纳米碳酸钙范文

纳米碳酸钙范文第1篇

1试验

1.1试剂及仪器试剂:氧化钙、D－葡萄糖酸钠、十二烷基磺酸钠、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、乙醇(以上均为分析纯);二氧化碳气体(工业纯);去离子水(实验室自制)。仪器:数显恒温磁力搅拌器。

1.2试验方法

1.2.1类球状纳米碳酸钙的制备取一定量的CaO粉末置于盛有100mL去离子水的烧杯中，恒温60℃下充分搅拌3h、陈化12h后，加入计量添加剂D－葡萄糖酸钠，于搅拌条件下通入CO2气体，至溶液pH值达到7时停止反应，抽滤、洗涤、60℃下恒温干燥、研磨、100目筛分，得粉末状碳酸钙试样。以碳酸钙的粒径和形貌为参考指标，通过对反应温度、搅拌转速，晶形控制剂用量、Ca(OH)2初始质量分数、CO2气体流速等反应条件的控制，确定类球形纳米碳酸钙最佳的合成工艺条件。

1.2.2类球状纳米碳酸钙的改性以十二烷基磺酸钠为改性剂，采用湿法对制备的碳酸钙进行改性。取一定量的碳酸钙粉末置于盛有100mL去离子水的三口烧瓶中，配成质量分数8%的碳酸钙悬浊液，加入计量改性剂，三口烧瓶置于水浴锅中对其进行改性。改性后抽滤，70℃下烘干，100目筛分，得改性碳酸钙试样。以吸油量为参考指标，通过对改性剂用量、改性温度、改性时间等反应条件的控制，确定类球状纳米碳酸钙最佳改性工艺条件。

1.3试样的分析表征

1.3.1透射电子显微镜(TEM)采用日本Hitachi公司H－800型透射电子显微镜对试样的形貌和分散性进行测定。取试样用乙醇超声分散后，用毛细管滴加到铜网上，红外灯干燥后测试。

1.3.2扫描电子显微镜(SEM)采用日本Hitachi公司SU8020型扫描电子显微镜测定试样的形貌和大小，工作电压7.0kV。试样先平铺于导电胶上，喷金处理后进行试样测定。

1.3.3X射线衍射仪(XRD)利用日本Shimadzu公司D/MAX2500V分析仪对试样进行物相分析，CuKα辐射，Ni滤片，管压40kV，管流200mA。采用阶梯扫描方式，扫描梯度0.02°/min，扫描速率4°/min，扫描范围(2θ)20°～70°，数据采用计算机收集并处理。

1.3.4试样吸油量测定用国标GB19281—2003《碳酸钙分析方法》中碳酸钙吸油量的分析方法对改性后的碳酸钙试样进行吸油量测量。测定方法:称取5g试样，精确至0.01g，置于玻璃板上。将DOP置于50mL滴定管中，并向试样中滴加DOP，在滴加时用调刀不断进行翻动研磨，起初试样呈分散状，后逐渐成团直至全部被DOP所润湿，并形成一整团即为终点。等待5min后读取滴定管的体积数。吸油量以ω3计，数值为每100g碳酸钙吸收DOP的体积(mL)。计算式如下:取平行测定结果的平均值，2次平行测定结果的绝对差值不大于2.0mL。

2结果与讨论

2.1碳化工艺条件

2.1.1碳化温度对碳酸钙形貌的影响固定搅拌转速700r/min，晶形控制剂质量分数1.0%，Ca(OH)2初始质量分数8%，CO2气体流速70mL/min，分别控制碳化温度为40，50，60，70℃。不同碳化温度下制备的碳酸钙形貌如图1所示。由图1可见:碳酸钙的形貌和粒径对温度十分敏感。较低的温度(≤50℃)有利于类球状纳米碳酸钙的制备;较高的温度(＞50℃)难以得到类球形碳酸钙粒子;且随着温度逐渐升高，碳酸钙粒子有向纺锤状过渡的趋势。这可能是由于高温下碳酸钙的成核速率和生长速率均有所提高，但生长速率占主导因素，导致大多数晶粒长大成为纺锤状粒子;而较低的温度能够降低碳酸钙粒子的生长速率，从而使其成核速率占主导因素，最终形成粒径较小形貌均匀的球形碳酸钙粒子。综合考虑，选择最佳碳化温度为50℃。

2.1.2搅拌转速对碳酸钙形貌的影响固定碳化温度50℃，晶形控制剂质量分数1.0%，Ca(OH)2初始质量分数8%，CO2气体流速70mL/min，分别控制搅拌转速400，600，800，1000r/min。不同搅拌转速下制备的碳酸钙形貌如图2所示。由图2可见:搅拌转速对碳酸钙粒子形貌的影响显著。当搅拌转速小于800r/min时，碳酸钙粒子的形貌为典型纺锤状结构。当搅拌转速达到或高于800r/min时，碳酸钙粒子开始由纺锤状过渡为类球状，且颗粒粒径大小均匀，形貌单一。导致这样现象的原因可能是由于搅拌速度过低，最初形成的具有较高表面能的碳酸钙晶核在局部急剧堆积进而相互粘连形成纺锤状结构。当转速达到800r/min时，粒子的形貌呈现类球状，继续增加搅拌转速，粒子的形貌变化不明显。综合考虑，选择最佳的搅拌转速为800r/min。

2.1.3晶形控制剂用量对碳酸钙形貌的影响固定碳化温度50℃，搅拌转速800r/min，Ca(OH)2初始质量分数8%，CO2气体流速70mL/min，分别控制晶形控制剂质量分数为0.5%，1.0%，1.5%，2.0%。不同晶形控制剂质量分数下制备的碳酸钙形貌如图3所示。由图3可见:晶形控制剂质量分数1.5%以下时，碳酸钙粒子的粒径不均匀，形貌不规整;晶形控制剂质量分数达到1.5%时，制备的碳酸钙粒子粒径均匀，形貌单一。这可能是由于D－葡萄糖酸钠用量较小时，液相中葡萄糖酸根离子的量不足以完全结合Ca(OH)2提供的Ca2+离子，导致CO2提供的大部分CO2－3离子不通过置换葡萄糖酸钙中的Ca2+离子而直接与Ca(OH)2提供的Ca2+离子反应，使葡萄糖酸根离子不能起到充分的结晶导向作用;继续增加晶形控制剂质量分数，碳酸钙粒子形貌变化不明显，说明1.5%葡萄糖酸钠量足以提供足够的导向晶核。因此，选择最佳的晶形控制剂质量分数为1.5%。

2.1.4Ca(OH)2初始质量分数对碳酸钙形貌的影响固定碳化温度50℃，搅拌转速800r/min，晶形控制剂质量分数1.5%，CO2气体流速70mL/min，分别控制Ca(OH)2初始质量分数为6%，7%，8%，9%。不同Ca(OH)2初始质量分数所制备的碳酸钙形貌如图4所示。由图4可见:Ca(OH)2初始质量分数较低(＜7%)时，碳酸钙粒子的形貌和粒径分布较为均匀;Ca(OH)2初始质量分数过高(＞7%)时，制备的碳酸钙粒子形貌和粒径逐渐变差，类球状碳酸钙粒子所占比例减小，一部分颗粒由类球状向不规则的块状转变。这可能是因为Ca(OH)2质量分数较低，液相中Ca2+离子浓度和过饱和度均较低，形成的碳酸钙晶核数量相对较少，晶核之间相互碰撞次数受到限制，从而生成的粒子粒径较小;相反，当浓度较大，碳酸钙晶核数量相对增加，碰撞次数也增多，导致碳酸钙粒子长大成为不规则的颗粒。因此，选择7%为最佳的Ca(OH)2初始质量分数。

2.1.5CO2流速对碳酸钙形貌的影响固定碳化温度50℃，搅拌转速800r/min，晶形控制剂质量分数1.5%，Ca(OH)2初始质量分数7%。分别控制CO2气体流速为20，40，60，80mL/min。不同CO2气体流速下制备的碳酸钙形貌如图5所示。由图5可见:当流速较低时(＜60mL/min)，碳酸钙粒子的形貌不一，且粒径大小不均匀;当流速增加到60mL/min时，碳酸钙粒子呈现为类球状，且大小均匀单一;继续增加流速，会使一部分碳酸钙粒子由类球状向其他形态转变，减少类球状粒子的比例。因此，选择60mL/min为最佳流速。

2.2改性工艺条件

2.2.1改性剂用量对类球状纳米碳酸钙吸油量的影响控制改性温度80℃、改性时间60min，分别考察了改性剂质量分数为1.0%，1.5%，2.0%，2.5%，3.0%，3.5%，4.0%时类球状纳米碳酸钙吸油量的变化，结果如图6所示。由图6可见:随着改性剂质量分数的增加，类球状纳米碳酸钙的吸油量呈先逐渐减小后增大的趋势，当改性剂用量为3.5%时，吸油量(按100g计)达到最小值为44.1mL。这是由于随着改性剂用量的增加，碳酸钙表面药剂包覆量也随着增加，碳酸钙的吸油量会降低;继续增加改性剂用量，碳酸钙表面包覆量达到饱和状态时，吸油量不再下降，而且改性剂的增加会使多余的改性剂分子吸附在已经完全改性的碳酸钙表面，使部分碳酸钙表面亲水基团朝外，从而降低了改性效果。因此，选择最佳的改性剂质量分数为3.5%。

2.2.2改性温度对类球状纳米碳酸钙吸油量的影响控制改性剂质量分数3.5%、改性时间60min，分别考察了改性温度为30，40，50，60，70，80，90℃时类球状纳米碳酸钙吸油量的变化，结果如图7所示。由图7可见:在改性温度30～70℃时，类球形纳米碳酸钙的吸油量随着温度升高而逐渐降低;70℃时吸油量(按100g计)最小值达到47.1mL;继续提高温度(＞70℃)，吸油量反而变大。原因可能是温度较高时，十二烷基磺酸根基团在碳酸钙表面的吸附和脱附速率都有所升高，但是脱附速率比吸附速率大，导致十二烷基磺酸根基团发挥不出其最佳的包覆功能。因此，选择70℃为最佳改性温度。

2.2.3改性时间对类球状纳米碳酸钙吸油量的影响控制改性剂质量分数3.5%、改性温度70℃，分别考察了改性时间为30，40，50，60，70，80，90min时类球状纳米碳酸钙吸油量的变化，结果如图8所示。由图8可见:吸油量随着改性时间的增加呈先减小后增大趋势。当改性时间50min时，其吸油量(按100g计)最小为45.1mL。这种现象可能是因为改性时间过短，碳酸钙粒子表面没有达到完全包覆的效果，导致其吸油量较大;改性时间过长，由于机械搅拌原因，使得一些已经在碳酸钙表面发生物理包覆的有机基团脱落，从而导致其吸油量较大。所以，选择50min为最佳改性时间。2.3优化条件下制备的纳米碳酸钙的表征在碳化温度50℃、搅拌转速800r/min、晶形控制剂质量分数1.5%、Ca(OH)2初始质量分数7%、CO2气体流速60mL/min条件下制备的类球状纳米碳酸钙的SEM电镜照片和XRD衍射谱图分别见图9、图10。由图9可见:合成的碳酸钙粒径较为均匀(50～100nm)，为纳米碳酸钙。分散均匀，形貌比较单一，类似球状。由图10可见:图中所有衍射峰均可指标化为方解石型碳酸钙(JCPDS:05－0586)，无明显杂质峰存在，表明制备的试样为纯相方解石型碳酸钙，具有典型的斜方六面体结构。

3结论

a)以D－葡萄糖酸为晶形控制剂，用碳化法成功制备了类球状纳米碳酸钙，考察了碳化温度、晶形控制剂用量等因素对纳米碳酸钙形貌的影响，得到的优化工艺条件为:碳化温度50℃，搅拌转速800r/min，D－葡萄糖酸钠质量分数1.5%，Ca(OH)2初始质量分数7%，CO2流速60mL/min。SEM图片显示试样粒径分布较为均匀(50～100nm)，形貌单一，为类球状。XRD衍射图谱表明:制备试样为纯相方解石型结构碳酸钙。b)对制备的纳米碳酸钙进行了湿法改性，考察了改性剂用量、改性温度、改性时间等因素对纳米碳酸钙吸油量的影响，得到最佳改性工艺条件为:改性剂质量分数3.5%，改性温度70℃，改性时间50min。改性后的类球状纳米碳酸钙吸油量达到国家工业碳酸钙一等品标准(吸油量按100g计小于60mL)。

纳米碳酸钙范文第2篇

【关键词】编织袋生产企业；纳米碳酸钙；填充母料；地位；作用；分析

有效实现纳米碳酸钙填充母料的应用一直都对编织袋生产企业来说有百利而无一害，能够为编织袋生产企业带来丰厚的社会效益以及经济效益，与此同时，还对我国编织袋生产企业不断发展产生更加深远影响和意义。在过去传统的编织袋生产企业里面，有些问题也能够得到体现，基于这些问题之上，我们必须要想要某些行之有效办法，这也就使得我国编织袋生产企业的塑料编织袋生产中纳米碳酸钙填充母料的应用在现代的编织袋生产企业管理过程中得到更加有效地体现，这就要求我们必须要采取一些措施对其进行完善，下面，笔者就对自身多年的工作经验进行总结，对塑料编织袋生产中纳米碳酸钙填充母料的应用进行探讨。

1．塑料编织袋生产中纳米碳酸钙填充母料应用的意义

进行塑料编织袋生产中纳米碳酸钙填充母料的应用对于我国编织袋生产企业实现自身两个转变具有重要的作用和意义，更加能够使得我国编织袋生产企业逐渐走向整个世界，提升编织袋生产企业在国际市场里面的竞争力和知名度，这些都具有不可替代的意义以及十分重要的作用，因此，笔者认为，对塑料编织袋生产中纳米碳酸钙填充母料的应用进行分析和研究是十分必须要也是相当重要的，在我国诸多现代的编织袋生产企业中，塑料编织袋生产中纳米碳酸钙填充母料的应用之间是相互促进缺一不可的，在当前形势下，企业经济得到了不断发展，有效地实施塑料编织袋生产中纳米碳酸钙填充母料的应用是十分必须要的。最终能够促使我国的编织袋生产企业所需物质供应能够更快捷和更高效，编织袋生产企业的生产和经营也更具有保障，从而将采购成本、时间成本以及资金占用成本等诸多成本大大降低，最终使其能够将自身在编织袋生产企业的追求利润最大化过程中重要的地位进行突出的显示。我国当前形势下不仅仅具有广阔市场前景，更加能够长远的发展，但是，塑料编织袋生产中纳米碳酸钙填充母料的应用这一个新领域又不断面临很多新问题等待我们去解决，伴随着我国不断将改革开放深入，我国也加入到了世贸组织里，类似这样的市场经济又为塑料编织袋生产中纳米碳酸钙填充母料的应用带来了全新的机遇。

2.塑料编织袋生产中纳米碳酸钙填充母料应用的地位

塑料编织袋生产中纳米碳酸钙填充母料的应用主要是对范和高效运转进行供应，这一个运转自身就包括对于编织袋生产企业的用料单位进行全程的控制，编织袋生产企业的纳米碳酸钙填充母料的应用需要我们注意以下内容：塑料编织袋生产中纳米碳酸钙填充母料的应用要求我们必须要建立起一个塑料编织袋生产中纳米碳酸钙填充母料应用的模型，进行塑料编织袋生产中纳米碳酸钙填充母料应用主要是对管理方法和思想进行管理，将应用过程中的各个组成的部分都看作是一个密不可分的整体，对于应用实施管理关键就是要规范运作和制约行之有效，将市场机制引进，应用环节的运作办法、效能监察、机制以及业务部门等等这些方面共同组成了塑料编织袋生产中纳米碳酸钙填充母料应用的模型。还要求我们必须要建立起应用制度管理的模型和体系，对基础应用管理进行强化，塑料编织袋生产中纳米碳酸钙填充母料的有序运作能够提高编织袋生产企业的效益，但是，这些都是依靠系统化制度的模型来对其进行保证的。

3.结语

本文中，笔者先分析了塑料编织袋生产中纳米碳酸钙填充母料应用的意义，接着又对塑料编织袋生产中纳米碳酸钙填充母料应用的地位进行了探讨，主要从意义和地位这两个方面对塑料编织袋生产中纳米碳酸钙填充母料的应用分析和探讨。

【参考文献】

［1］N.Sombatsompop,R. Dangtungee.Effect of die design on flow visualization and die swell of NR in a capillary rheometer[J].Journal of Materials Science Letters,2001,20(15).

［2］唐新德,周经纶,王加宁,韩念凤,陆海荣,王寒,陈贯虹,王洪英,冯圣玉.可降解塑料的研究进展[A].2011中国功能材料科技与产业高层论坛论文集（第三卷）[C],2011.

［3］Bartczak Z,Argon AS, Cohen RE, Weinberg M.Toughness mechanism in semi-crystalline polymer blends: II.High-density polyethylene toughened with calcium carbonate filler particles.Polymer,1999,40(9):2347-2365.

纳米碳酸钙范文第3篇

1试验过程

取表面积S为160cm2的样品，按每cm2加1mL食品模拟液，将样品全浸泡于容器内，即浸泡液体积V为160mL。试验分别采用饮用纯净水、4%乙酸液、20%乙醇和正己烷作为模拟液，在20℃，40℃和70℃水浴锅中浸泡，浸泡时间分别为0．5h，1h，2h，4h和6h。后移取50mL浸泡液，蒸干，用1mL硝酸消解残渣，后用饮用纯净水定容至50mL，用火焰原子吸收法测定消解液中钙浓度(C:mg/L)，原子吸收光谱仪工作条件见表1。钙的迁移量W按下式计算。

2试验结果与讨论

2．1纳米碳酸钙分布形态

对纳米碳酸钙保鲜盒进行切割，表面去毛刺，然后利用扫描电镜观察纳米碳酸钙在其中的形态分布，结果发现颗粒常以团聚物形态存在，如图1，产品中纳米颗粒的粒径基本处于10μm级，远远高于纳米碳酸钙原料60nm水平，且极不均匀。分析认为造成颗粒团聚的主要原因是纳米颗粒比表面积大，表面能高，处于能量的不稳定状态，极易通过团聚达到稳定状态，团聚消弱了纳米颗粒填充的增强作用［8］。要得到分散性好、粒径小的填充状态，必须削弱或减小纳米作用能。目前一般采取机械分散法，即通过机械力把颗粒聚团打散，或者通过加入分散剂、干燥处理等方式。另外成分对纳米颗粒的团聚也有一定影响，成分越均匀，纯度越高，团聚的趋势越低。如图2、图3所示，纳米碳酸钙颗粒中镁、铝、硅等杂质，进一步加剧了颗粒团聚趋势。

2．2迁移特性分析

由图4可以看出，在相同温度下，随着浸泡时间延长迁移量有所增加，相同浸泡时间下，浸泡温度升高，迁移量增大。分析认为:纳米碳酸钙填料分散在塑料制品中，两者之间没有紧密的化学结合键，高温、长时间浸泡消弱了两者之间结合力，导致碳酸钙向模拟物迁移趋势增大。图5是纳米碳酸钙在20%乙醇浸泡液中的迁移情况。在相同温度下，随着浸泡时间延长，迁移量缓慢增大，浸泡温度升高，迁移量明显增大。分析认为:温度升高使得乙醇浸泡液浓度升高，乙醇对PP的溶胀作用增强，导致碳酸钙颗粒与塑料之间的结合力减弱，颗粒更易于迁移。纳米碳酸钙在正己烷中的迁移特性与在20%乙醇中类似，如图6所示。浸泡温度偏高时，时间对迁移量的影响较为显著。由图7可见，迁移量随浸泡温度、浸泡时间的增大而增大，但浸泡时间对迁移量的影响较为显著。分析认为:碳酸钙颗粒易溶解于乙酸，属于化学反应，并随着温度升高，时间延长，该溶解反应加剧，表现为迁移量不断增大。由图8可见，在相同温度和时间条件下，4种模拟物中纳米碳酸钙迁移量大小依次为:4%乙酸＞正己烷＞20%乙醇＞水，即酸性食物＞油性食物＞酒类食物＞水性食物。4%乙酸本身对无机填料有溶解作用，且随着温度升高，酸溶反应会更快，所以碳酸钙在酸性模拟物中浓度远远高于其它模拟物;另外根据相似相溶原理，正己烷作为油性模拟物，是有机非极性物质，聚丙烯也为有机非极性材质，两者之间存在溶胀作用，聚丙烯在正己烷溶液中溶胀后，包裹其中的纳米碳酸钙颗粒被释放出来，因此正己烷模拟液中迁移量相对较高。虽然酒精也属于有机物质，但与水一样属于极性物质，碳酸钙溶解能力相对较小。纳米碳酸钙在溶胀或溶解同时，也存在扩散行为，根据扩散的菲克理论，扩散量与温度、时间成正方向关系。

3结束语

综上所述，纳米碳酸钙填料在食品包装产品中易发生团聚，导致纳米颗粒的分散性差;纳米碳酸钙在水性、油性、酸性及酒精类模拟物中均有迁移，并随着温度升高，浸泡时间增大而增大，但迁移特性有所不同，纳米碳酸钙在酸性模拟物中呈现最大迁移量。

纳米碳酸钙范文第4篇

【关键词】纳米碳酸钙；外墙涂料；应用

中图分类号：O434文献标识码： A

一、前言

纳米碳酸钙在各行业都有一定的应用，其中，外墙涂料作业中，纳米碳酸钙也有着广泛的应用，为了提高纳米碳酸钙在外墙施工中的应用效果，必须要分析其应用的方法和要点。

二、纳米碳酸钙概述

纳米碳酸钙是一种附加值很高的专用功能型无机材料,具有低成本、高性能、无毒无味等特点, 作为一种优质填料和白色颜料, 广泛应用于橡胶、塑料、涂料、油墨、造纸、医药等众多领域。采用机械化学合成的纳米碳酸钙商业产品与普通碳酸钙产品相比, 纳米碳酸钙具有粒子细、比表面积大( 可达10~ 70m2 /g)、高表面活化率、高补强性、高白度、触变性好等特点, 是目前能够工业化生产与应用的纳米材料之一, 可取代价格昂贵的白炭黑和钛白粉, 具有广阔的市场前景。

三、纳米材料的特性及应用

纳米材料是指晶体粒径为纳米级的多晶体材料,具有小尺寸与高浓度晶界两个重要特征, 通常大晶体的连续能带分裂成接近分子轨道的能级, 产生了小尺寸的量子隧道效应, 同时由于其高浓度晶界及界面原子受力不均衡性增加产生了界面效应, 这两种效应导致材料在力学性能、磁性能、光学性能、电性能及热力学特征发生突变。

1、纳米材料的光学特性及应用

由于纳米粒子粒径小、表面分散率高, 对不同波长的光线会产生不同的吸收、反射、散射等作用。纳米粒子粒径远远小于可见光的波长( 400 ~ 750nm) , 具有透过作用, 从而保证纳米复合涂层具有较高的透明性。不同粒径的纳米材料对光的散射和反射效应不同, 可产生随入射光角度不同的变色效应。粒度小于300 nm 的纳米材料具有可见光反射和散射能力, 它们在可见光区是透明的, 但对紫外光具有很强的吸收和散射能力。

2、纳米材料的表面活性及应用

纳米材料极大的表面积和近似于大分子水平的粒径决定其具有很高的表面活性。纳米材料高活性的巨大表面积与成膜物和溶剂形成强大的相互作用力。纳米SiO2 以及硅酸盐为主的纳米改性膨润土可极大地改进涂料的流变性, 提高其开罐性能――防沉降和良好的触变性和施工性能――防流挂。随着粒度进入纳米尺度, 材料表面活性中心的增多提高其化学催化和光催化的反应能力, 在紫外线和氧的作用下给予涂层的自清洁能力。表面活性中心与成膜物质的官能团可发生次化学键结合, 极大增加涂层的刚性和强度, 从而改进涂层的耐划伤性。

3、纳米材料的小体积效应及应用

纳米级的颜料和填料可以极大地减少涂料中颜料与成膜物之间的自由体积, 协同得到增强的成膜物质与纳米填料的结合力从而大大提高填充比, 改进涂层的机械强度, 减少毛细管而提高涂层的屏蔽作用。将纳米材料用在底漆中, 可以加固底漆与基层的粘结作用, 底漆微细颗粒渗透到基层中使之连成一个整体, 其机械强度的提高是不言而喻的。纳米级的颜填料与底漆的强作用力及填充效果有助于改进底漆- 涂层的界面结合。

四、实验

1、主要实验原料

纳米CaCO3 粉体: 平均粒径60 nm 左右, 比表面积28。 6 m2 / g , 安徽巢东纳米材料科技有限公司; 乳液: S- 05 纯丙乳液, 江苏南通生达化工有限公司; 钛白: 金红石型R- 902, 美国杜邦公司; 偶联剂、消泡剂、润湿剂和分散剂等: 分别由德国毕克化学公司、江苏常州吉耐助剂有限公司和常州市亚邦亚宇助剂有限公司等提供。

2、 主要实验设备

SFJ- 400 型砂磨、分散、搅拌多用机: 上海现代环境工程技术有限公司; 双槽刮板细度计( 0~25 Lm) : 上海现代环境工程技术有限公司; QXD 型刮板细度计( 0~ 50 Lm) : 天津市建筑仪器试验机公司; FA2004 型电子分析天平: 沈阳龙腾电子仪器有限公司; NDJ- 5S 型旋转粘度计: 上海天平仪器厂。

3、实验方法

(一) 纳米CaCO3 料浆制备

首先将水浴升温至指定温度, 然后把纳米Ca-CO3 粉体按比例加入装有水的锥形瓶中。 将锥形瓶置于水浴中并搅拌悬浮液, 使其达到规定温度。 加入一定量的分散剂, 用高速分散机在规定转速下高速( 6 000~ 8 000 r/ min) 分散一定时间后, 即可制得纳米CaCO3 料浆。

(二) 纳米CaCO3 复合外墙涂料的制备外墙涂料配方见表1。

表1外墙涂料配方

按照涂料配方, 将水加入到制漆釜中, 在搅拌状态( 400~ 1 000 r/ min) 下依次加入分散剂、乙二醇并搅拌均匀; 继续搅拌, 再依次加入纳米CaCO3 料浆和颜填料, 高速( 大于1 400 r/ min) 分散0。 5~ 1。 0 h, 然后在低转速下加入消泡剂、成膜助剂, 搅匀后再加入乳液和增稠剂等, 并在低转速下搅匀, 即可得到纳米CaCO3 复合外墙涂料。

五、实验结果与讨论

1、影响纳米CaCO3 分散效果的因素

纳米材料具有巨大的比表面积和表面能, 在干燥、贮存过程中极易聚集成团, 而团聚的颗粒往往不能发挥出纳米材料独特的性质。 因此, 分散解聚对于纳米材料的应用是非常重要的。 通常, 纳米材料的团聚分为物理吸附和化学聚集。 用适当的方法能使物理吸附的颗粒团解聚, 而化学聚集的颗粒一般难以用物理的方法解聚 。

由于纳米CaCO3 具有很大的表面能, 将其直接加入涂料中很难分散均匀, 故选择先将其分散成纳米浆, 再以浆体的形式加入到涂料中。

为优化出分散工艺条件, 分别考察了不同分散剂及其用量、不同分散时间、不同料浆浓度( 纳米CaCO3 粉体质量占料浆质量的百分数) 、不同温度对纳米CaCO3 分散体系的影响。

（一）料浆浓度的选择

按15%, 20% 和25%这3 种料浆浓度进行试验。 结果发现, 当纳米CaCO3 料浆浓度达25%时,分散筒底部有沉淀, 搅拌机不能正常工作, 负荷过大; 在料浆浓度为20% 时, 搅拌机仍超负荷; 在料浆浓度为15%时, 分散筒底部无沉淀, 搅拌机工作正常。 因此选定纳米CaCO3 料浆浓度为15% 。

（二） 分散剂的选择

根据笔者多年从事乳胶漆科研和生产的经验, 本试验选择了国内外具有代表性的分散剂, 如分散剂DA , 270, 5040, DP- 518, 3204 等, 用于制备纳米CaCO3 料浆, 但效果均不理想, 所得料浆的悬浮性差。 分析其原因, 可能与这些分散剂在粉料颗粒表面仅为物理吸附有关。 要克服纳米材料巨大的表面能, 可能要引入具有化学活性的官能团, 而钛酸酯偶联剂正好具有这样的特性, 它的活性基团具有可设计性, 能针对特定的需要设计出特定的产品, 故本试验选择了钛酸酯偶联剂202 和401 两个品种作为分散剂。 但在试验中发现: 202 不适合于水性体系; 单独用钛酸酯偶联剂401 也难以得到令人满意的料浆。

（三）钛酸酯偶联剂用量的选择

分别按纳米CaCO3 粉体质量的2。 0%, 2。 5% , 3。 0% , 3。 5% 添加钛酸酯偶联剂, 制备料浆, 并观察料浆的沉降情况和有无结底现象。 结果发现, 当钛酸酯偶联剂用量为纳米CaCO3 粉体质量的2。 0% 和2。 5%时, 所制备的料浆沉降快, 无结底现象; 为3。 5% 时, 所制备的料浆有结底现象; 为3。 0% 时, 所制备的料浆沉降较慢, 且无结底现象。 故选定钛酸酯偶联剂的用量为纳米CaCO3 粉体质量的3。 0% 。

2、纳米CaCO3 浆体加入量对涂料性能的影响

根据外墙乳胶漆标准( GB/ T 9755 ) 2001) 要求, 对添加纳米CaCO3 浆体的涂料性能进行了全面检测, 其中的在容器中状态、施工性、涂膜外观、干燥时间、涂料耐冻融性等指标都符合或优于国家标准要求。 考虑到涂料的贮存稳定性和实际应用的需要, 重点考察了纳米CaCO3 浆体加入量( 以质量分数表示) 对涂料的耐沾污性、耐洗刷性、触变性、耐水性、耐碱性和耐老化性的影响。

3、涂层的扫描电镜表征

未添加纳米CaCO3 浆体时颜填料粒子在涂层中分散不均匀, 团聚严重, 且粒子边界较为清晰, 说明颜填料粒子与树脂的相容性较差。 添加纳米CaCO3 浆体后, 颜填料粒子在涂层中分散均匀, 且颗粒与树脂的界面比较模糊, 说明由于其他颜填料粒子吸附了纳米CaCO3 微粒, 使颜填料粒子与树脂具有较好的相容性。

六、结束语

综上所述，纳米碳酸钙应用与外墙涂料中，一定要讲究应用的方法，针对外墙应用的需要选用纳米碳酸钙，进而提高纳米碳酸钙的使用效果，确保纳米碳酸钙的使用符合要求。

【参考文献】

[1]任晓玲,骆振福,吴成宝,杨玉芬,盖国胜.重质碳酸钙的表面改性研究[J].中国矿业大学学报.2011(02)

纳米碳酸钙范文第5篇

关键词：纳米 改性沥青高速剪切 共混体系

中图分类号：TU535 文献标识码： A

引言

纳米材料因其小尺寸效应；量子尺寸效应；宏观量子隧道效应以及表面效应等特殊的性能，对原材料的性能有极大的改善提高，已然成为了世界各国最活跃的研究课题之一。纳米材料在我国发展势头迅猛，形成了以北京上海为核心辐射全中国的基本格局。近年来，纳米材料逐渐开始渗透到交通、水利、土建等工程材料领域。2008年，RILEM国际材料与结构协会专门成立了纳米沥青技术协会，纳米材料已经为沥青改性打开了一道崭新的大门。

材料的选取与加工

纳米材料按维数可以分为：纳米粒子为代表的零维纳米材料；碳纳米管为代表的一维纳米材料；纳米层状硅酸盐为代表的二维纳米材料；智能金属等纳米块体为代表的三维纳米材料四种。在本次研究中，我们选取价格相对低廉的零维活性纳米碳酸钙材料进行改性。

表2.1 A～C改性材料参数

表2.2D改性材料参数

加工方法为取基质沥青质量5%的纳米碳酸钙A、B、C、D四种内掺搅拌，在170℃温度下以5000r/min高速剪切搅拌30min，为避免实验误差，基质沥青在相同的加工条件下制备。

表2.3基质沥青主要技术指标

基质沥青的主要指标

技术指标 单位 基质沥青 规范要求

针入度（25℃，100g，5s） 0.1mm 71 60～80

针入度指数PI / -0.66874 -1.5～+1.0

软化点（环球法） ℃ 50 ≥46

延度 10℃ cm 48 ≥15

15℃ 100 ≥100

密度（15℃） g/cm3 1.036 -

RTFO 质量损失 % 0.08 ±0.8

残留针入度比 % 78.4 ≥61

残留延度(10℃) cm 14 ≥6

针对加工制备好的沥青按现行试验规范进行三大指标实验。针入度实验取三个温度，分别为5℃，15℃，25℃。针入度反映的是沥青在某一特定温度下的粘度特性，软化点反映沥青的高温稳定性，延度用来评价沥青的低温性能。

实验数据及处理

3.1 针入度结果及针入度指数PI

按照规范JTG E20-2011公路工程沥青基沥青混合料试验规程，进行针入度及针入度指数的相关实验，实验数据如表四所示，对实验数据进行线性回归分析，结果如图1所示。将3个或3个以上不同温度条件下测得的针入度值取对数，令y=lgP，x=T,按式lgP=K＋AlgPen×T,进行y=a＋bx一元一次方程的直线回归，求取针入度温度指数AlgPen。PI=(20-500 AlgPen)/(1+50 AlgPen)。

表3.1针入度试验结果

25℃ 15℃ 5℃

基质沥青 71.5 20.9 9.3

A改性沥青 64.1 20.9 9.5

B改性沥青 65.7 19.8 9.2

C改性沥青 63.1 23.1 11.1

D改性沥青 63.2 21.3 7.8

图3.1针入度线性回归分析

图3.2 回归分析结果

由上图可以看出，A、B、C、D及原样沥青的回归分析的针入度温度指数AlgPen分别为0.0414、0.0426、0.0377、0.0455、0.0442。根据公式计算其对应的针入度指数分别为-0.2439、-0.41534、0.398614、-0.83969、-0.66874。其中，C型号纳米碳酸钙改性的沥青PI值最小，其温度敏感性也最小；D型号的温度敏感性最小，因为D型号的改性剂粒径最大，它的加入改变了基质沥青的均质状态，且大粒径在加工过程中也容易沉积在沥青材料底层，会有比较严重的离析现象，所以D试验结果与基质沥青相比，至少PI值差别并不大，没有突出的改性效果。

3.2 软化点试验结果

图3.3软化点试验结果

如图三所示，1、2、3、4、5对应的分别为基质沥青、A改性、B改性、C改性、D改性沥青，可以看出C的软化点最高，为57℃，比基质沥青提高11.8%，改性效果比较明显，其他几种改性剂均提高了沥青的软化点。四种改性剂对软化点的提高都很大，并且相互之间差别并不明显，C改性效果稍微突出一点。

3.3延度的变化

按现行试验规范试验，测得研读数据如图所示，1、2、3、4、5分别代表基质沥青、A改性、B改性、C改性、D改性沥青。试验温度为15℃。沥青的延性表征其受到外力的拉伸作用时抗塑性变形的总能力，延度越大的沥青其柔韧性越强。根据实验结果可知基质沥青的延度最大，因为其为匀相，整体性较强。在掺加纳米碳酸钙改性剂之后，因为纳米粒子粒径小，表面能高，具有一种自发团聚的趋势。这就会一定程度产生一些应力的不均匀，宏观的反应就是一定程度上延度的减小。其中，C改性沥青对延度的影响较小，而B、D改性剂对延度的影响较大，延度减小了50%还多。

图3.4针入度试验结果

3.4 三大指标试验结果分析

由表四以及图一至图四可以看出任意一种纳米材料的加入，都会改变基质沥青的性能，具体说来主要是针入度降低，软化点升高，延度减小。为了选择改性效果最突出的改性剂，依据实验结果分别对各纳米改性沥青排序，结果如表3.2所示。

表3.2各改性剂试验结果对比

试验项目 性能数据结果对比

针入度 C

软化点 C>D=B>A

延度 C>A>D>B

PI C>A>B>D

根据针入度越低，软化点、延度、针入度指数PI越高的原则，由表3.2可以看出，在相同制备工艺，相同掺量条件下制备的纳米改性沥青，C型纳米碳酸钙改性剂改性沥青的综合性能最好，另外几种纳米材料在不同程度上对沥青的性能有所提高，但与C型改性剂改性沥青相比，稍逊一筹。C的改性效果最好，可以作为进一步研究的原料，做更进一步的探讨。

结论

基质沥青的改性研究一直是道路建筑材料研究的重点和难点，改性剂种类繁多，改性工艺各式各样。作为公路从业人员，需要把所做研究与前沿科技结合起来，而纳米材料改性剂，无疑是一个充满潜力的方向。

活性纳米碳酸钙的加入，明显提高了基质沥青的各项性能，针入度降低，软化点升高，改善了基质沥青的高温稳定性。纳米材料之所以具有成为机制沥青改性剂的潜力，是因为其小粒径、大比表面积、强活性及诸如量子尺寸效应等特殊物理性能。但是，纳米材料种类多种多样，不是所有的纳米材料都适合作为基质沥青的改性剂来进行改性。

实验证明C型纳米碳酸钙的改性效果最为明显，明显提高了基质沥青的综合性能尤其是其高温稳定性。可以选择C型材料对其改性机理做进一步深入的研究。

参考文献： 孙璐 王鸿遥等 2012 纳米改性沥青及其路用性能【M】.北京：科学出版社

纳米碳酸钙范文第6篇

关键词：纳米碳酸钙；化学制备方法；应用

纳米碳酸钙是上世纪八十年展起来的新型固体材料，选料为非金属矿石灰石，采用沉淀法合成纳米粉末体的技术来制备纳米材料。随着纳米技术的快速发展，碳酸钙逐步实现了表面改性、结构复杂化以及超细化的发展，应用价值越来越高，在熔点、催化剂、光热组和磁性等方面的优越性日益增强。可以说，纳米碳酸钙产品的应用空间与发展潜力将会越来越大。

一、纳米碳酸钙的化学制备方法

（一）凝胶法

凝胶法主要是以凝胶的一端或两端为依据，让Ca2+和CO32-加以扩散，这样凝胶内部可以生成结晶核，在其位置不变的前提下，能够对晶核的生长与生成进行连续观察，适应于晶体过程的研究。当然对不同的条件加以控制，如添加剂的浓度与种类、pH值、Ca2+和CO32-的浓度、凝胶浓度等，可以得到球霞石型或文石型的碳酸钙。

（二）乳液法

乳液法可以划分为乳状液膜法与微乳液法，其中利用前者来制备纳米CaCO3时，膜溶剂需选用煤油，让司本-80（Span-80）座位流动载体与表面活性剂，这样可以配成水相与油相不相溶的液体混合物，利用电动搅拌器加以搅拌后，这时油相中会分散有微液滴形式Na2CO3水溶液，形成乳液后与Ca（OH）2溶液进行混合搅拌，Ca2+会进入微液滴加以反应，从而生成CaCO3超细颗粒。后者则是在两份完全相同的微乳液中溶入可溶性钙盐与可溶性碳酸盐，在特定情况下混合反应之后，需要对小区域内的晶粒生长与成核进行控制，然后将溶剂与晶粒进行分离，从而得到纳米碳酸钙的颗粒。一般来说，微乳液是由水、油、助表面活性剂、表面活性剂组成的热力学稳定体系。

（三）复分解法

复分解法主要是在一定的工艺情况下，将水溶性碳酸盐与水溶性钙盐进行固-液相反应，制备出纳米碳酸钙产品，以此控制生成碳酸钙的过饱和度以及反应物的温度与浓度，适当加热添加剂则能够获得无定性碳酸钙。如利用此方法制备纳米碳酸钙时，选用碳酸铵与氯化钙作为原料，其化学反应式为：（NH4）2CO3+CaCl2=2NH4Cl+CaCO3，这样可以制备出高白度与高纯度的纳米碳酸钙产品。但是由于碳酸钙中氯离子无法除尽吸附，而在实际生产中采用的倾析法需消耗大量洗涤用水与时间，因此使用范围狭小。

（四）碳化法

采用碳化法碇票改擅滋妓岣剖保需要精心选择石灰石，并对其加以煅烧来获得窑气与氧气；然后消化氧化钙来生成悬浮氢氧化钙，利用高剪切力作用对其进行粉碎，借助多级旋液来分离与去除杂质及颗粒，获得精制氢氧化钙悬浮液；适当加入晶型控制剂与CO2气体，得到晶型碳酸钙浆液，在此基础上通过表面处理、干燥与脱水等手段获取纳米碳酸钙。该方法可分为连续喷雾碳化法与间歇搅拌式碳化法，前者制备的纳米碳酸钙产品具有粒度均匀和细小等特点，平均粒径多为30nm～40nm，微粒晶型可调控，投资与能耗相对较小，产品质量稳定，生产能力大。而后者的搅拌气液具有较大的接触面积，因此产品的粒径分布较为狭窄，反应相对均匀，但是其需要较大的设备投资，操作十分复杂。总而言之，碳化法制备的纳米碳酸钙产品高，具有良好的性价比，在国内外的工业生产中应用较为广泛。

二、纳米碳酸钙的应用

对于纳米碳酸钙而言，其作为一种优质的填料，具有粒子形状可控、成本低、化学性质稳定、易于着色和色白质纯等优势，在橡胶和涂料等工业生产中得到了广泛的应用。首先，涂料工业。纳米碳酸钙多用于水性涂料，以此提高其光泽度、硬度和柔韧性，能够有效防止沉降情况的发生；同时借助其存在的“蓝移”现象，在胶乳中适当添加纳米碳酸钙，可以使涂料形成屏蔽作用，达到防热老化和抗紫外老化的目的。其次，塑料工业。在塑料中应用纳米碳酸钙时，可以改进塑料的散光性与加工性能，提高耐热性与塑料尺寸的刚性、硬度、稳定性，减少产品的成本，促进塑料体积的增加。由于纳米碳酸钙具有较小的粒径，可以在塑料的空隙与气泡中适当填充纳米碳酸钙，确保塑料的均匀性。在聚乙烯中添加纳米碳酸钙，可以在一定程度上增加韧性，因此其在聚丙烯和聚氯乙烯塑料等聚合物中的应用较广。最后，橡胶工业。橡胶中应用纳米碳酸钙，不仅可以具备良好的空间立体结构与分散特性，促进材料补强作用的提升，还可以降低橡胶原料的使用，减少成本，增加制品的体积；同时将其与陶土等填料相互配合使用，能够提高制品的抗张强度与伸性，增强产品质量。硬脂酸及其盐类在增加钙离子与橡胶的表面湿润度、纳米碳酸钙的表面改性等方面发挥着重要的作用。

三、结束语

纳米碳酸钙作为一种新的固体材料，具有优异的性能，将其应用于涂料、塑料和橡胶等领域，将会为工业化生产带来更大的经济效益与生产价值，具有良好的发展前途。随着社会的发展与科技的进步，对纳米碳酸钙功能化与专用化的要求越来越高，需要完善各种制备方法，采用低廉高效的制备方法，制备高品质与高纯度的纳米碳酸钙产品，以此满足不同制品的需求。我们相信，在纳米碳酸钙结晶过程研究不断深入以及制备手段进步的背景下，将会形成完善的结晶理论，实现结合需求来人为设计纳米碳酸钙微观结构的目的。

参考文献：

[1]陈志军，张秋云，坝德伟，马培华.纳米碳酸钙的研究进展[J].广州化工，2010（10）：20-22.

[2]王向科，尹荔松.不同形态纳米碳酸钙制备及应用的研究进展[J].硅酸盐通报，2014（05）：1103-1106.

[3]赵丽娜，孔治国.链状纳米碳酸钙的原位制备及其性能表征[J].化学通报，2012（03）：257-261.

纳米碳酸钙范文第7篇

关键词:碳酸钙 性质 应用

1、前言

碳酸钙广泛存在于自然界中,是最常见的生物矿物质,同时也是目前用途最广泛的化工产品,作为一种性能优良的新型功能性纳米填料,被广泛应用于橡胶、塑料、造纸、纺织、涂料、油墨、日用品、医药等工业中,发挥添加剂和补强剂的作用,不仅可以填充增容、节约母料、降低成本,更能改善制品的表面色泽度,提高产品的综合性能。制备碳酸钙产品的原料主要为石灰石,价廉易得,生产过程工艺简单、能耗低,因此该领域已成为国内外研究开发的热点。

2、碳酸钙的性质及其分类

碳酸钙,一种化学性质比较稳定的微碱性无机化合物,是石灰岩（即石灰石）的主要成分,分子式为CaCO3,分子量为100.09,其中CaO占56.03%,CO2占43.97%。常温下微溶于水（Ksp=2.9×10-9）,溶解度为0.0014,碳酸钙水溶液的pH值为9.5～10.2,空气饱和碳酸钙水溶液的pH值为8.0～8.6。碳酸钙无毒、无刺激性,通常呈白色,相对密度是2.7～2.9。可与强酸发生剧烈反应,产物为水和相应的钙盐（例如CaCl2）同时放出CO2。

碳酸钙结晶形态常见的为四类:方解石、文石、球霰石和无定形碳酸钙。其中热力学最稳定晶型为方解石,是蛋壳以及某些疾病造成的结石的主要成分;稳定性次之的为文石,因密度是四种晶型中最大的,一般当做工业领域中的填料使用;文石和球霰石属于非稳晶态,它们的能量依次降低,溶解度也依次降低;无定形碳酸钙是碳酸钙的初始状态,在其基础上产生晶核,并进一步稳定增长成为无定形碳酸钙或生成其它晶型的晶体。在溶液体系中,通过长时间的放置,文石、球霰石和无定形碳酸钙皆会转变成最稳定的方解石。

根据不同的标准,碳酸钙有多种分类方式。

按照不同的生产工艺分类,分为重质碳酸钙和轻质碳酸钙。轻质碳酸钙（PCC）,简称轻钙,也叫做沉淀碳酸钙,以石灰石为原料,经过煅烧、消化、碳酸化、分离、干燥以及晒分等处理方式后所得到的产品。重质碳酸钙（GCC）,简称重钙,是以天然方解石、大理石、白垩、贝壳或者石灰石等为原料,经机械粉碎及超细研磨等处理手段制取的产品。

按照碳酸钙颗粒粒径分类,分为以下几种:粒径大于5μm的称为微粒碳酸钙,一般做增亮剂使用;粒径在0.1～1μm之间的称为微粉碳酸钙,具有半补强的性质。粒径在0.02～0.1μm范围内的为超细碳酸钙,在制品中具有补强性;低于0.02μm的为超微细碳酸钙,其具有透明或者半透明性。

按照是否经表面处理分类,分为普通碳酸钙和活性碳酸钙。普通碳酸钙是指碳酸钙的颗粒表面未经表面活性剂包覆处理过。此种碳酸钙亲水性较好,在高聚物中的分散性较差,具有较高的表面能,更容易发生团聚。活性碳酸钙,又称为改性碳酸钙,是经表面活性剂包覆处理过的碳酸钙产品,因经过活化处理,碳酸钙表面能相对降低,具备了疏水亲油性,且粒径小、分散性好等特点。

按照碳酸钙的形状分类,常见的形态有立方形、纺锤形、针状、片状、球形、链形、无定形等。不同形态的碳酸钙材料具有不同的功能和各自的应用领域。不同形态碳酸钙的制备也成为开发研究的热点项目。

3、碳酸钙的制备方法

碳酸钙的制备方法可分为物理法和化学法。物理法制备出的称为重质碳酸钙;化学法制备的称为轻质碳酸钙;碳酸钙粒子小于100nm的称为纳米碳酸钙。

物理法,此种方法是指从原材料加工到碳酸钙粒子生产整个制备过程没有发生化学反应。生产过程一般是对碳酸钙含量高的原材料,比如天然石灰石或者白垩石进行机械粉碎从而得到碳酸钙产品。此种方法的缺点是用粉碎机进行物理粉碎以达到1μm以下的程度是非常困难的,只有采用特殊的方法和机械才有可能达到这个尺寸。

化学法包括沉淀反应法和碳化法。沉淀反应法是指水溶性钙盐（比如氯化钙）和水溶性碳酸盐（比如碳酸钠或者碳酸铵）在适宜条件下发生反应制得碳酸钙。这种方法可以通过对反应物浓度和生成的碳酸钙过饱和度进行控制,以及适当的添加剂的加入,从而得到具有球状、粒径极小、比表面积较大并且较高溶解性等特点的无定形碳酸钙。

碳化法是一种制备纳米CaCO3的常用化学法。它是以优质石灰石为原料,通过煅烧,生成CaO和CO2,之后将CaO加水发生消化反应,生成氢氧化钙（Ca(OH)2）乳液。将乳液通入之前煅烧过程产生的CO2气体,再加入适当的晶型控制剂,碳化至终点,得到所需晶型的碳酸钙浆液。随后将浆液进行脱水、干燥、筛分以及表面处理得到纳米碳酸钙。结果表明Ca(OH)2乳液吸收CO2的谈化反应主要在气液膜中进行。

4、碳酸钙工业应用情况

世界范围内碳酸钙的工业化生产最早是在1850年,英国伯明翰公司开始使用氯化钙和碳酸钠为原料生产碳酸钙。1909年日本白石恒二发明石灰乳与CO2反应生成沉淀碳酸钙,1914年采用碳化法将轻质碳酸钙投入工业化生产,之后日本在碳酸钙的科研和生产技术方面一直是国际领先。1927年研制出使用硬脂酸改性的活性碳酸钙,命名为“白艳华”。1933年、1952年、1965年和1983年分别研制出平均粒径在0.02、0.04、0.005μm的超微细碳酸钙,同年研制成功无定形碳酸钙。1992年日本王子制纸株式会社研制出一种生产着色碳酸钙,可应用于造纸填料中,使纸张的着色能力提高,减少了着色工序避免了表里色度差异。

近年国际上碳酸钙的研制和生产发展较快。生产碳酸钙具有能耗小成本低的优点,应用范围越来越广,特别是纳米级碳酸钙的生产和应用带动了橡胶、塑料、造纸以及高档涂料等各领域的发展。在高聚物中所使用无机填料种类的比例发生了变化,碳酸钙的使用量已经占到了无机填料总量的80%,仍呈现出进一步增加的趋势。发达国家基本已经淘汰轻质碳酸钙的生产,美国现仅存两个生产轻质碳酸钙的厂家。国外纳米碳酸钙已经形成大规模的工业化生产,其产品及市场已较为成熟。由于看重纳米碳酸钙在涂料和造纸上的应用,纳米级碳酸钙和活性碳酸钙的产量成倍增长;日本在纳米碳酸钙的生产、新产品开发以及应用方面处于国际领先地位。目前已有纺锤形、立方形、球形、针形、锁链型以及无定形等纳米碳酸钙产品。

我国碳酸钙的生产研究起步较晚,工业化开始于1931年是因橡胶工业兴起。近年来,我国碳酸钙工业迅速发展,已有400多家生产厂,年产量约为300多万吨,普遍应用在橡胶、造纸、塑料、涂料、油墨等二十多个行业。由于生产规模小、消耗指标高,再加上设备老化陈旧、效率低,以及控制手段简陋等原因,产品质量得不到保障,无法满足工业生产的要求。特别是适合于油漆、浅色橡胶塑料、涂料、高档纸业所使用的碳酸钙一直依赖于进口。纳米碳酸钙的生产几乎还是一个空白,只有少量企业借助国外设备或者对原有设备进行改造以生产超细碳酸钙。目前我国的纳米级碳酸钙主要是从日本、台湾、英国等地进口。

现在我国纳米碳酸钙的开发研制和应用方面的技术不断提高,应用领域不断扩大,具有较好的前景。比如印刷油墨市场要求高性能的超细碳酸钙,而且必须经过活化处理,晶型一般为球形或者立方形。因碳酸钙的粒径对于油墨的光泽度和透明度均有重大的影响,若粒径越大,在油墨中分散越不均匀,光泽度就越差,遮盖力越强,从而透明度也越差,油墨的套印性能越不理想。经研究表明初级粒径为20～60nm的立方状碳酸钙经表面处理后,应用于油墨后具有较高的屈服值,可形成具备一定强度的胶质结构。此结构可以控制油墨使其渗入纸张纤维中,使较多的树脂停留在纸张的表面,从而使墨膜光泽度高并且透明性好。

纳米碳酸钙范文第8篇

论文摘要：本文探讨了我国无机填料的生产与应用现状，阐述了我国无机填料工业存在的问题，提出了“提高行业产品品质、增加产品附加值以振兴无机填料工业”的新思路。本文还通过不同材料提升品质前后对复合材料物理性能的变化的实例，论述无机填料品质提升的重要性与可行性。本文最后论述了我国无机填料工业赶超国外先进技术的必须经过的“研、产、用三结合”的途径与方法。

随着橡胶应用领域的扩展，无机填料在橡胶工业中的地位越来越突出。特别是随着现代材料改性技术的发展，很多无机材料被赋予了独特的物理与化学性能，如耐磨性、导电性、导热性、阻燃性、耐腐蚀性、气密性等等。

橡胶工业对被用做填料的矿物无机材料有一定的要求，如颗粒大小，形状和表面性质等。符合这些要求的材料，才能在橡胶工业中发挥应有的作用。

按目前的技术，橡胶中应用的无机填料要求达到如下要求：

1.化学活性不高和橡胶不起化学作用；

2.不影响硫化胶化学性能，即耐侯性、耐酸性、耐碱性和耐水性；

3.不明显降低硫化胶的力学性能；

4.在橡胶中易混入，易分散，可大量填充；

5.价廉易得；

6.粒径细小，一般要求达到150nm以下；

7.粒子表面能被橡胶分子湿润，（这一点可以通过对无机填料的表面改性而得到更好体现）。

目前，在橡胶工业中应用的无机填料，按成份可分为四大类：

1、硅酸盐矿物填料（滑石、高岭土、长石、硅灰石、云母、膨润土、石棉）；

2、碳酸盐填料（石灰石、方解石、白垩、菱镁矿）；

3、硫酸盐矿物填料（重晶石、石膏）；

4、氧化矿物填料（石英、粉石英、硅藻土和金红石）。

高性能的橡胶制品，对矿物无机填料提出了更高的要求。矿物填料仅通过粉碎研磨分级已不能满足使用要求，必须通过表面处理、活化改性等方法，使其提高品级档次，以适应日愈发展的高性能橡胶制品的性能要求。因此，只有作为使用部门的橡胶工业和无机填料生产部门之间的密切合作，才能加快这一适应过程，促进双方共同发展。

一．橡胶工业中无机填料的应用现状

尽管无机填料的品种很多，但真正在橡胶工业中广泛使用的主要也就二种：硅酸盐类与碳酸钙类。（白炭黑虽然也属于无机填料，但它作为与炭黑一起的二大橡胶补强剂之一，已属于一个单独的行业，且该行业不乏强大的资金与技术支持，因此，本文不再对其进行论述）。

硅酸盐类：主要有陶土、滑石粉、云母粉、石棉粉。

陶土：包括高岭土、瓷土、白土、皂土或纯净黏土。是橡胶工业用量最大的矿物填料，用量约占矿物填料总量的59%。其主要成分为氧化铝和氧化硅的结晶化合物。按其粒径大小，陶土可分为：硬质陶土、软质陶土、高级陶土。

硬质陶土：粒径≤2um的占80%以上，≥5um的占4-8%，比表面为22-26m2/g，在橡胶中有半补强作用，能改善硫化胶的力学性能，是目前在橡胶中用量最大的品种。

软质陶土：粒径≤2um的占50-74%，≥5um占8-30%，比表面为9-17m2/g，在橡胶中无补强作用，硫化胶力学性能差。

高级陶土：粒径≤1um，含少量有机物，微量吸湿性。

在橡胶中加入陶土对胶料性能有一些负面的影响：如随着用量增加，硬质陶土可使胶料可塑性下降较大的幅度，软质陶土使胶料可塑性下降较大的幅度略小一点。但两者都能减小收缩率，使表面光滑。随着用量增加，扯断强度、耐磨性、定伸强力均有不同程度的提高，用量为20份最好。伸长率则随用量增加而下降。由于陶土属异轴结晶系，各向异性，耐撕裂性能较差，但用于丁基橡胶却能改善其耐撕裂性能。硬质陶土比软质陶土耐撕裂性能好。由于硬质陶土粒径比软质陶土小，其胶料生热比软质陶土高，胶料的回弹性软质陶土高于硬质陶土，永久变形硬质陶土胶料比软质陶土胶料小，龟裂增长速度硬质陶土胶料比软质陶土胶料慢。

滑石粉：由天然滑石经干法、湿法粉碎或高温煅烧而得，是六方或菱形结晶颗粒，粒径为1.3-149um。其化学组成为水合硅酸镁。用做橡胶填充剂、增容剂、隔离剂及表面处理剂。

硅灰石粉：由天然硅灰石经选矿、粉碎制得，粒径为3.5-75um。其化学成分为偏硅酸钙。用做橡胶填充剂和白色颜料。

云母粉：由天然云母矿石经干法、湿法研磨制得其化学成分为硅酸钾盐。用做橡胶填充增量剂。绢云母有补强效能，可替代部分半补强碳黑使用，还可用做隔离剂。由于它属单斜晶系，其结晶呈薄片状，能提高橡胶的阻尼性能。它有良好的耐热、耐酸性能和电绝缘性能，还有防护紫外线和放射性辐射的功能，可用于特种橡胶制品。

石棉：由天然石棉矿加工制成，其化学组成为含镁、铁、钠的硅酸盐，呈纤维状结晶。它对橡胶有补强作用。突出的优点是隔音、隔热、耐酸、耐碱和绝缘，也可用做隔离剂。

长石粉：由天然花岗岩经浮选，除去二氧化硅、云母后再经研磨制得。其化学成分是无水硅酸铝，随其钠、钾、钙氧化物含量不同分别有钠长石、钾长石、和钙长石，用于胶乳不破坏皂液性质，能防止附聚作用。亦可用做丁苯橡胶和聚氨脂橡胶的填充剂。

煤矸石粉：由天然煤矸石经研磨而得。其化学组成类似高岭土，即为氧化硅和氧化镁的混合物，唯挥发成分高达27%。有半补强效能，俗称硅铝碳黑。易混入橡胶，分散性好，可替代部分碳黑做补强剂使用。

海泡石粉：由天然硅酸镁黏土矿经精选、深加工制得。其化学组成分为氧化硅和氧化镁的水合物，含少量铝和铁氧化物。在浅色橡胶制品中用做补强剂，性能仅次于白碳黑。

凹凸棒土粉：由蒙脱石等硅酸铝镁类矿物精选加工制得。其化学成分为硅、铝氧化物，含少量铁、钙、锰氧化物。白色纤维状结晶，表面有凹凸沟槽，故得此名。是半补强类型填充剂，能使压出压延胶料表面光滑。

碳酸钙类：主要有重质碳酸钙与轻质碳酸钙，是橡胶工业中用量仅次于陶土的矿物材料，其用量约占无机矿物填料总量的27%。

重质碳酸钙：又称重钙粉，是由天然大理石、石灰石、白垩、方解石、白云石或牡蛎、贝壳等

经粉碎、风选到一定细度制得。按粒径大小重钙粉可分为不同的品种，如三飞粉、四飞粉等。重质碳酸钙粒径一般在10um左右。用于橡胶主要起填充增容作用，无补强效能。

轻质碳酸钙：又称轻钙。粒径在0.5-6um之间，经化学沉淀法制得，有微弱的补强效果。轻质碳酸钙按其粒径大小分为普通轻钙、超细碳酸钙、纳米钙，超细碳酸钙、纳米钙粒径在0.01-0.1um之间，有较好的补强效果。

二．我国无机填料品种和产业存在的不足

我国目前的无机填料生产企业多是由原先规模较小的乡镇企业转化而来的民营企业，因此，大多存在规模小、技术弱、创新慢、层次低的通病，而这些不足带来的另一个通病是品种单一，技术含量低，致产品的附加值低。目前在橡胶企业中使用最多的水洗硬质陶土的价格基本上在600元/吨以下。产品的低附加值，致企业无力在产品的技改上加大投入，也缺乏引入高素质人才的热情，使陶土生产企业始终在低水平层次上苦熬日子。而同样的水洗陶土产品，在国外，由于进行了特殊的生产工艺及后续加工，陶土的价格超过3000元/吨，特殊的产品如用作橡胶胶片隔离剂的预处理陶土，售价甚至超过6000元/吨。

反观国内的陶土生产企业，除了行业恶性竞争带来的低附加值、低技术含量，更有假冒、劣质产品充斥市场，更劣化了行业的生存环境。笔者曾在一家有一定规模的民营企业，发现填充了大量砂子的劣质陶土。这些假冒、劣质陶土，不仅损害行业产品信誉，更毒化行业产品的应用市场碳酸钙行业的处境比陶土生产企业略为好一点，但陶土行业存在的“二个通病”同样存在。之所以目前的碳酸钙行业的处境比陶土生产企业强一点，是因为碳酸钙行业还能吃到原先行业中有较高比例的国有企业的甜头，如原先的上海碳酸钙厂、浙江菱湖轻钙厂、黄石碳酸钙厂等一批国有企业，由于技术力量较强，加上行业技术交流多，使碳酸钙行业的技术与国际先进水平的差距在10年以内，典型的例子如日本在70年代中期开发出准纳米轻钙——白艳华-C与白艳华-U产品，上海碳酸钙厂在80年代初也开始生产同类产品“活性轻钙”与“超微细轻质碳酸钙”。但是，随着国有企业的倒闭与转制，行业技术缺乏新鲜血液的补充，行业技术交流名存实亡，我国碳酸钙行业与国外企业特别是与日本的碳酸钙企业的差距迅速拉大，以纳米碳酸钙为例，在日本，纳米碳酸钙在轻产品中的比例已超过70%，而国内的比例还不到5%，而且占有相当比例的国产的纳米钙的品质存在不足，不能与进口产品比较，以致，我国虽然已是轻钙的产量大国，但高端的轻钙产品还是靠进口。

如果我国无机填料生产企业不改变目前的生产与经营模式，继续吝啬资金与技术的投入，继续在低附加值的原始产品上恶性竞争，恐怕永远不会摆脱度日如年的处境。

三．无机填料品质提升途径

无机填料行业只有提升品质、提高产品的附加值，同时，加大科研投入，并与填料的使用部门与科研院所密切合作，开发适销对路的高端产品，才能迎来行业的春天。

在硅酸盐产品品质提升方面，目前国内已有不少新产品的报道，如插层改性纳米蒙脱土、纳米陶土、活性陶土、水溶性陶土等，但大部分的新产品与新技术还深藏在科研院所的闺阁中，不知是科研院所不愿意“抛绣球”还是填料生产企业不愿意接“绣球”，总之，我国在无机填料改性方面的成果很多，但形成生产线的很少。分析其中的原因，不外乎二方面原因：一是新产品或新技术还处于实验室阶段，科研人员未具备进行中试或生产应用的条件与经验，也可能是科研人员缺乏进一步试验的资金或行业支持；二是行业经营者对新产品与新技术的市场前景缺乏信心，也可能是行业的经营者与技术成果的持有者缺失相互沟通的渠道。

最近笔者听到一个令人高兴的消息，由上海琪祥化工与中国矿大合作开发的改性纳米陶土已进入轮胎橡胶领域，仅一个年产150万套轮胎的轮胎厂该产品月用量已超过100吨。该产品的特点是利用纳米陶土本身的层状结构气密性好的特点，进行插层改性后以提高橡胶复合材料的物性。笔者也对该纳米材料进行了用于全钢载重子午胎气密层胶中的试验，的确有在保持物性的前提下能降低成本、提高橡胶气密性的作用。如下是笔者的试验结果：

基本配方：NR，20；BIIR，80；硫磺与促进剂，2；ZnO，3.5；硬脂酸，1.5；碳黑，60；其它，22；填料，变量。

从上述表中可以看到，增用了20份的2#纳米陶土粉，气密层胶的物理机械性能与工艺性能变化很小，完全达到全钢载重子午胎气密层胶的要求，有意义的是，增用了20份纳米陶土粉的气密层胶料老化后性能提高了32%，气密性还略有提高，如将填充的纳米陶土粉换成炭黑或其它填料，则气密层胶的气密性大大降低，这会影响轮胎的使用寿命。

硅酸盐无机填料，同白炭黑一样，因其较强的亲水性，粒子表面能大，在生产过程中，粒子与粒子之间易二次结聚形成更大粒径的粒子，影响其补强性能，同时，填料填充到橡胶中后，填充粒子之间极易形成填料网络，即所谓的“佩恩效应”，从而影响复合材料的综合性能，因此，应对填料进行表面改性，以提高填料粒径的均一性，同时，降低“佩恩效应”。

目前，国内外对无机填料改性关注力度最大的莫过于对蒙脱土的插层改性，几乎国内所有综合性大学的材料学院都有研究人员对其进行专门研究，而中国矿大与北京化工大学似乎还走在了前面，前面提到的强微粉正是矿大的技术成果。

对硅酸盐无机填料的品质提升有二条途径：一是对其纳米化，并用有机材料对其表面改性后再造粒，以防止纳米粒子的二次结聚，同时减少填料使用单位的粉尘污染；二是利用填料本身的结构特点，挖掘其优点，改良其不足。如前述的蒙脱土，其填料最小粒子结构是片层结构，在垂直片层的方向上，有很高的气体通过阻碍性，如能用高聚物对其片层结构进行插层改性，则既利用了其本身的优点又极大地提高了其补强性能，使其利用价值得到质的提升，这也是国内外对其研究热情奇高的原因。

下列表二、表三、表四为纳米高岭土的物理性能与在不同胶种中应用后的性能，读者可以一窥其性能优

纳米高岭土在顺丁橡胶、三元乙丙橡胶和天然橡胶中的补强实验结果说明，纳米高岭土在拉伸强度和定伸强度方面均优于白炭黑，特别是在天然橡胶中，纳米高岭土的拉伸强度比白炭黑高约10MPa。在扯断伸长率和弹性方面，纳米高岭土也均优于白炭黑。在撕裂强度方面，在顺丁橡胶和三元乙丙橡胶中白炭黑优于纳米高岭土，但在天然橡胶中纳米高岭土优于白炭黑。

从上述结果我们可以看到，无机填料高岭土通过品质提升，其性能可以与白炭黑PK，笔者认为，这是无机填料通过品质提升提高其产品附加值的核心所在。

碳酸钙产品的质量提升的难度略小于硅酸盐产品，因为碳酸钙生产基本上为工厂化作业，特别是沉淀法轻质碳酸钙生产，改性与否对其生产成本增加不是很大，产品改性的成本增加主要是改性材料本身的材料成本与附加设备的投资。

但是有二个奇怪现象，一是虽然轻钙产品改性成本比较小，但行业内对产品品质提升的热情似乎不高，据不完全统计，我国08年碳酸钙生产企业达270余家，轻质碳酸钙生产能力超过280万吨/年，附加值相对较高的纳米钙不到10万吨/年，纳米钙占总轻钙产量的比例不到5%，而同期，纳米碳酸钙在日本企业的比例则超过70%。二是性能优异的纳米钙的使用比例在国内不是很高，（欧美等发达国家的纳米钙消费量占全部轻钙产品的60%以上），按08年国内橡胶与塑料消耗量计算，08年消耗的轻钙总量应在300万吨以上，如橡胶制品与塑料制品使用高档轻钙的比例按30%计算，则纳米钙的用量应在90万吨以上，而实际用量（包括进口）还不足25万吨。为什么会造成上述的二个奇怪现象呢？根据笔者对轻钙行业的了解，认为主要有三方面原因：

1.缺少技术支持，得不到国家的科技扶持，企业科技创新的基础十分薄弱。因为目前的碳酸钙生产企业基本上为民营企业，生产企业的技术人员相对而言技术与文化层次比较低，而且，技术人员为了保住自己的技术地位，对技术与经验十分保守，即便是同一企业内的技术人员，相互之间也不愿意交流技术经验与心得，因此，企业的技术人员对新技术与新产品的信息的掌握十分有限，企业科技创新的基础十分薄弱，企业新产品的开发基本上靠老板定，老板本人掌握的科技知识决定了该企业产品的技术含量。

2.新技术、新产品的研发、生产、应用三大块的技术人员不能在利益与目的上串成一根绳，至研发人员不知道要开发什么新产品、要研发什么新技术；生产人员不知道应生产什么适销对路的新产品、不清楚能使用什么既能节省成本又能提高产品质量的新技术，更不了解自己生产的产品对使用该产品的行业有什么不足与技术瓶颈；而产品的应用人员也提不出对轻钙产品进行何种技术改造而能使自己的制品达到提质降耗的目的。三方人员各顾各，缺少技术与信息的互通，使得我国轻钙行业的技术始终落后于国外同行。

3.企业主的质量意识和管理水平还未达到一定的层次。据笔者从事橡胶配方设计与材料改性工作的经验，国内生产的轻钙产品极大部分在品质方面不如日本产的质量好，特别是纳米钙与活性碳酸钙，质量的均一性与日本产品比较存在一个质量上的档次。国产纳米钙与活性碳酸钙的性价比不高，这可能也是目前我国轻钙产品中纳米钙所占比例不高，而进口产品虽然价格昂贵但进口数量还是不断上升的原因。

前面提到，我国碳酸钙产品的质量提升的难度要小于硅酸盐产品，这是因为，在国内，能提供技术支持的部门比较多，如中科院、北京化工大学、天津大学、华东理工大学、华南理工大学等多所大学与研究院能提供技术服务。超级秘书网

对碳酸钙的品质提升，目前主要有产品的纳米化与产品的功能化改性二种途径。

纳米碳酸钙与普通轻钙的价格差距是十分明显的，现在国内普通轻钙的价格在800元/吨以下，而纳米钙的价格则在1600元/吨以上。但国产纳米钙在粒径分布的均一性上存在不足，有相当比例的粒径超过120nm，而这些粒径超过100nm的粒子是造成橡胶制品早期损坏的原因之一，可以说，因为有了这些大粒径的粒子，尽管比例很低，但从理论上说，已不是纳米材料的范畴。这也是国产纳米钙性价比不高的原因碳酸钙产品的功能化改性是指对碳酸钙颗粒的表面进行化学与物理改性，以达到某种功能化的目的。

纳米碳酸钙范文第9篇

碳酸钙作为最大众化的填料而广泛用于多种行业。目前,我国碳酸钙的总产量大约在2000万吨/年。在2005年塑料改性专业委员会上一致公认碳酸钙为环境友好材料,号召大家尽可能多的使用无机粉体材料,它不仅可以降低这些行业原材料的使用量,而且可以降低对环境的污染。2010年5月11日,全国碳酸钙行业科技专家组组长刘树文、中国无机盐工业协会碳酸钙分会会长陶连印等专家在评审会上说,碳酸钙产业是朝阳产业,发展空间很大……

素有碳酸钙领域“老法师”之称的赵学华告诉《中国科技财富》:碳酸钙作为无机粉体材料,具有无毒、无嗅、无味等特点,作为制品的填充剂或改质剂,是一种非常环保的材料,因而被广泛的接受和应用。通过科技创新,拓展碳酸钙的使用范围,增加碳酸钙的使用量对于节能减排,构建和谐社会具有重要意义。

据了解:碳酸钙分为重质碳酸钙和轻质碳酸钙两大类。重质碳酸钙和轻质碳酸钙由于粒径、晶形、界面的性质不同,它所反应的特性也是千差万别,为此也就延伸出活性碳酸钙、造纸用碳酸钙、塑料用碳酸钙、纳米碳酸钙、食用碳酸钙、药用碳酸钙、日用化学用碳酸钙、涂料用碳酸钙等许许多多的不同品种、不同用途的碳酸钙品种。目前市场对碳酸钙的要求越来越高,我国虽有多家科研单位在从事该领域的研究,但远不能满足碳酸钙产业升级的迫切需求。因此早就有专家呼吁,让资深专家牵头龙头企业,建立新的研究机构,通过官、产、研的紧密协作,构建产业创新的重要技术辐射点,从而带动整个行业的快速健康发展。

应用前景广阔

“碳酸钙的应用前景非常广阔。塑料、橡胶、造纸、建材等领域是作为其用量大户还是深具挖潜的空间。”赵学华侃侃而谈,如数家珍。

我国是当今世界上塑料制品的生产和消费大国。目前塑料制品及材料的总产量达7000万吨/年,已成为名副其实的塑料大国。而塑料加工中用量最大的粉体填充料就是碳酸钙,每年用于塑料填充的碳酸钙量约为900―1000万吨。

碳酸钙在塑料制品应用,不但可以较好的改变制品的力学性能,而且又是非常便宜的增量剂,在制品中大量填充碳酸钙,可以节省大量塑料原料;更为重要的是它又是非常环保的材料。上世纪80年代,国外就已经出现了用碳酸钙和塑料生产塑料纸。近几年,我国也已经有了这种塑料纸,称之为石头纸。这种塑料纸实际上就是高填充量碳酸钙的塑料薄膜。用这种塑料薄膜取代纸张,可以节省大量木材,同时又可以回收重复利用。如果废弃在外面,经日光照晒,很容易分解,对环境也不会造成污染。所以加快这种高填充量碳酸钙的塑料薄膜技术的研究开发力度将是一件非常利国利民的好事。

赵学华曾从无机粉体着手研究,历经9个月,170余次试验,终于在薄膜袋中得到了突破,使无机粉体在薄膜中的填充量从原来最多30%,增加到55%以上。

橡胶工业用碳酸钙作为填充增量剂、补强剂,早在18世纪的国外已经大量使用。由于汽车工业的发展,碳酸钙被大量使用于轮胎中。我国1929年开始生产轻质碳酸钙,用于胶鞋、胶管等橡胶制品中。1980年,我国自行研制出的超微细碳酸钙(粒径为10um的纳米碳酸钙)在橡胶中作为补强材料被应用。目前,我国橡胶耗用量达600多万吨/年,耗用碳酸钙达100多万吨。由于橡胶是从橡胶树采集而来的,橡胶树是热带植物,我国只有海南、云南少量种植,远不能满足需求,而绝大部分需要靠进口。

碳酸钙在天然胶、合成胶中填充,可以起到增容,使胶料坚挺,粒径较小的活性钙、超微细碳酸钙(纳米钙)又是较好的补强剂。经试验,碳酸钙经活性助剂表面修饰化处理后,用于橡胶中,其填充量可以提高到原填充量的2-3倍,这样就可以节省大量橡胶。目前,超微细碳酸钙由于颗粒接近于分子、原子尺寸,范德华力和分子间的力使其团聚,很难打开。但是如果将超微细碳酸钙和天然乳胶或合成乳胶合成,制成纳米母胶,这就使超微细碳酸钙所显示的功能大不一样了。这项技术一旦能突破,将使纳米材料在各个领域获得大规模应用,尤其是从节约不可再生的能源和保护环境的角度考虑,摆脱橡胶配合剂对石油资源的依赖,采用碳酸钙来取代以石油为原料的补强剂碳黑是未来的发展方向,碳酸钙前途不可限量。

目前,我国造纸总量约6000万吨/年左右,碳酸钙在造纸中是作为填充剂,每年的需求量约600万吨。由于造纸大量消耗木材,同时又产生大量的三废污染环境,增加纸制品中碳酸钙的填充量是减少木材消耗的最好途径。国内外也都致力于造纸碳酸钙的研究,以提高碳酸钙在纸制品中的填充量。由于碳酸钙是无机矿物,它没有和纸张结合的基础,因此如何将碳酸钙界面进行修饰处理,使其表面接上某种基团,和纸浆纤维能相融也是未来研究的前沿方向。这样不但可以大大的增加碳酸钙的填充量,以减少纸浆的用量,同时也减少了三废排放和木材使用量,保护了环境。

现在我国建筑涂料产量为260万吨/年,需碳酸钙约为80万吨。随着城市化建设和住宅建设的快速发展,需求量每年均以20%的增长速度递增,建筑涂料中的内外墙涂料的品种也在不断更新。随着社会的进步,人们对涂料也提出了新的需求,如要求建筑涂料要抵御墙面裂缝问题,涂料隔热保温等,这些都对碳酸钙提出了新的要求,研究涂料用碳酸钙也是当务之急。

低碳经济之良伴

正如上文所说,碳酸钙作为环境友好材料在各个领域都得到了广泛的应用,它能有效地降低价格昂贵的材料的使用量,尤其是在塑料制品中,由于大量填充了碳酸钙,有效地节省了塑料材料的使用量,降低了制品的成本。如碳酸钙经活性助剂表面修饰处理后,在塑料薄膜中可以添加50%以上,有效地降低塑料的使用量。这种高填充粉体的塑料薄膜不仅制作成本低,而且使用后废弃在外面经太阳照晒后几天就分解了,不会造成环境污染。我国目前塑料制品的产量为7000万吨左右,碳酸钙在塑料制品中的填充量平均每提升1%,就可以节省塑料20万吨左右,按每吨塑料需3吨原油计算,可节省60万吨石油。

又如目前国内外同行都在致力于研究的超微发泡技术,超微发泡技术是将粉体同有机高分子材料之间尚未利用的部分再利用起来。试验发现,可降低制品的密度10―20%。7000万吨塑料制品中如有30%制品,即2000万吨塑料制品,采用此技术,这些制品的密度下降按10%计算,即可节省200万吨塑料,按每吨塑料需3吨原油计算,则每年可节省600万吨石油,这对节能减排的贡献之大也是不容忽视。因此,加强碳酸钙粉体的研究是利国利民的大事。

创新为魂谋发展

发展才是硬道理。40多年来,赵学华每年都要去很多工厂进行技术指导工作。凡是经他指导过的工厂,产品质量、产量都有大幅度的提高,生产成本大幅度下降,经济效益显著提高。平时,无论是来电还是来信咨询技术问题,他总是知无不言,言无不尽,从不保留。“有困难找赵老师”已成为行业内的口头语。几十年的碳酸钙技术生涯使他在业内积累了深厚的人脉,享有很高声誉。

40多年的工作生涯,赵学华还先后研制成制药发酵用碳酸钙、造纸碳酸钙等数十个品种;1979年首创10nm的超微细碳酸钙、20―100nm的超细碳酸钙(即纳米碳酸钙),并获得了轻工业部及上海市橡胶工业公司科技发明奖;并提出晶型、粒径、界面活性作为粉体填料的三大要素,在我国许多大专院校、科研院所和从事粉体生产的单位中引起极大反响。

家住上海的赵学华为何唯独致力与地处西南的云艺钙业有限公司合作进行相关技术的研究与开发?针对记者的提问,赵学华坦率的说出了自已的考量:“云艺钙业是业内的龙头企业之一,交通便利,有专业的现代化厂房及研究场所,有一定的技术积累。更为重要的是公司高层为人不错,有创新的意愿与魄力并能干实事……”

相关资料表示:云艺钙业是一家专业从事碳酸粉体生产的专业厂家,由于地处四川省都江堰市,交通便利,具有较强的辐射作用。公司现生产造纸碳酸钙、活性碳酸钙等十多种不同规格、不同品种的碳酸钙粉体填料。现有生产能力为10万吨/年,产品市场覆盖面广,涉及云南、贵州、四川、重庆、广东、广西、江西、湖南、湖北、陕西、山西、东北地区、西北地区等十多个省市。该公司一向以产品质量第一的宗旨,深受广大用户的欢迎,产品的产量和质量在全行业中也是名列前茅的。

公司总经理苏云刚告诉记者:“随着我国国民经济的飞速发展,造纸、塑料、橡胶、建材等行业对碳酸钙不断提出新的要求,我公司为了满足市场的需求,投入巨资在都江堰市开发区征地82亩新建一生产线,准备以全新的姿态来迎接新时代给我们带来的机遇。”

钙业创新新引擎

创新才能真正赋于生产企业生命力。本着这样的理念,云艺钙业一直重视新技术、新工艺的研究与技术跟踪。近来又投入了300多万元对石灰窑进行了技术改造,实行计算机自行控制,成为了碳酸钙行业内第一个敢吃螃蟹的单位。

近几年,云艺钙业特别注重对新产品的开发研究。造纸用碳酸钙、塑料用轻定量碳酸钙高分子材料,活性碳酸钙用新型助剂等产一系列新型产品的成功面市,不但提高了本公司的经济效益,更重要的是使用户的产品质量得以提高,成本也得到了下降。如塑料用碳酸钙高分子材料的研发成功,应用在PVC制品中不用改变原配方、原工艺。在原有填料量的基础上再增加10―20%,其制品强度不下降,制品比重不增加,这样就使得用户制品的成本下降200-300元/吨,而且减少了PVC的用量。苏云刚总经理颇为兴奋指出:“从塑料用碳酸钙高分子材料开发成功的经验可知,对碳酸钙粉体填料的研发的重要性,尤其是节能减排,降低二氧化碳的排放量,在碳酸钙行业面前的任务很重。市场对我们碳酸钙行业要求越来越高,新的世界形势对我们提出了更高更新的要求。”

人才是产业发展的重要支点。为了适应发展需要,云艺公司上下齐心努力,充分发挥自身的技术力量,还聘请了研究员、博士协助研发碳酸钙新技术,目前已经开发了一些新的产品,也取得了一定的社会效益和经济效益。

“致富思源,富而思进。”云艺钙业并没有沉湎于所取得的成绩。苏总表示:企业作为社会的有机组成,不能忘记自身担负的社会责任。云艺公司地处祖国西部,要为西部腾飞,祖国崛起尽自已的一份责任,做出应有的贡献。为此,他们及时调整思路,在开发区新厂成立粉体填料科技研究所,和国内有关大学、科研院所合作,招聘高级技术人才,聘请一些国内粉体填料的高端科技人员,共同研究开发如超微发泡碳酸钙、透明碳酸钙、新型碳酸钙塑料纸、纳米钙等深具前景的新产品。

挑战总是与机遇并存的。苏云钢表示,现在他们需要研究的课题很多,特别是粉体填料和低碳经济关系的相关课题,这就需要营造良好的环境,提供给科研人员。目前,他们的新厂址已经投入近4000万元建造了一个全新的碳酸钙粉体生产系统,并预留了5000M2空地和9000M2标准厂房做科研试验基地。但科研是一项高投入的事业,仅仅靠这一点是远远不够的,还需要投入几千万才能启动,目前这对他们是有一定困难的。他们坚信:有了赵学华等一批优秀科研人才,有上面领导给予大力支持,他们研究所肯定能办下来,以优异的成果回报社会。

纳米碳酸钙范文第10篇

一、发展现状

××市石灰石资源用于碳酸钙产业发展始于1993年，之前主要用于水泥制造、修路建房。近年来，该市碳酸钙产业得到了较快发展，已成为高安市工业的一大支柱和新兴富民产业。到目前为止，全市拥有碳酸钙企业18家、生产线30条，年产碳酸钙50万吨，占全省产量的40%，为全省最大的碳酸钙生产基地。全市拥有自主品牌10多个，其中，“银象”牌产品获中国知名碳酸钙“十佳品牌”，为江西省著名商标。该市泰华企业跻身于全国碳酸钙行业前10强，排全国第7位，生产的产品白度、纯度居全国同行业前列，享有“中国第一白碳酸钙”的美誉，产品远销上海、江苏、广东、浙江等10多个省市。20xx年，该市碳酸钙全行业上缴税收1000多万元，安排农村富余劳动力就业3000多人，带动1万多户家庭发展致富。

在加快发展的同时，该产业也面临不少问题，主要表现在：

一是产业布局分散。与国内其它碳酸钙主产区相比，高安市碳酸钙产业发展不仅起步较晚，而且布局分散，全市18家碳酸钙企业分散在7个乡镇，既影响土地的综合利用，也不利于环境的综合治理。

二是产品档次较低。企业重技术引进，轻消化吸收，自主创新和产品研发能力不强，低水平重复建设严重，缺乏核心竞争力。除个别企业生产高科技含量、高附加值的纳米碳酸钙外，绝大多数企业主要生产普通轻质碳酸钙，处在价值链的最下游，资源消耗大，产品附加值低，市场竞争力弱。

三是企业规模偏小。大多数企业年产能在3万吨(含3万吨)以下，没有形成规模效应。同时，龙头企业规模相对偏小，无法影响和带动整个产业升级提质，如该市最大的纳米碳酸钙生产企业生产规模仅有5万吨/年，而全球产销最大的纳米碳酸钙企业广东嘉维化工年产碳酸钙33万吨，企业生产规模相差近6倍。

四是配套产业欠缺。碳酸钙用途广泛，市场前景广阔，但该市碳酸钙产业没有向下游延伸发展，以碳酸钙为原辅料的塑料、油漆、橡胶等下游企业还是空白，资源优势没有得到充分转化。

五是环境治理滞后。由于历史原因和环境保护意识的淡薄，该市碳酸钙企业环境污染治理滞后。一方面，矿石开采无序，滥采乱挖，品质较差的矿石遭到遗弃，大量堆放在外，侵蚀了周边林地荒地;另一方面，大部分碳酸钙企业生产污水未经处理就直接排放，对周边水体造成了程度不同的污染。此外，企业生产的废渣、废弃物乱堆乱放，没有得到充分回收和循环利用，既污染环境,又浪费了资源。

二、发展前景及优势

1、从生产产品来看，市场前景广阔。一是应用范围广。碳酸钙根据不同档次、不同用途分为30多个品种，广泛应用于塑料、塑钢、橡胶、电缆、造纸、医药、食品、油漆、化工等10个多个领域。同时，随着绿色环保理念的倡导和纳米技术的不断成熟，碳酸钙产业市场空间必将进一步拓宽。二是用量需求大。据有关资料显示，我国年生产各类碳酸钙1000万吨以上，其中轻钙600万吨，生产量和用量仅次于美国，位居世界第二。近两年来，全国碳酸钙用量以25%的速度递增，高、中档产品供不应求，需要大量进口。三是产品用途多。一方面，添加碳酸钙可改进制品性能。轻质碳酸钙产品能改变制品加工性能和机械性能，增加表面光滑和耐曲挠性;另一方面，增加碳酸钙填充量可大幅降低制品成本。近年来，由于塑料、橡胶制品成本显著上升，提高轻钙的填充量可降低成本，提高效益。

2、从产业发展来看，产业大有可为。发展碳酸钙产业，一是有助于资源转化升值。经过初加工，原材料转化为碳酸钙，产品价值从40元/吨提升到500元/吨，资源优势可迅速转变为经济效益。二是有利于发挥辐射带动作用。高安市引进开发以碳酸钙为原辅材料的塑料、橡胶油漆等下游产业具有得天独厚的条件，尤其是塑管件、塑钢、鞋底等塑料制品，轻钙添加量达15%以上，可大幅降低生产成本，提高经济效益，对吸引相关配套企业落户具有很强的吸引力。此外，随着轻钙主导产品及其塑料等配套产品快速发展，也可带动采掘、运输、餐饮业的同步发展。

3、从高安自身来看，发展优势明显。一是资源优势。全市碳酸钙石资源不仅储量大，而且品位高，已探明的储量达6000万立方米，含钙量高达98.6%以上。随着科学技术的发展、设备的更新，普通石灰石通过筛选提炼也可生产高品质碳酸钙。碳酸钙产业持续发展具有充足的原材料保障。二是产业优势。高安市碳酸钙产业经过10多年的市场摸索，目前已成为该市资源加工业的新兴支柱、 全省碳酸钙产业的特色基地、全国碳酸钙产业的后起之秀，具有较好的发展基础。三是区位优势。320国道横贯东西，赣粤、沪瑞高速公路穿境而过，浙江铁路接轨境内，全省最大的货物编组站正在筹划建设，加上高安市又是全国最大的汽运县市，交通运输十分便利。四是能源优势。煤碳储量丰富，已探明储量10.65亿吨;电力不仅供应充足，而且电价优惠，平均一吨碳酸钙可节约成本13元。

三、加快发展的几点建议

1、以规划为龙头，优化产业布局。加强政府引导，制定科学发展规划，引导企业簇群发展，推动产业链式扩张。一是完善区域规划。以相城为中心，以灰埠、田南、建山为节点，以现有企业为依托，沿黄付公路集中连片开发碳酸钙产业，形成以相城、灰埠、田南为基地，以碳酸钙主导产品为龙头，塑料、橡胶、油漆、化工相关产品配套成龙的产业板块。二是搞好产业规划。立足区位、资源和现有产业基础优势，对主导产业和配套产业进行科学规划，合理布局。相城依托矿产资源以发展普通中、低档轻钙为主，建山依托华明、泰华企业的先进技术和管理以开发高、中档超细钙、纳米钙为主，灰埠、田南承接相城、建山的主导产品以发展塑料、橡胶精细化工等配套产业为主，形成主次分明、相互配套的产业链，为企业发展创造资源、人才、技术共享的良好环境。

2、以技术为支撑,推动产业升级。引导企业加大技术改造力度，推动原材料从初加工向精深加工转变，产品生产从普通轻钙发展到超细钙、纳米钙、功能钙，促进行业生产能力和生产层次质的提升。大力推进产业整合,引进战略投资伙伴，重点引进全国碳酸钙行业前20强企业，通过引大靠强，提高碳酸钙产业的整体实力。着眼做大产业蛋糕，拉长产业链条，依托碳酸钙，吸引塑料、油漆等下游企业落户高安，加快协作产业发展，形成上下衔接、相互配套、紧密协作、充满活力的碳酸钙产业集群。

3、以资源为保障，促进产业持续发展。一是保护资源，规范开采。整顿矿产资源开采秩序，对资源开采实施统一规划、集中管理、持证开采、有序生产，严厉打击无证开采、乱采滥挖行为。二是节约资源，合理使用。根据行业发展需要，实行定额限量生产，保障产业后期发展;提高资源利用率，做到物当其用、物尽其用，对石灰石资源实行多层优选，分类使用，防止碳酸钙石用作水泥石、铺路石，减少资源浪费。三是勘探资源，增强储备。加大资源勘探力度，组织行业企业开展资源勘探活动，增强后备资源贮备。

4、以环保为重点,实行环境综合治理。严把项目引进关，实行环保一票否决，着力引进环保型、科技型、精细化工项目。坚持项目与环保同步设计、同步施工、同步投产，从源头上杜绝污染。督促企业更新设备，改进工艺，节能减排，并对粉尘、废水、废渣进行回收利用、变废为宝，发展循环经济，实现产业可持续发展。