄造过程采取的特殊工艺、特殊原料，或者是纸张（原纸）经过加工所获得。另外，不同的国家或区域对于特种纸的分类不完全一样。所谓纸基功能材料，是以水为分散介质，短纤维（特别是高性能纤维如芳纶纤维、碳纤维、聚酰亚胺纤维等）为主要原料，经现代造纸工业技术制备的具有特定性能和用途、高附加值的功能材料。未来一段时间，特种纸及纸基功 图1 华南理工大学特种纸团队研究领域
图2 全球东、西区域主要纸种消费量的变化趋势图3 我国造纸行业面临各方面的挑战
能材料的发展方向是材料化和功能化，这也是未来造纸行业所面临的一些问题，对特种纸及纸基功能材料所提出的要求。
举例来说：（1）传统的制浆造纸企业，除了生产纸张和纸浆外，还能生产什么高附加值的产品？纤维材料？过程化学品？功能添加剂？（2）除了满足传统印刷包装外，还需要赋予更好阻隔性能，包括防水、防油、保鲜，
是否能替代塑料用于包装？（3）高平滑/透明纸基材料可否应用于电子印刷及新一代纤维素基电子材料？（4）除了常用的植物纤维，其他的高性能纤维、纳米功能材料等，可否应用于纸基复合材料？（5）数码印刷技术的发展，给纸张提出了何种新的要求?（6）除了微米级纤维，纳米级纤维/材料会给纸张带来何种性能？（7）3D打印时构建新一代纸张材料的手段等。
如何寻特种纸及纸基功能材料的新机遇？这是一个全行业都在探讨的问题。从全球特种纸市场的容量及应用领域来看，2017年全球特种纸的产量为2500万吨，据预计2027年将增加到4000万吨；从全球不
同的区域分布看，欧洲、北美、日本和亚太（除日本）是全球特种纸发展最快的四个地区/国家，其中北美市场价值占据最高份额（见图4）。图5是全球特种纸的应用领域。从应用领域来看，包装、标签和工业三大行业将是未来特种纸市场寻发展新机遇的重要行业。另外，文创行业和建筑行业也将是未来特种纸重点关注的行业。2017年，中国特种纸的产量为670万吨，同比增长5.5%。从全球和中国的特种纸市场发展来看，不管其他纸种的未来发展趋势如何，特种
纸市场依然在逐年同比增长，市场发展潜力较大。
根据中国造纸学会特种纸专业委员会的统计数据看，2017年我国特种纸市场不同纸种的价格有升有降，波动情况见表1。市场价格的波动更有助于我们认清不同特种纸产品的市场需求，并从市场中寻新机遇。日本是特种纸行业产品重要的生产国家，表2列出了日本特种纸生产的主要品种。我们可以通过日本特种纸市场的生产品种，从中发现发展机遇。表3列出了中美贸易战中中方加税清单，我们可以通过贸易争端中纸张产品加税的程度来分析产品的市场容量和机遇。
另外，环保趋势及经济新发展也是特种纸市场寻新机遇的重要切入点。如目前塑料的应用带来的环境问题越来越引起关注，海洋中的塑料垃圾及微粒也在逐渐引起人们的重视，为了减少碳排放和海洋垃圾，欧盟委员会决定向部分一次性塑料制品说“不”，包括塑料棉签、餐具、吸管等。欧盟成员国还不得再免费发放塑料水
表2 日本生产的主要特种纸品种
印刷纸
信息用
纸
包装纸特种纸
特种纸板
薄页印刷纸、字典纸、卷烟用纸、打字纸、圣经纸、特殊印刷纸、彩高级纸、艺术纸、明信片、压封纸、防伪纸热敏纸、偶氮感光纸、O C R纸、无碳复写纸、单面复写纸、热转印纸、输入用纸、静电记录纸、I J用纸、磁性纸、描图纸 夹线牛皮纸、单面光牛皮纸、半透明纸、彩牛皮纸 工业用纸 、壁纸原纸、层压板纸、装饰原纸、电气绝缘纸、格拉辛纸、标签纸、食品用原纸、无尘纸、灭菌纸、不锈钢衬纸、过滤纸、耐油纸、家庭用特种纸、书法用纸、障子纸、油纸、礼品包装纸 粗纸板、彩纸板、防水原纸、石膏板纸、纸管纸、 卷筒包装纸、衬纸
品种
表1 2017年我国特种纸品种价格波动情况
半透明纸、绝缘纸、无纺壁纸、壁纸原纸、育果袋纸、薄页纸、轻型纸、无碳纸、热压垫板纸、离型原纸、胶带原纸、口杯纸、拷贝纸、热转印纸、引线纸、记事原纸、胶水原纸、热敏纸、本热转印纸、水转印原纸、食品包装纸、覆铜板纸、羊皮纸
价格上涨
纸种
价格下降
纸种高透成型纸钢纸
绝缘纸板表层耐磨纸字典纸衬纸防伪纸玻璃衬纸
卷烟纸格拉辛纸装饰纸汽车滤纸不锈钢垫纸
价格有涨有降纸种图4 全球特种纸的市场容量
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图5 全球特种纸市场的应用领域
杯和餐盒，目的是为了减少其流通。为了响应“限塑令”，星巴克和麦当劳各投500万美元，赞助了名为N e x t G e n C u p的一个挑战倡议，旨在邀请社会各界开发能够代替目前市场上一次性杯子的材料和设计，帮助他们变成市场化的解决方案。食品、快餐领域的从业公司纷纷主动或被动地加入到这一环保行动行列，包括麦当劳、星巴克、赛百味、汉堡王和墨西哥风味餐厅Ch ip ot le等均采取了相关措施。而这些行业的变化与要求，也给特种纸市场的发展带来了新机遇，同时特种纸行业便提出了：“纸能代替塑料薄膜吗”这样的行业问题。另外，据据国家邮政
局预计，今年“双11”包裹将超过18.7亿件，比上年同期增长25%，最高日处理量可能达到4.1亿件，比上年增长23.9%！在这样的新经济市场发展背景下，特种纸企业能否从中到发展新机遇，也是我们需要探讨的问题。
3 最新研发产品与应用案例
下面接着介绍近几年来，华南理工大学特种纸团队在特种纸领域内的最新研发成果及应用案例。
案例一：热敏纸
热敏纸是一种表面涂布有热敏涂料，无需油墨，经
表3 中美贸易战中方加税清单
加征关税5%
加征关税10%加征关税20%
加征关税25%
关税加征量222
2233353363373393403502282291882752763123263353373383403413503593643653665027457547557592271
37031010370400904811599148115999481160104816901048189000490700903703201037039010340119904202390042029900480220904806400048114100481159104811609048142000481490004819500048236990490599004907002049081000340111004802201048061000480620004811511085322590
成卷未曝光的感光纸及纸板，宽度>610mm 已曝光未冲洗的摄影硬片、软片，纸、纸板及纺织物，电影胶片除外镀铝的用塑料涂布、浸渍的其他纸及纸板其他用塑料涂布、浸渍的其他纸及纸板用蜡或油等涂布的绝缘纸及纸板小卷（张）热敏转印纸纸床单及类似家庭、卫生、医院用品
指运国流通新发行未使用的印花税票及类似票证：印有邮票或印花税票的纸品；空白支票未曝光的彩摄影用感光纸及纸板，非成卷或宽度≤610mm 未曝光的非彩摄影用感光纸及纸板，非成卷或宽度≤610mm 其他用肥皂及有机表面活性产品，条状、块状或模制形状的，以及用肥皂或洗涤剂浸渍、涂面或包覆的纸、絮胎、毡呢及无纺织物以钢纸或纸板作面的钱包等物品以钢纸或纸板作面的其他容器光敏、热敏、电敏纸、纸板的原纸、板高光泽透明或半透明纸自粘的胶粘纸及纸板绝缘纸及纸板
用蜡或油等涂布的其他纸及纸板用塑料涂面或盖面的壁纸及类似品其他壁纸及类似品；窗用透明纸其他纸包装容器
其他纸或纸板制的盘、碟、盆、杯及类似品其他各种印刷的地图及类似图表钞票
釉转印贴花纸
盥洗用肥皂及有机表面活性产品，条状、块状或模制形状的，以及用肥皂或洗涤剂浸渍、涂面或包覆的纸、絮胎、毡呢及无纺织物照相原纸植物羊皮纸防油纸
漂白的彩相纸用双面涂塑厚纸其他纸介质或塑料介质电容器
关税加征清单
热敏打印机打印后即可显现图文的记录用纸，被广泛用于传真、医疗、商业票券等领域。图6展示了热敏纸的技术优势。图7展示了华南理工大学特种纸团队研究产品与普通产品的对比。
案例二：高性能阻隔纸基材料
图8、图9分别是高性能阻隔纸基材料的结构和未来的应用领域。图10、图11展示了用纳米纤维素作为涂层的产品及其阻隔机理，从图8中可以看出，纳米纤维素对于水蒸气的通过有很好的阻断作用，水蒸气的通过量可以降低40%。目前使用阻隔涂层的技术中，较常运用的是以纳米复合材料作为涂层。图12和图13分别列出了目前阻隔材料的种类及造纸行业常用的涂布手段。
图6 热敏纸的技术优势
图7 华工特种纸团队研究产品与普通产品的对比
图9 阻隔材料的主要应用领域
图8 高性能阻隔纸基材料的结构
图10 纳米纤维素作为涂层的产品
图11 纳米复合材料作为涂层的阻隔机理
图12 阻隔材料分类
生物高分子材料
纸张阻隔
传统阻隔材料新型阻隔材料
纳米复合材料
低成本
多功能性
可再生
高阻隔高分子塑料
蜡
金属
高成本不可再生
不可降解
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