納米鈣-納米碳酸鈣的生產應用前景廣泛

 

納米是長度的計量單位，為1×10－10m。人工制造納米材料雖然可從幾千年前我國制造炭黑作顏料算起，但納米微粒是德國于1984年首先研制出的，開創(chuàng)了人類利用納米技術的先河。納米微粒是一種新物態(tài)，是物質顆粒直徑小于100nm粉粒集合體，只有在電子顯微鏡下才能觀察到其顆粒形態(tài)。 　　

 

1992年，國際納米結構材料會議定義納米材料為：“兩相材料中一相的任一維尺寸在1-100nm的聚集體”。80年代由于電子能譜和掃描隧道顯微鏡的應用，納米微粒許多異常性質被發(fā)現(xiàn)，這才成為全球科技界和各國政府倍加關注的熱門領域。納米微粒較常規(guī)的微粒材料具有特異的物理、化學性能。短短十幾年，它已在國外的機械、電子、能源、化工、生物、建材、國防等眾多領域中獲得了廣泛的應用。 　　

 

納米技術是當今世界研究和開發(fā)的熱點，但納米技術和材料在我國尚處在起步階段，大部分成果還停留在實驗室里，可以進行產業(yè)化的只有少數幾個品種，納米超細碳酸鈣就是其中一種。 　　

 

碳酸鈣因具有材料來源易得、價格較低、毒性低、污染小、白度較高、填充量大及混煉加工性能好等特點，成為橡膠制品加工中用量最大的淺色填料之一。但由于受自身親水性及傳統(tǒng)生產工藝的局限，通常碳酸鈣產品粒子都比較粗，比表面積較小，表面缺乏活性，與聚合物復合往往只起到填充增量的作用，缺乏補強效果，不能充分發(fā)揮其應用的作用。 　　

 

納米級超細碳酸鈣是80年代發(fā)展起來的一種新型超細固體材料。粒徑在1-100nm之間，由于納米級碳酸鈣粒子的超細化，其晶體結構和表面電子結構發(fā)生變化，產生了普通碳酸鈣所不具有量子尺寸效應、小尺寸效應、表面效應和宏觀量子效應，在磁性、催化性、光熱阻和熔點等方面與常規(guī)材料相比顯示出優(yōu)越的性能。將其填充在橡膠、塑料中能使制品表面光艷、伸長度好、抗張力高、抗撕力強、耐彎曲、抗龜裂性能好，是優(yōu)良的白色補強材料。在高級油墨、涂料中具有良好的光澤、透明、穩(wěn)定、快干等特性。 　　

 

納米級超細碳酸鈣不僅可增容降低成本，用于塑料、橡膠和紙張中，還具有補強作用。粒徑小于20nm的碳酸鈣產品，其補強作用與白炭黑相當，粒徑小于80nm的碳酸鈣產品，可用于汽車底盤防石擊涂料。因此，納米級超細碳酸鈣的研制開發(fā)和應用受到國內外的關注。 　　

 

納米碳酸鈣與普通輕質碳酸鈣和普通重質碳酸鈣相比具有以下特點： 　　

 

（1）粒子細。平均粒徑為40nm，是普通輕質碳酸鈣粒徑的數十分之一； 　　

 

（2）比表面積大。比普通輕質碳酸鈣大近8倍； 　　

 

（3）粒子晶形為立方體狀，部分連結成鏈狀，具有類結構性，與紡錘狀的輕質碳酸鈣和無規(guī)則狀的重質碳酸鈣不同； 　　

 

（4）表面經過活化處理，活化率較高，具有不同的功能和用途； 　　

 

（5）白度較高，適宜作淺色制品，pH值呈弱堿性。 　　

 

目前，國內納米碳酸鈣的研究和生產有較大進展。碳酸鈣生產能力已超過10萬t/a的寶興最近推出了3個碳酸鈣招商項目，其中有2.5萬t/a超細碳酸鈣粉體工程。 　　

　　

 

日本早在四、五十年代就率先將納米級碳酸鈣投入工業(yè)化生產，其產品白艷華CC、CCR和DD等已成功也應用于橡膠、塑料、油墨、造紙、涂料等行業(yè)。日本在納米級超細碳酸鈣技術方面處于國際領先水平，現(xiàn)已有紡錘形、立方形、針形、鏈鎖形等納米級超細碳酸鈣產品及改性產品50余種。日本應用納米碳酸鈣的橡膠制品有：工業(yè)用軸封、汽車橡膠配件、耐油膠管、輸水膠管、白色膠輥、黑色膠輥、靴底、全膠鞋白幫、彩色自行車胎、紅色胎冠、白胎側、樹膠色胎側、汽車內胎（紅色、黑色）自行車胎面等。納米碳酸鈣在配方中的填充量可達100份，相當于在混煉膠中所占比例的33%，既可以單獨使用，也可以通過調整配方與其它填料并用，達到補強、增量、調色、改善加工工藝和制品性能的目的。 　

 

國內在納米碳酸鈣填充NBR、SBR的應用中做了大量工作。證明了納米碳酸鈣應用于中等丙烯腈含量耐油NBR和SSBR的可行性。納米碳酸鈣可以部分或者大部分替代面料黑和白炭黑作補強填料，具有填料大、補強和增白效果好等特點，適宜在淺色橡膠制品中推廣應用。 　　

 

近年來，隨著我國橡膠、塑料制品、造紙、涂料油墨等工業(yè)的迅速發(fā)展，極大地促進了碳酸鈣的消費，特別是生產高級銅板紙、高檔油墨、汽車專用漆（底盤聚酯漆、汽車面漆等）所用的納米級超細碳酸鈣的市場需求量日益增多。而我國目前納米級超細碳酸鈣的產量仍低，且產品品種少，滿足不了市場的需求，部分產品還依賴進口。