1 納米碳酸鈣的應用
1.1 在橡膠工業中的應用
碳酸鈣是橡膠工業中使用得最早,用量最大的填充劑之一 。納米碳酸鈣不僅具有普通碳酸鈣的性能,而且由于其具有超細、超純、表面改性的特點,因而在橡膠中具有空間立體結構,又具有良好的分散性,可提高材料的補強性能、拉伸性能及抗老化性能。它不僅可作為補強填料單獨使用,還可以根據生產需要與其它填料(炭黑、白炭黑、輕質或重質碳酸鈣、陶土、鈦白粉等)配合使用,起到補強、填充、調色、改善加工工藝和制品性能、降低含膠率或部分取代白炭黑、鈦白粉等價格昂貴的白色填料,從而降低了生產成本。橡膠工業用的納米碳酸鈣產品要求粒子微細化、表面活性化、易分散。
1.2 在造紙中的應用
近年來,隨著造紙工業的發展,在造紙工藝過程由酸性施膠改為中性施膠后,納米碳酸鈣的應用大大增加。目前對納米碳酸鈣的研究證明,加入了碳酸鈣的紙張,紙張的老化現象有明顯的改善,對紫外線具有一定的吸收性,紙張不易發黃,不易發脆,且具有較好的隔離性。碳酸鈣在紙張中可作填料或涂布顏料,它能提高紙的不透明度、增加紙的吸墨性能、使成紙柔軟更有光澤。納米碳酸鈣目前主要應用于女性衛生品、嬰兒尿布、紙巾等中。納米活性碳酸鈣作為造紙填料具有許多優點:①納米碳酸鈣粒度細且均勻,對紙機的磨損小,能使生產的紙制品更加均勻、平整;②納米碳酸鈣的吸油值高,能提高彩色紙的顏料牢固性;③納米碳酸鈣具有較高的蔽光性、高亮度,能提高紙制品的白度和蔽光性;④納米碳酸鈣能夠使造紙廠使用較多的填料而少用紙漿,大幅度地降低生產成本。
1.3 在塑料行業中的應用
納米碳酸鈣廣泛填充在聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、丙烯腈- 丁二烯- 苯乙烯共聚物(ABS)等塑料中。添加納米碳酸鈣可以提高塑料制品尺寸的穩定性、硬度和剛性,可以改善塑料的流變性能,提高塑料制品的耐熱性。然而普通碳酸鈣對塑料只能起到填充劑的作用,其添加或多或少地降低塑料的抗張強度,使塑料伸長率降低,所以用在塑料里面的納米碳酸鈣都需要進行表面活化處理,才能很好地起到功能材料的作用,改善塑料的性能。
1.4 在涂料中的應用
隨著建筑行業和汽車制造業的發展,涂料用碳酸鈣也有了較大幅度的增長。納米碳酸鈣主要應用于水性涂料中。劉亞雄等對納米碳酸鈣在水性涂料中的應用研究表明,納米碳酸鈣填充于水性涂料中,具有白度高、涂膜光滑等優點。納米級碳酸鈣具有空間位阻效應,在制漆中能使配方中密度較大的立德粉懸浮,起防沉降作用。制漆后,漆膜白度增加,光澤度高,而遮蓋力卻不降低,這一性能使其在涂料工業被大量推廣應用。童忠良對納米碳酸鈣在涂料中應用研究表明,納米碳酸鈣用于涂料中可以明顯地改善涂料的性能,尤其是立方體狀、流變性、穩定性的碳酸鈣,可顯著地增強乳膠漆涂料的遮蓋力。納米碳酸鈣作為填料使用,在漆膜中起骨架和對底材的填平作用,使底層漆膜沉積性和滲透性增強。利用其存在的“藍移”現象,將其添加到膠乳中,能對涂料形成屏蔽作用,達到抗紫外老化和防熱老化的目的,增強涂料的隔熱性。另外,用納米碳酸鈣填充涂料可以大大提高其柔韌性、硬度、流平性和光澤度。
1.5 在油墨工業中的應用
納米碳酸鈣在油墨工業中有廣泛的應用,與傳統油墨填料相比,體現出優異的分散性、透明性、優異的油墨吸收性、極好的光澤性和高干燥性。作為樹脂性油墨的填料,與傳統的油墨填料相比,其具有穩定性好、適應性強、光澤度高、不影響印刷油墨的干燥性能等優點,可代替較貴的膠質鈣。用于高檔油墨,可以提高油墨的附著力,減少油墨對機械的磨損,適于高速印刷。用于油墨中的納米碳酸鈣一般要經過活化處理,晶型為球型或立方型最好。
1.6 在日化和醫藥化工行業中的應用
納米碳酸鈣也可作為高檔化妝品、香皂、洗面奶、兒童牙膏等日化產品的填料;在制藥化工中是培養基中的重要成分和鈣源添加劑,在止痛藥和胃藥中也有一定的藥理作用,作為微生物發酵緩沖劑而應用于抗生素的生產。中國是生產和出口普通碳酸鈣的大國,有近200 家碳酸鈣生產廠,但是企業規模較小,生產工藝落后,技術水平低,納米碳酸鈣產量少,而納米碳酸鈣擁有廣泛的應用前景,因此,必須加強研制開發高檔碳酸鈣的力度,發展超細、超純納米碳酸鈣,促進中國橡膠、塑料制品、涂料、油漆等工業的發展。
2 展望
從近幾年來納米碳酸鈣行業發展來看,企業不斷洗牌整合,一些落后和不合理的工藝技術被淘汰;一些不具有原材料或市場優勢的企業最終會關閉或搬遷;一些投資上億元,然而市場卻只有2-3萬噸/年的企業只能等待時間給他評判了。國內現在還沒有出現較大規模的大型企業,市場的集中度不夠,市場中產品混亂、價格惡性競爭無法避免。還要順應市場規律,行業分布在地域性方面得到集中,技術和人才也得到相對集中。
期望行業中出現較大規模的企業,年產量和銷量能達到10-20萬噸,這樣才有實力和國外公司站在同一平臺上競爭,還要加大技術創新的投入,提高企業自身研發和創新力量,使行業的高端技術進入世界領先水平,并在國際高端產品市場占有一席之地。因為當下低碳工業是一種大勢所趨,也是社會發展的必然,所以納米碳酸鈣產業將會順應社會的發展不斷的發展壯大,涉及的應用領域也將不斷拓展。中國的經濟和社會在持續高速發展,工業技術等方面和發達國家之間的差距越來越小, 有足夠的理由認為中國的納米碳酸鈣行業會趕上并趕超世界發達國家。
作者: 關欣 何日梅 張金彥 藍平 廖安平 廣西民族大學化學化工學院
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