納米碳酸鈣生產(chǎn)和應(yīng)用前景廣泛
納米是長度的計(jì)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(shù)的先河。納米微粒是一種新物態(tài)，是物質(zhì)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(jié)構(gòu)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(yīng)用，納米微粒許多異常性質(zhì)被發(fā)現(xiàn)，這才成為全球科技界和各國政府倍加關(guān)注的熱門領(lǐng)域。納米微粒較常規(guī)的微粒材料具有特異的物理、化學(xué)性能。短短十幾年，它已在國外的機(jī)械、電子、能源、化工、生物、建材、國防等眾多領(lǐng)域中獲得了廣泛的應(yīng)用。
納米技術(shù)是當(dāng)今世界研究和開發(fā)的熱點(diǎn)，但納米技術(shù)和材料在我國尚處在起步階段，大部分成果還停留在實(shí)驗(yàn)室里，可以進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化的只有少數(shù)幾個(gè)品種，納米超細(xì)碳酸鈣就是其中一種。
碳酸鈣因具有材料來源易得、價(jià)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(diǎn)，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(chǎn)工藝的局限，通常碳酸鈣產(chǎn)品粒子都比較粗，比表面積較小，表面缺乏活性，與聚合物復(fù)合往往只起到填充增量的作用，缺乏補(bǔ)強(qiáng)效果，不能充分發(fā)揮其應(yīng)用的作用。
納米級超細(xì)碳酸鈣是80年代發(fā)展起來的一種新型超細(xì)固體材料。粒徑在1-100nm之間，由于納米級碳酸鈣粒子的超細(xì)化，其晶體結(jié)構(gòu)和表面電子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，產(chǎn)生了普通碳酸鈣所不具有量子尺寸效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)和宏觀量子效應(yīng)，在磁性、催化性、光熱阻和熔點(diǎn)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(qiáng)、耐彎曲、抗龜裂性能好，是優(yōu)良的白色補(bǔ)強(qiáng)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(xì)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(bǔ)強(qiáng)作用。粒徑小于20nm的碳酸鈣產(chǎn)品，其補(bǔ)強(qiáng)作用與白炭黑相當(dāng)，粒徑小于80nm的碳酸鈣產(chǎn)品，可用于汽車底盤防石擊涂料。因此，納米級超細(xì)碳酸鈣的研制開發(fā)和應(yīng)用受到國內(nèi)外的關(guān)注。
納米碳酸鈣與普通輕質(zhì)碳酸鈣和普通重質(zhì)碳酸鈣相比具有以下特點(diǎn)：
（1）粒子細(xì)。平均粒徑為40nm，是普通輕質(zhì)碳酸鈣粒徑的數(shù)十分之一；
（2）比表面積大。比普通輕質(zhì)碳酸鈣大近8倍；
（3）粒子晶形為立方體狀，部分連結(jié)成鏈狀，具有類結(jié)構(gòu)性，與紡錘狀的輕質(zhì)碳酸鈣和無規(guī)則狀的重質(zhì)碳酸鈣不同；
（4）表面經(jīng)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(nèi)納米碳酸鈣的研究和生產(chǎn)有較大進(jìn)展。碳酸鈣生產(chǎn)能力已超過10萬t/a的寶興最近推出了3個(gè)碳酸鈣招商項(xiàng)目，其中有2.5萬t/a超細(xì)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(chǎn)，其產(chǎn)品白艷華CC、CCR和DD等已成功也應(yīng)用于橡膠、塑料、油墨、造紙、涂料等行業(yè)。日本在納米級超細(xì)碳酸鈣技術(shù)方面處于國際領(lǐng)先水平，現(xiàn)已有紡錘形、立方形、針形、鏈鎖形等納米級超細(xì)碳酸鈣產(chǎn)品及改性產(chǎn)品50余種。日本應(yīng)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(cè)、樹膠色胎側(cè)、汽車內(nèi)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(dá)100份，相當(dāng)于在混煉膠中所占比例的33%，既可以單獨(dú)使用，也可以通過調(diào)整配方與其它填料并用，達(dá)到補(bǔ)強(qiáng)、增量、調(diào)色、改善加工工藝和制品性能的目的。
國內(nèi)在納米碳酸鈣填充NBR、SBR的應(yīng)用中做了大量工作。證明了納米碳酸鈣應(yīng)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(bǔ)強(qiáng)填料，具有填料大、補(bǔ)強(qiáng)和增白效果好等特點(diǎn)，適宜在淺色橡膠制品中推廣應(yīng)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(jìn)了碳酸鈣的消費(fèi)，特別是生產(chǎn)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(xì)碳酸鈣的市場需求量日益增多。而我國目前納米級超細(xì)碳酸鈣的產(chǎn)量仍低，且產(chǎn)品品種少，滿足不了市場的需求，部分產(chǎn)品還依賴進(jìn)口。
