納米碳酸鈣是指粒徑為1-100nm的功能性無機填料，廣泛應用于橡膠、塑料、造紙、油墨、塗料、密封膠與膠粘劑、醫藥、牙膏、食品等領域。但不同應用對納米碳酸鈣的粒級、晶形、吸油值、分散性等要求亦有所不同，今天粉體技術網就與大家分享一下納米碳酸鈣在不同領域的應用特性及指标要求。

1、納米碳酸鈣在橡膠中的應用特性及指标要求

（1）應用特性

納米碳酸鈣在橡膠工業中多用于内胎和外胎的特殊部位、膠帶、膠管、膠鞋和膠布等橡膠制品。

添加了納米碳酸鈣的橡膠産品其硫化膠拉長率、抗撕裂性能、壓縮變形和耐屈撓性能，都明顯好于添加一般碳酸鈣的産品，其價格要明顯低于添加白炭黑的産品，而性能與後者相當。在硫化橡膠中，還可通過改變碳酸鈣用量來調節産品的硬度。

（2）指标要求

橡膠用納米碳酸鈣推薦指标

晶型：在不同晶形的納米碳酸鈣中，以鍊鎖狀納米碳酸鈣對橡膠的補強效果最好，其次是立方體型納米碳酸鈣。

▲鍊鎖狀納米碳酸鈣

粒徑：立方體型納米碳酸鈣以80~120nm為宜，納米碳酸鈣在橡膠中的應用，顆粒越細，與橡膠互相浸潤的比表面積越大，以緻使碳酸鈣顆粒分散越來越困難，特别是80nm以下時，由于表面能的增大，在橡膠混煉時容易生熱而引起粘混。

鍊鎖狀納米碳酸鈣的短徑以10~30nm之間為宜，但必須進行良好的表面改性和分散處理，以提高其應用效果。

表面處理：要選擇适宜的助分散劑，來提高共混及分散效果。

吸油值：橡膠用納米碳酸鈣的吸油值越高，碳酸鈣對橡膠的浸潤性和補強性越好。

水分：作為橡膠用填充劑，納米碳酸鈣的水分含量越低越好，一般要求小于0.5%。

其他：納米碳酸鈣産品應用于橡膠中對其鹽酸不溶物、重金屬含量和pH值等方面指标要求不高。

2、納米碳酸鈣在塗料中的應用特性及指标要求

（1）應用特性

納米碳酸鈣在塗料中不僅可以作為優質增白的顔料，降低成本，提高塗料油漆的光澤度，幹燥性和遮蓋力，及賦予塗料透明、穩定、快幹等特性，還有明顯的補強作用。

利用“藍移”現象，将其添加到乳膠中，能對塗料形成屏蔽作用，達到抗紫外老化和防熱老化的目的，增加塗料的隔熱性。納米碳酸鈣作為填料，填充到塗料中可以大大提高其柔韌性、硬度、流平性、漆膜的沉積性和滲透性。

外牆塗料：将納米碳酸鈣應用到外牆塗料中，塗層展現強烈的“疏水性”，塗層的抗裂強度、耐污染性均得到增強。

水性乳膠塗料：一般乳膠漆配方中，均含有一定量的剛性顆粒，有的配方中含量還相當大，這些剛性粒子的存在會導緻塗膜中應力過于集中，使樹脂産生裂紋，納米碳酸鈣的引入，使之與樹脂間産生更多的接觸幾率，産生更多的微裂紋并引起彈性形變，将更多的沖擊能量轉化為熱能吸收掉，從而提高韌性。

通過在傳統的乳膠漆中添加顔填料量2%-5%的經特殊聚合物表面處理的納米碳酸鈣，發現不僅塗料的流變性、開罐效果得到改善，更為驚訝的是耐水性、耐洗刷性、硬度均得到大幅度的提高，且耐洗刷性的增加呈現的是幾何級數的增長。

納米碳酸鈣因具有良好的觸變性而應用于汽車底盤防石擊塗料及面漆。

（2）指标要求

塗料用納米碳酸鈣推薦指标

晶型：一般為立方體形或紡錘形，有良好的剪切稀化效應，這樣可以保證施工噴塗過程中降低粘度，具有良好的流動性且不堵塞噴槍口。

分散處理：良好的分散性和良好的觸變性能，納米活性碳酸鈣能夠促使體系産生觸變結構，在施工時的髙剪切速率、低粘度，有利于塗料的流動；在施工前後的低剪切速率下，粘度回髙可防止沾降和流挂。

表面活化處理：使之具有較低的比表面能和較低的吸油值，同時具有較高的屈服應力，保證PVC底盤塗料能形成一定的強度，能抵抗小的擾動和剪切應力。

高白度：白度要求大于92%，可部分取代價格昂貴的白色顔料。

粒徑：100-200nm之間，納米碳酸鈣具有的空間位阻效應，在制水性乳膠漆中，能使配方中密度較大的立德粉和钛白粉懸浮，起到防沉降的作用

3、納米碳酸鈣在塑料中的應用特性及指标要求

（1）應用特性

一是改性納米碳酸鈣以其獨特的功能性作用，在提高塑料制品的耐熱性、緻密性、穩定性、硬度和剛度，改進其加工性能及散光性、抗擦傷性、平滑度等方面表現出優異的性能；

二是在提高塑料薄膜的透明度、竊性、防水性、抗老化性、缺口抗沖擊強度、無缺口沖擊強度的增韌效果及混煉過程中的粘流性等方面，也都具有明顯的效果；

三是納米碳酸鈣還可以提高塑料的彎曲強度、彎曲彈性模量、熱變形溫度、尺寸穩定性、塑料滞熱性、高阻隔性、高阻燃窒息性等物理力學性能。

四是改性納米碳酸鈣在體系中良好的分散，其納米粒子可以更好地填充體系中的物理結構缺陷，可以降低制品的表面粗糙度，減少了對光線的漫射作用，使制品表面看起來更光亮，摸起來更光滑。

（2）指标要求

塑料用納米碳酸鈣推薦指标

晶型：以吸油值較低的立方體，或立方體部分呈鍊鎖狀和球形為宜。

▲立方形納米碳酸鈣

粒徑：—般應控制在80~120nm，粒徑太大起不到納米碳酸鈣的效果，制品表面粗糙、不光滑，粒徑過細會造成表面能增加，顆粒團聚加強，加工過程不易分散，造成加工過程堵塞過濾網，表面起顆粒等現象。

吸油值：吸油值越低越好，因為納米碳酸鈣産品的比表面積較普通輕鈣大，一般為25~80m²/g左右。如果吸油值過高會造成制品在混煉時過多地吸收增塑劑，使體系黏度升高，影響樹脂的加工性能，增加增塑劑的用量，因此降低納米碳酸鈣吸油值，成為提高其應用性能的關鍵。

分散性：用于塑料填充的納米碳酸鈣，要選用合适的表面處理劑和相應的活化方式，以提高産品的分散性，防止二次凝聚。否則，如果顆粒凝聚，碳酸鈣産品的實際顆粒的粒徑遠大于原生粒子的粒徑，在塑料加工時混煉剪切力有限，凝聚不容易打散，勢必引起局部缺陷，其應用效果反而不如普通活性碳酸鈣好。

水分：一般控制在0.5%以下，同時要注意水分的均勻性，防止局部水分過高，如果水分過高，在加工過程中，制品表面會産生氣泡或空洞現象。

鹽酸不溶物：主要是指産品中的黑點、黃點等雜質顆粒，必須嚴格進行控制，否則顆粒較多時，容易造成加工過程中擠出機過濾網頻繁堵塞，影響生産效率，有時在制品表面形成明顯的黑點，影響制品外觀質量；含鐵的細小顆粒有可能使制品的黃度升高、白度降低，用于淺色制品的納米碳酸鈣要特别注意。

pH值：應盡可能的降低産品的pH值，并加以穩定控制，因為pH值升高将使制品加工過程中的粘度升高，擠出速度降低，造成制品白度降低，黃度偏高，同時表面光澤度下降。

重金屬的含量：重金屬的含量越低越好，據研究表明：錳、鉻等金屬化合物對某些塑料的降解具有催化作用，從而使制品耐候性差，易于老化。

4、納米碳酸鈣在油墨中的應用特性及指标要求

（1）應用特性

納米碳酸鈣在油墨工業中的重要作用及其個性化要求改性納米碳酸鈣用于油墨産品中表現出優異的分散性、透明性、極好的光澤和遮蓋力，以及優異的油墨吸收性和幹燥性。

一般碳酸鈣在油墨中的填充量為3%-10%，要求必須經過活化處理，晶形為球形或立方形。

（2）指标要求

膠印油墨用納米碳酸鈣推薦指标

白度：一般應大于80即可，白度太高反而将影響其對顔料的遮蓋力。

透明度：透明度與粒徑、晶形、産品的分散性等有關，一般粒徑越小，透明度越高，油墨用納米碳酸鈣一般選擇透明度不是最大的那一種，有較好的印刷适應性。選擇的方法是将碳酸鈣與一定比例的調墨油研磨後，所得到的膏狀物不帶灰色為宜。

細度：細度是反應納米碳酸鈣及其他顔料的研磨程度和分散狀況的指标，碳酸鈣應盡可能不含機械雜質，鹽酸不溶物應越低越好，粒徑在30-60nm，且分散良好。

粘度：粘度與納米碳酸鈣的用量、分散性和粒徑有關。對于同一種連接料而言，填充越多，制成油墨的粘度越大；碳酸鈣在連接料中的分散性好，油墨的粘度小。

流動性：流動性是粘度的倒數，表示油墨的稀稠程度。流動性與碳酸鈣的晶形、粒徑有關。一般粒徑越大，流動性越大。立方體、球形納米碳酸鈣一般表現出較大的流動性，而鍊鎖狀則通常表現出較小的流動度。因而碳酸鈣産品必須通過控制晶形、粒徑來滿足不同油墨的要求。

光澤度：光澤度是大多數油墨的一項主要特性指标，影響因素很多，但納米碳酸鈣的晶形及粒徑分布對光澤度的影響較大。立方體晶形表現出優良的光澤特性，其粒徑分布範圍窄，在油墨塗層中排列整齊，使印刷品表面平整光滑，産生良好的光澤。而鍊鎖狀或棒狀碳酸鈣在油墨中填充，導緻油墨塗層表面凹凸不平，使光線發生散射，隻适用于消光型油墨的填充。

油墨種類繁多，不同類型的油墨、不同的油墨生産廠家對納米碳酸鈣各項性能有不同的要求，油墨制造商對自身的産品在透明度、光澤度、流動度、細度、遮蓋力和幹燥性等方面各有所偏重，這就要求油墨專用納米碳酸鈣的性能與之相适應，因而油墨碳酸鈣生産企業必須對該産品進行細分來生産、管理和經營，以滿足市場的個性化要求。

5、納米碳酸鈣在密封膠與膠黏劑中的應用特性及指标要求

（1）應用特性

在粘膠劑、密封膠中，納米碳酸鈣屬于結構和增強型填充劑，極大地提高了膠的粘合性、拉伸強度、模量和硬度。納米碳酸鈣作為矽酮密封膠的填充劑、增強劑，可以大大地降低制品的成本，改善制品的加工性能，極大地提髙膠的拉伸強度、撕裂強度等力學性能，通過對納米碳酸鈣晶型、粒徑及表面處理的控制，從而使制品獲得優良的觸變性能和抗流挂性能。

納米碳酸鈣作為填充劑在密封膠中的作用主要體現在3個方面：

• 一是填充劑與膠體的摻合作用；
• 二是填充劑對觸變性能的影響；
• 三是對密封膠的增強作用。

（2）指标要求

粘膠劑、密封膠工業用納米碳酸鈣技術指标要求

晶型：納米碳酸鈣的晶型應與矽酮密封膠的生産配方、制品的加工技術及設備條件相适應，一般地講，立方體、菱形六面體、立方體部分呈鍊鎖狀晶型的适應性比較廣泛。

粒徑：以60~100nm為宜。粒徑太大，膠的觸變性能差，易流挂，同時會影響制品的力學性能，粒徑太細，分散難度大，捏合時間長，分散不好時容易引起膠的表面粗糙。

水分：作為密封膠填充劑，納米碳酸鈣的水分含量越低越好，一般要求小于0.5%。水分太髙，加工過程中真空密煉時間長，動力消耗大，同時影響膠的後續工序質量；水分還可能使配方中的某些成分水解而産生無機顆粒，從而影響填料在膠中的摻合或産生顆粒等。

pH值：pH值越低越好，碳酸鈣返堿是輕鈣生産中較常見的現象，存在的堿會與膠料中的酸性成分生成水，水很容易使矽氧烷水解産生無機顆粒，由此在膠料中形成密布的微小顆粒，并導緻膠體穩定性下降，出現凝膠現象，從而影響制品的表面性能。

表面處理：納米碳酸鈣改性效果的好壞将影響其顆粒對膠體的摻合作用，影響膠體的觸變性，改性效果好将使納米碳酸鈣在聚合物中具有良好的親和性，同時，也使應用納米碳酸鈣作填充劑的密封膠具有觸變性能。

吸油值：吸油值是密封膠專用碳酸鈣的一項非常重要的指标，是影響碳酸鈣在膠中浸潤性的因素。配膠後可發現，碳酸鈣吸油值較高時膠的觸變性和各種力學性能均比較理想，但膠的粘性大，不易調整。

比表面積：膠粘劑和密封膠中對納米碳酸鈣的比表面積以20-25m²/g為最佳，可以獲得最理想的抗坍落度和可擠壓性。當比表面積過大時，密封膠的可擠壓性顯得較差，抗拉力性随着比表面積的增加而增大，但分散性能卻下降，因此，納米碳酸鈣應用于膠粘劑和密封膠中時，追求比較适中的比表面積。

篩餘物：篩餘物應小于0.15%（45μm篩）。篩餘物過高是制品産生表面顆粒的主要原因。

6、納米碳酸鈣在造紙中的應用特性及指标要求

（1）應用特性

在造紙領域，目前納米碳酸鈣主要用于特殊紙制品，如尿不濕、衛生巾等。

一是納米碳酸鈣粒度細小、均勻、對紙機的磨損小，并使生産的紙制品更加均勻、平整；

二是高避光性、高亮度可提高紙品的白度和避光性；

三是高膨脹性能使造紙廠使用更多的填料而少用紙漿，大幅度降低原材料成本；

四是高吸油值能提高彩色紙的顔料牢固性，還賦予紙張良好的折曲性、柔軟性，以及對油墨和水良好的吸收性。

在造紙塗料方面，納米碳酸鈣一般隻用在定量塗布紙、無光澤銅闆紙等特殊制品中，其用量甚至可高達80%。由于自身白度髙、比表面積大、表面活性高、強度和硬度高，所以納米碳酸鈣能對塗布紙的質量提高有所幫助。通過對塗料裡加入納米碳酸鈣，可以得到高光澤度、高白度、高表面強度和高油墨吸收性的塗布紙，并改善紙的平滑度。

（2）指标要求

晶體形态：PCC晶體形态是影響造紙生産操作性、塗料性能、紙張質量等諸方面中最重要的影響因素之一。各種形态的PCC大體可分為單一晶體粒子和聚合體兩種存在形式，前者對造紙的影響主要來自形态和長徑比，後者主要來自絡合體内孔隙結構特性。

長徑比：長徑比是指單一粒子的長度與直徑之比。紡錘狀、柱狀和針狀均屬于大長徑比晶形，其長徑比一般為（4~7）:1，大長徑比PCC用于紙張填料，碳酸鈣單晶與紙張纖維之間結合時容易産生搭橋作用，使纖維膨起，形成均勻孔隙，對提髙成紙的透氣度、厚度、不透明度、挺度、減小兩面差，以及獲得較高的填料保留率等都是有利的。

米粒狀和菱形立方體屬于小長徑比，二者的長徑比分别為:（2~3）:1，（1~2）:1；而片狀體通常用徑厚比來描述，一般為（6~14）:1，小長徑比PCC，隻适用于紙張塗料，表現出良好的塗層光澤。

多聚體PCC：也稱絡合體PCC，一般由針狀、極細球狀、立方體、米粒狀等單體聚合而成，如菊花狀。其主要物理特性表現為：粒子之間構成的髙孔隙率、髙分散系數、高吸油值（吸附性）和低的堆積密度值。在相同填料保留率時，有利于提高加填紙張的不透明度、松厚度、挺度、壓光紙平滑度、透氣性和油墨吸收性。

其主要負面效應是加填紙張的強度和施膠度稍低，其次是用于塗料時黏度較大、表面強度較低。因此，絡合體PCC很少單獨用于造紙塗料，往往是與其它小長徑比PCC混配使用。

粒子表觀形狀：任何形态PCC都要求晶形規則、完整、一緻、邊緣平滑無殘缺；聚合體集聚粒子間不粘連；菊花狀的單晶粒子個數相近，開啟度大小近似，單晶端部呈尖峰；紡錘狀、針狀呈尖峰。

表觀孔隙與孔隙率：PCC表面具有細小的孔隙，品質優良的PCC的微觀孔隙細小均一，使同一形态和粒徑的PCC具有更大的比表面積，以及髙的吸油值和散光系數。

結語

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。從事納米級材料的研究者和生産企業均應在納米級無機粉體材料的應用性能上下功夫，開發出功能性、專用納米級無機功能材料。

納米碳酸鈣産業鍊涉及原料、生産和應用等行業企業較多，要想實現産業鍊的融合，相關企業之間的技術交流與創新至關重要，隻有滿足各産業間的供需要求，擴大市場，才能實現共赢

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