我國是世界上碳酸鈣資源大國和生產(chǎn)大國。碳酸鈣是重要的無機(jī)粉體材料，廣泛用于塑料、橡膠、造紙、涂料、油墨等行業(yè)。近年來，隨著工程技術(shù)的進(jìn)步，使碳酸鈣產(chǎn)品向?qū)I(yè)化、精細(xì)化發(fā)展，這進(jìn)一步拓展了碳酸鈣的應(yīng)用領(lǐng)域，創(chuàng)造了新的市場機(jī)遇。
行業(yè)基本態(tài)勢
目前，我國碳酸鈣工業(yè)總生產(chǎn)能力達(dá)４００萬噸／年，其中沉淀碳酸鈣３００萬噸／年，重質(zhì)研磨碳酸鈣１００萬噸／年。主要集中地區(qū)為河北、山東、江西、安徽、江蘇、上海、浙江、廣西、四川、北京、河南及廣東等省、市、區(qū)（基本以生產(chǎn)能力大小排序），除西藏、新疆和青海以外，包括我國臺(tái)灣省在內(nèi)，每個(gè)省、市、區(qū)都有沉淀碳酸鈣生產(chǎn)廠家。據(jù)統(tǒng)計(jì)，不包括重質(zhì)研磨碳酸鈣在內(nèi)，目前我國各種輕質(zhì)沉淀超細(xì)碳酸鈣生產(chǎn)能力僅占總生產(chǎn)能力的１．０％；各種微細(xì)沉淀碳酸鈣生產(chǎn)能力占總生產(chǎn)能力的１．７％。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，在我國碳酸鈣行業(yè)中，具有一定技術(shù)附加值的沉淀碳酸鈣，在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中僅占７．７％；其中具有高附加價(jià)值的品種更是鳳毛麟角，不足總產(chǎn)能的０．５％。
納米碳酸鈣的特點(diǎn)和應(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)碳酸鈣就是其中之一。
碳酸鈣按平均粒徑可分為５個(gè)粒度等級(jí)：微粒（＞５微米）、微粉（１－５微米）、微細(xì)（０．１５－１微米）、超細(xì)（０．０２－０．１微米）、超微細(xì)（＜０．０２微米）。納米碳酸鈣材料是指顆粒尺寸大小在１－１００微米的超細(xì)粉末碳酸鈣。
由于納米碳酸鈣粒子的超細(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備的量子尺寸效應(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)材料相比顯示出更優(yōu)越的性能。將其填充在橡膠、塑料中能使制品表面光艷、伸長度大、抗張力高、抗撕力強(qiáng)、耐彎曲、龜裂性良好，是優(yōu)良的白色補(bǔ)強(qiáng)性填料。在高級(jí)油墨、涂料中具有良好的光澤、透明、穩(wěn)定、快干等特性。
碳酸鈣是塑料工業(yè)中用量較大的填充劑。碳酸鈣在塑料中可增加塑料體積、降低產(chǎn)品成本，提高塑料的尺寸穩(wěn)定性、硬度和剛性，改善塑料的加工性能、提高耐熱性，改進(jìn)塑料的散光性。塑料行業(yè)要求的碳酸鈣平均粒徑一般在０．１－５微米，納米碳酸鈣主要應(yīng)用于高檔塑料制品。使用納米碳酸鈣都必須經(jīng)過表面改性提高分散性，以提高其與塑料高分子之間的親和力及撕裂強(qiáng)度。例如，用于汽車內(nèi)部密封的ＰＶＣ增塑溶膠加入７０納米的碳酸鈣后，可改善塑料母料的流邊性，提高其成型性。納米碳酸鈣作為廉價(jià)的納米材料，用作塑料填料具有增韌補(bǔ)強(qiáng)的作用，提高塑料的彎曲強(qiáng)度和彎曲彈性模量，熱變形溫度和尺寸穩(wěn)定性，同時(shí)還賦予塑料滯熱性。目前納米碳酸鈣應(yīng)用技術(shù)最成熟的行業(yè)就是塑料工業(yè)。
高功能性納米碳酸鈣用于油墨產(chǎn)品中體現(xiàn)出優(yōu)異的分散性和透明性，極好的光澤和遮蓋力，及優(yōu)異的油墨吸收性和高干燥性。納米碳酸鈣在樹脂型油墨中作油墨填料，除起到一般油墨填料的作用外，與傳統(tǒng)油墨填料相比，還具有以下優(yōu)點(diǎn)：穩(wěn)定性好，光澤度高，不影響印刷油墨的干燥性能，適應(yīng)性強(qiáng)。
造紙業(yè)是納米碳酸鈣最具開發(fā)潛力的市場。納米碳酸鈣目前主要用于特殊紙制品，如女性用衛(wèi)生巾、嬰兒用尿不濕等。納米活性碳酸鈣作為造紙?zhí)盍暇哂幸韵聝?yōu)點(diǎn)：高蔽光性、高亮度，可提高紙制品的白度和蔽光性；高膨脹性，能使造紙廠使用更多的填料而少用紙漿，大幅度降低原料成本；粒度細(xì)小、均勻，對(duì)紙機(jī)的磨損小，并使生產(chǎn)的紙制品更加均勻、平整；吸油值高，能提高彩色紙的顏料牢固性。
納米碳酸鈣在涂料工業(yè)作為顏料填充劑，具有細(xì)膩、均勻、白度高、光學(xué)性能好等優(yōu)點(diǎn)。納米級(jí)超細(xì)碳酸鈣具空間位阻效應(yīng)，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，光澤高，而遮蓋力卻不降低，這一性能使其在涂料工業(yè)被大量推廣應(yīng)用。
碳酸鈣是橡膠工業(yè)中用量最大的填料。橡膠工業(yè)是納米碳酸鈣的主要應(yīng)用市場之一，在日本，占納米碳酸鈣市場銷量的４６．６％。碳酸鈣大量填充在橡膠制品中，可以增加產(chǎn)品的體積，從而節(jié)約昂貴的天然橡膠及合成橡膠，降低橡膠制品的成本。添加納米碳酸鈣的橡膠，其硫化膠伸長率、撕裂性能、壓縮變形和耐屈擾性能，都比添加一般碳酸鈣的高。例如，對(duì)于ＳＢＲ膠料而言，加入用樹脂酸處理的納米碳酸鈣后，橡膠制品撕裂強(qiáng)度提高４倍以上。
納米碳酸鈣在飼料行業(yè)中可作為補(bǔ)鈣劑，增加飼料含鈣量；在化妝品中使用，由于其純度高、白度好、粒度細(xì)，可以替代鈦白粉。
納米碳酸鈣生產(chǎn)情況
目前，納米碳酸鈣的工業(yè)化生產(chǎn)工藝主要有：間歇鼓泡碳化法、連續(xù)噴霧多段碳化法、超重力反應(yīng)結(jié)晶法。
在濕法碳酸鈣的生產(chǎn)中，大多數(shù)采用傳統(tǒng)的間歇鼓泡碳化法。生產(chǎn)納米級(jí)超細(xì)碳酸鈣是在生產(chǎn)輕質(zhì)碳酸鈣的基礎(chǔ)上，改變碳化工藝（加入添加劑，即結(jié)晶控制劑）控制晶型和粒徑，沉淀后經(jīng)分離、干燥、粉碎、包裝，制得不同晶型、大小均勻的納米級(jí)碳酸鈣。這種工藝投資少、操作簡單；但生產(chǎn)效率低，氣液接觸差，碳化時(shí)間長。工藝上對(duì)碳酸鈣晶體不易控制，產(chǎn)品一次成形顆粒大、粒徑粗且不均勻，還易在反應(yīng)中產(chǎn)生包裹現(xiàn)象，最終導(dǎo)致產(chǎn)品返堿，影響產(chǎn)品的質(zhì)量。
與間歇碳化法相比，連續(xù)噴霧多段碳化法適應(yīng)于規(guī)模化生產(chǎn)，生產(chǎn)能力大且生產(chǎn)效率高，碳化時(shí)間短，產(chǎn)品晶型、粒度容易控制，可制得優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定的納米碳酸鈣產(chǎn)品。
超重力技術(shù)起源于１９７６年的太空試驗(yàn)。在太空微重力狀態(tài)下，物料分離操作無法完成，從而引起超重力技術(shù)的研發(fā)，并在２０世紀(jì)８０年代得到充分發(fā)展。超重力技術(shù)產(chǎn)生的離心加速度不僅可以比重力加速度大２－３個(gè)數(shù)量級(jí)，而且可以調(diào)節(jié)。將超重力技術(shù)應(yīng)用于納米碳酸鈣的生產(chǎn)使這一生產(chǎn)過程發(fā)生了革命性的變化。高速旋轉(zhuǎn)的填料將氫氧化鈣溶液剪切成微細(xì)的液滴、液絲和液膜，強(qiáng)大離心力使碳酸鈣微粒一旦形成就迅速脫離氫氧化鈣溶液，無法繼續(xù)長大，同時(shí)氫氧化鈣溶液和二氧化碳?xì)怏w的接觸面積大大增加并迅速更新，使反應(yīng)速度大大提高。所以超重力技術(shù)生產(chǎn)納米碳酸鈣具有以下優(yōu)點(diǎn)：（１）產(chǎn)品平均粒徑小，可制得平均粒徑為１５－３０納米的超細(xì)碳酸鈣；（２）產(chǎn)品粒度分布范圍窄；（３）產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定；（４）反應(yīng)速度快，反應(yīng)時(shí)間僅為傳統(tǒng)工藝的１０％一２０％；（５）反應(yīng)器體積��；（６）易于操作，從開車到穩(wěn)定生產(chǎn)一般不超過１分鐘；（７）由于不需要使用晶體生長抑制劑，同時(shí)產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，使生產(chǎn)成本大大降低。目前市場上平均粒徑為２０納米左右的高檔轎車漆用納米碳酸鈣每噸售價(jià)高達(dá)１萬元，而使用超重力技術(shù)生產(chǎn)的產(chǎn)品每噸成本僅２０００元。
國外納米碳酸鈣生產(chǎn)及市場較為成熟。日本在納米碳酸鈣生產(chǎn)技術(shù)、產(chǎn)品開發(fā)、應(yīng)用方面處于國際領(lǐng)先地位。２０世紀(jì)５０年代日本開始工業(yè)化生產(chǎn)納米碳酸鈣；現(xiàn)在有紡綞形、立方形、針形、鎖鏈形等納米碳酸鈣產(chǎn)品及改性產(chǎn)品５０多種。目前，納米碳酸鈣已經(jīng)在橡膠、塑料、油墨、造紙、涂料等行業(yè)廣泛應(yīng)用。美國生產(chǎn)及應(yīng)用側(cè)重于造紙、涂料，英國側(cè)重于高檔涂料應(yīng)用。
我國于２０世紀(jì)８０年代初開始研制和生產(chǎn)納米碳酸鈣，８０年代末實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。國內(nèi)納米碳酸鈣的研究開發(fā)單位主要有北京化工大學(xué)、華東理工大學(xué)、中科院合肥固體物理研究所和天津化工研究院。其中華東理工大學(xué)、中科院合肥固體物理研究所和天津化工研究院都采用傳統(tǒng)沉淀工藝，可制得平均粒徑為８０—１００納米的碳酸鈣。
北京化工大學(xué)開發(fā)成功超重力法納米碳酸鈣生產(chǎn)技術(shù)后，由于其具有傳統(tǒng)方法不可比擬的優(yōu)越性，國內(nèi)已有多家企業(yè)先后建起了超重力法納米碳酸鈣生產(chǎn)線。由于超重力法納米碳酸鈣生產(chǎn)技術(shù)在國際市場具有較強(qiáng)的競爭力，預(yù)計(jì)未來幾年我國納米碳酸鈣的生產(chǎn)及出口將有較大增長。
發(fā)展前景看好
納米碳酸鈣主要用于高檔轎車漆、油墨、塑料、橡膠制品及高檔衛(wèi)生巾等方面。據(jù)估計(jì)，１９９９年發(fā)達(dá)國家納米碳酸鈣消費(fèi)量約為４０萬噸，其中塑料制品是最大的消費(fèi)領(lǐng)域，消費(fèi)量超過２０萬噸。預(yù)計(jì)未來幾年，納米碳酸鈣在發(fā)達(dá)國家的消費(fèi)量將以年均１０％以上的速度增長，２００５年消費(fèi)量可望達(dá)到７０萬噸。
納米碳酸鈣在我國產(chǎn)業(yè)化后，其應(yīng)用也得到了高速發(fā)展。隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速增長，納米碳酸鈣的消費(fèi)量將會(huì)以更快的速度增長。
在塑料制品中填加納米碳酸鈣，不僅能起補(bǔ)強(qiáng)作用，還可以提高制品的絕緣性能。在發(fā)達(dá)國家，納米碳酸鈣已在中高檔塑料制品中普遍使用，特別是在ＰＶＣ電纜料中用量很大。我國這一市場剛剛打開，用量較少，但增長很快。隨著我國化學(xué)建材質(zhì)量新標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，塑料管材、塑鋼門窗等塑料制品對(duì)強(qiáng)度等性能的要求將大大提高，對(duì)納米碳酸鈣的需求也將迅速增長。預(yù)計(jì)到２００５年，我國納米碳酸鈣在塑料制品中的消費(fèi)量將達(dá)到５萬噸。
1998年我國油墨產(chǎn)量約為１５萬噸，其中高檔油墨產(chǎn)量約５萬噸，消費(fèi)納米超細(xì)碳酸鈣約５０００噸。預(yù)計(jì)２００５年我國高檔油墨消費(fèi)納米超細(xì)碳酸鈣將達(dá)到ｌ萬噸。
納米碳酸鈣還應(yīng)用于高檔衛(wèi)生巾。我國適齡婦女大約３億人，衛(wèi)生巾潛在總需求量５００億片。目前我國衛(wèi)生巾市場主要集中在城市，并以國外品牌為主。納米超細(xì)碳酸鈣主要是生產(chǎn)半成品時(shí)使用。國產(chǎn)主要衛(wèi)生巾品牌是福建恒安集團(tuán)的“安而樂”，預(yù)計(jì)２００５年納米碳酸鈣在衛(wèi)生巾領(lǐng)域的消費(fèi)量將達(dá)到１萬噸。
1998年我國轎車產(chǎn)量達(dá)到５０．７萬輛，國產(chǎn)轎車需轎車漆約１．５萬噸，需納米超細(xì)碳酸鈣約３０００噸。預(yù)計(jì)到２００５年，我國轎車產(chǎn)量將達(dá)到１３０萬輛，需轎車漆約４萬噸，需納米超細(xì)碳酸鈣約８０００噸。
納米碳酸鈣在橡膠制品中的消費(fèi)潛力很大，目前我國納米碳酸鈣在橡膠制品中的年用量接近１０００噸，預(yù)計(jì)２００５年在橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑市場的消費(fèi)量將達(dá)到５０００噸。
由上可見，我國塑料、油墨、特殊紙制品、轎車漆、橡膠等行業(yè)對(duì)納米碳酸鈣有很大的需求量。僅這幾個(gè)主要行業(yè)對(duì)納米碳酸鈣的需求量到２００５年就將增加到８萬噸以上，而且隨著納米碳酸鈣產(chǎn)品質(zhì)量的提高，生產(chǎn)成本的不斷下降，新的應(yīng)用領(lǐng)域的開拓，納米碳酸鈣將具有更為廣闊的市場前景。
行業(yè)基本態(tài)勢
目前，我國碳酸鈣工業(yè)總生產(chǎn)能力達(dá)４００萬噸／年，其中沉淀碳酸鈣３００萬噸／年，重質(zhì)研磨碳酸鈣１００萬噸／年。主要集中地區(qū)為河北、山東、江西、安徽、江蘇、上海、浙江、廣西、四川、北京、河南及廣東等省、市、區(qū)（基本以生產(chǎn)能力大小排序），除西藏、新疆和青海以外，包括我國臺(tái)灣省在內(nèi)，每個(gè)省、市、區(qū)都有沉淀碳酸鈣生產(chǎn)廠家。據(jù)統(tǒng)計(jì)，不包括重質(zhì)研磨碳酸鈣在內(nèi)，目前我國各種輕質(zhì)沉淀超細(xì)碳酸鈣生產(chǎn)能力僅占總生產(chǎn)能力的１．０％；各種微細(xì)沉淀碳酸鈣生產(chǎn)能力占總生產(chǎn)能力的１．７％。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，在我國碳酸鈣行業(yè)中，具有一定技術(shù)附加值的沉淀碳酸鈣，在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中僅占７．７％；其中具有高附加價(jià)值的品種更是鳳毛麟角，不足總產(chǎn)能的０．５％。
納米碳酸鈣的特點(diǎn)和應(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)碳酸鈣就是其中之一。
碳酸鈣按平均粒徑可分為５個(gè)粒度等級(jí)：微粒（＞５微米）、微粉（１－５微米）、微細(xì)（０．１５－１微米）、超細(xì)（０．０２－０．１微米）、超微細(xì)（＜０．０２微米）。納米碳酸鈣材料是指顆粒尺寸大小在１－１００微米的超細(xì)粉末碳酸鈣。
由于納米碳酸鈣粒子的超細(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備的量子尺寸效應(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)材料相比顯示出更優(yōu)越的性能。將其填充在橡膠、塑料中能使制品表面光艷、伸長度大、抗張力高、抗撕力強(qiáng)、耐彎曲、龜裂性良好，是優(yōu)良的白色補(bǔ)強(qiáng)性填料。在高級(jí)油墨、涂料中具有良好的光澤、透明、穩(wěn)定、快干等特性。
碳酸鈣是塑料工業(yè)中用量較大的填充劑。碳酸鈣在塑料中可增加塑料體積、降低產(chǎn)品成本，提高塑料的尺寸穩(wěn)定性、硬度和剛性，改善塑料的加工性能、提高耐熱性，改進(jìn)塑料的散光性。塑料行業(yè)要求的碳酸鈣平均粒徑一般在０．１－５微米，納米碳酸鈣主要應(yīng)用于高檔塑料制品。使用納米碳酸鈣都必須經(jīng)過表面改性提高分散性，以提高其與塑料高分子之間的親和力及撕裂強(qiáng)度。例如，用于汽車內(nèi)部密封的ＰＶＣ增塑溶膠加入７０納米的碳酸鈣后，可改善塑料母料的流邊性，提高其成型性。納米碳酸鈣作為廉價(jià)的納米材料，用作塑料填料具有增韌補(bǔ)強(qiáng)的作用，提高塑料的彎曲強(qiáng)度和彎曲彈性模量，熱變形溫度和尺寸穩(wěn)定性，同時(shí)還賦予塑料滯熱性。目前納米碳酸鈣應(yīng)用技術(shù)最成熟的行業(yè)就是塑料工業(yè)。
高功能性納米碳酸鈣用于油墨產(chǎn)品中體現(xiàn)出優(yōu)異的分散性和透明性，極好的光澤和遮蓋力，及優(yōu)異的油墨吸收性和高干燥性。納米碳酸鈣在樹脂型油墨中作油墨填料，除起到一般油墨填料的作用外，與傳統(tǒng)油墨填料相比，還具有以下優(yōu)點(diǎn)：穩(wěn)定性好，光澤度高，不影響印刷油墨的干燥性能，適應(yīng)性強(qiáng)。
造紙業(yè)是納米碳酸鈣最具開發(fā)潛力的市場。納米碳酸鈣目前主要用于特殊紙制品，如女性用衛(wèi)生巾、嬰兒用尿不濕等。納米活性碳酸鈣作為造紙?zhí)盍暇哂幸韵聝?yōu)點(diǎn)：高蔽光性、高亮度，可提高紙制品的白度和蔽光性；高膨脹性，能使造紙廠使用更多的填料而少用紙漿，大幅度降低原料成本；粒度細(xì)小、均勻，對(duì)紙機(jī)的磨損小，并使生產(chǎn)的紙制品更加均勻、平整；吸油值高，能提高彩色紙的顏料牢固性。
納米碳酸鈣在涂料工業(yè)作為顏料填充劑，具有細(xì)膩、均勻、白度高、光學(xué)性能好等優(yōu)點(diǎn)。納米級(jí)超細(xì)碳酸鈣具空間位阻效應(yīng)，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，光澤高，而遮蓋力卻不降低，這一性能使其在涂料工業(yè)被大量推廣應(yīng)用。
碳酸鈣是橡膠工業(yè)中用量最大的填料。橡膠工業(yè)是納米碳酸鈣的主要應(yīng)用市場之一，在日本，占納米碳酸鈣市場銷量的４６．６％。碳酸鈣大量填充在橡膠制品中，可以增加產(chǎn)品的體積，從而節(jié)約昂貴的天然橡膠及合成橡膠，降低橡膠制品的成本。添加納米碳酸鈣的橡膠，其硫化膠伸長率、撕裂性能、壓縮變形和耐屈擾性能，都比添加一般碳酸鈣的高。例如，對(duì)于ＳＢＲ膠料而言，加入用樹脂酸處理的納米碳酸鈣后，橡膠制品撕裂強(qiáng)度提高４倍以上。
納米碳酸鈣在飼料行業(yè)中可作為補(bǔ)鈣劑，增加飼料含鈣量；在化妝品中使用，由于其純度高、白度好、粒度細(xì)，可以替代鈦白粉。
納米碳酸鈣生產(chǎn)情況
目前，納米碳酸鈣的工業(yè)化生產(chǎn)工藝主要有：間歇鼓泡碳化法、連續(xù)噴霧多段碳化法、超重力反應(yīng)結(jié)晶法。
在濕法碳酸鈣的生產(chǎn)中，大多數(shù)采用傳統(tǒng)的間歇鼓泡碳化法。生產(chǎn)納米級(jí)超細(xì)碳酸鈣是在生產(chǎn)輕質(zhì)碳酸鈣的基礎(chǔ)上，改變碳化工藝（加入添加劑，即結(jié)晶控制劑）控制晶型和粒徑，沉淀后經(jīng)分離、干燥、粉碎、包裝，制得不同晶型、大小均勻的納米級(jí)碳酸鈣。這種工藝投資少、操作簡單；但生產(chǎn)效率低，氣液接觸差，碳化時(shí)間長。工藝上對(duì)碳酸鈣晶體不易控制，產(chǎn)品一次成形顆粒大、粒徑粗且不均勻，還易在反應(yīng)中產(chǎn)生包裹現(xiàn)象，最終導(dǎo)致產(chǎn)品返堿，影響產(chǎn)品的質(zhì)量。
與間歇碳化法相比，連續(xù)噴霧多段碳化法適應(yīng)于規(guī)模化生產(chǎn)，生產(chǎn)能力大且生產(chǎn)效率高，碳化時(shí)間短，產(chǎn)品晶型、粒度容易控制，可制得優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定的納米碳酸鈣產(chǎn)品。
超重力技術(shù)起源于１９７６年的太空試驗(yàn)。在太空微重力狀態(tài)下，物料分離操作無法完成，從而引起超重力技術(shù)的研發(fā)，并在２０世紀(jì)８０年代得到充分發(fā)展。超重力技術(shù)產(chǎn)生的離心加速度不僅可以比重力加速度大２－３個(gè)數(shù)量級(jí)，而且可以調(diào)節(jié)。將超重力技術(shù)應(yīng)用于納米碳酸鈣的生產(chǎn)使這一生產(chǎn)過程發(fā)生了革命性的變化。高速旋轉(zhuǎn)的填料將氫氧化鈣溶液剪切成微細(xì)的液滴、液絲和液膜，強(qiáng)大離心力使碳酸鈣微粒一旦形成就迅速脫離氫氧化鈣溶液，無法繼續(xù)長大，同時(shí)氫氧化鈣溶液和二氧化碳?xì)怏w的接觸面積大大增加并迅速更新，使反應(yīng)速度大大提高。所以超重力技術(shù)生產(chǎn)納米碳酸鈣具有以下優(yōu)點(diǎn)：（１）產(chǎn)品平均粒徑小，可制得平均粒徑為１５－３０納米的超細(xì)碳酸鈣；（２）產(chǎn)品粒度分布范圍窄；（３）產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定；（４）反應(yīng)速度快，反應(yīng)時(shí)間僅為傳統(tǒng)工藝的１０％一２０％；（５）反應(yīng)器體積��；（６）易于操作，從開車到穩(wěn)定生產(chǎn)一般不超過１分鐘；（７）由于不需要使用晶體生長抑制劑，同時(shí)產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，使生產(chǎn)成本大大降低。目前市場上平均粒徑為２０納米左右的高檔轎車漆用納米碳酸鈣每噸售價(jià)高達(dá)１萬元，而使用超重力技術(shù)生產(chǎn)的產(chǎn)品每噸成本僅２０００元。
國外納米碳酸鈣生產(chǎn)及市場較為成熟。日本在納米碳酸鈣生產(chǎn)技術(shù)、產(chǎn)品開發(fā)、應(yīng)用方面處于國際領(lǐng)先地位。２０世紀(jì)５０年代日本開始工業(yè)化生產(chǎn)納米碳酸鈣；現(xiàn)在有紡綞形、立方形、針形、鎖鏈形等納米碳酸鈣產(chǎn)品及改性產(chǎn)品５０多種。目前，納米碳酸鈣已經(jīng)在橡膠、塑料、油墨、造紙、涂料等行業(yè)廣泛應(yīng)用。美國生產(chǎn)及應(yīng)用側(cè)重于造紙、涂料，英國側(cè)重于高檔涂料應(yīng)用。
我國于２０世紀(jì)８０年代初開始研制和生產(chǎn)納米碳酸鈣，８０年代末實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。國內(nèi)納米碳酸鈣的研究開發(fā)單位主要有北京化工大學(xué)、華東理工大學(xué)、中科院合肥固體物理研究所和天津化工研究院。其中華東理工大學(xué)、中科院合肥固體物理研究所和天津化工研究院都采用傳統(tǒng)沉淀工藝，可制得平均粒徑為８０—１００納米的碳酸鈣。
北京化工大學(xué)開發(fā)成功超重力法納米碳酸鈣生產(chǎn)技術(shù)后，由于其具有傳統(tǒng)方法不可比擬的優(yōu)越性，國內(nèi)已有多家企業(yè)先后建起了超重力法納米碳酸鈣生產(chǎn)線。由于超重力法納米碳酸鈣生產(chǎn)技術(shù)在國際市場具有較強(qiáng)的競爭力，預(yù)計(jì)未來幾年我國納米碳酸鈣的生產(chǎn)及出口將有較大增長。
發(fā)展前景看好
納米碳酸鈣主要用于高檔轎車漆、油墨、塑料、橡膠制品及高檔衛(wèi)生巾等方面。據(jù)估計(jì)，１９９９年發(fā)達(dá)國家納米碳酸鈣消費(fèi)量約為４０萬噸，其中塑料制品是最大的消費(fèi)領(lǐng)域，消費(fèi)量超過２０萬噸。預(yù)計(jì)未來幾年，納米碳酸鈣在發(fā)達(dá)國家的消費(fèi)量將以年均１０％以上的速度增長，２００５年消費(fèi)量可望達(dá)到７０萬噸。
納米碳酸鈣在我國產(chǎn)業(yè)化后，其應(yīng)用也得到了高速發(fā)展。隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速增長，納米碳酸鈣的消費(fèi)量將會(huì)以更快的速度增長。
在塑料制品中填加納米碳酸鈣，不僅能起補(bǔ)強(qiáng)作用，還可以提高制品的絕緣性能。在發(fā)達(dá)國家，納米碳酸鈣已在中高檔塑料制品中普遍使用，特別是在ＰＶＣ電纜料中用量很大。我國這一市場剛剛打開，用量較少，但增長很快。隨著我國化學(xué)建材質(zhì)量新標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，塑料管材、塑鋼門窗等塑料制品對(duì)強(qiáng)度等性能的要求將大大提高，對(duì)納米碳酸鈣的需求也將迅速增長。預(yù)計(jì)到２００５年，我國納米碳酸鈣在塑料制品中的消費(fèi)量將達(dá)到５萬噸。
1998年我國油墨產(chǎn)量約為１５萬噸，其中高檔油墨產(chǎn)量約５萬噸，消費(fèi)納米超細(xì)碳酸鈣約５０００噸。預(yù)計(jì)２００５年我國高檔油墨消費(fèi)納米超細(xì)碳酸鈣將達(dá)到ｌ萬噸。
納米碳酸鈣還應(yīng)用于高檔衛(wèi)生巾。我國適齡婦女大約３億人，衛(wèi)生巾潛在總需求量５００億片。目前我國衛(wèi)生巾市場主要集中在城市，并以國外品牌為主。納米超細(xì)碳酸鈣主要是生產(chǎn)半成品時(shí)使用。國產(chǎn)主要衛(wèi)生巾品牌是福建恒安集團(tuán)的“安而樂”，預(yù)計(jì)２００５年納米碳酸鈣在衛(wèi)生巾領(lǐng)域的消費(fèi)量將達(dá)到１萬噸。
1998年我國轎車產(chǎn)量達(dá)到５０．７萬輛，國產(chǎn)轎車需轎車漆約１．５萬噸，需納米超細(xì)碳酸鈣約３０００噸。預(yù)計(jì)到２００５年，我國轎車產(chǎn)量將達(dá)到１３０萬輛，需轎車漆約４萬噸，需納米超細(xì)碳酸鈣約８０００噸。
納米碳酸鈣在橡膠制品中的消費(fèi)潛力很大，目前我國納米碳酸鈣在橡膠制品中的年用量接近１０００噸，預(yù)計(jì)２００５年在橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑市場的消費(fèi)量將達(dá)到５０００噸。
由上可見，我國塑料、油墨、特殊紙制品、轎車漆、橡膠等行業(yè)對(duì)納米碳酸鈣有很大的需求量。僅這幾個(gè)主要行業(yè)對(duì)納米碳酸鈣的需求量到２００５年就將增加到８萬噸以上，而且隨著納米碳酸鈣產(chǎn)品質(zhì)量的提高，生產(chǎn)成本的不斷下降，新的應(yīng)用領(lǐng)域的開拓，納米碳酸鈣將具有更為廣闊的市場前景。
