纳米碳酸钙的生产与应用

纳米碳酸钙是指粒径介于1-100 nm之间的碳酸钙微颗粒聚集体，粒子超细化导致晶体结构和表面电子结构改变，产生普通粒子不具有的表面效应、小尺寸效应、宏观量子隧道效应。

目前，碳化法是工业生产纳米碳酸钙的主要方法，其原料来源广泛，主要为碳酸钙含量较高的石灰石，原料经煅烧、消化、碳化、改性、分散、干燥、包装等步骤后得到最终产品。碳化法生产纳米碳酸钙过程中涉及到煅烧、消化、碳化、改性这四种主要化学反应。碳化法制备纳米碳酸钙的最关键步骤为碳化反应，按Ca(OH)2浆液和CO2接触方式的不同，分为间歇碳化法、多级喷雾碳化法、超重力碳化法等工艺。

间歇碳化法

在生产轻质碳酸钙的基础上改进而成，CO2从塔底通入，碳化时通过加入结晶控制剂来控制晶型和粒径，加入沉淀剂产生沉淀并分离，从而获得晶型大小不同的纳米碳酸钙。

多级喷雾碳化法

日本白石工业株式会社开发，通常用多个碳化塔，通过气液反应获得纳米碳酸钙。先将Ca(OH)2 和Al2(SO4)3或ZnSO4的混合浆液以雾滴的形式由塔顶喷入第1碳化塔，将CO2由塔底吹入，发生碳化反应，生成碳化液；其次，将碳化液以雾滴的形式由塔顶喷入第2碳化塔，将CO2由塔底吹入，发生二次碳化反应，生成纳米碳酸钙。

超重力碳化法

由北京化工大学开发，通过填料床高速旋转产生强大离心力场，获得超重力环境，乳液破碎成极小液滴，极大地增大气液接触面，提高碳化速度。此外，乳液在高速旋转填料床中高度分散，限制晶粒长大，即使不添加结晶控制剂，制备的纳米碳酸钙的粒径也可达15-30nm。

塑料、橡胶领域（结构补强）

纳米碳酸钙在复合材料中的添加量通常仅为3%-5%，但其补强效果相当于约 30%的玻璃纤维或矿物增强相。纳米碳酸钙与有机聚合物在纳米尺度上的复合，可将无机材料的尺寸稳定性、热稳定性与有机聚合物的介电性相结合，且复合材料熔体强度高，粘度低，结晶速度快，有利于有机聚合物的注塑、挤出、吹塑等。

涂层、造纸、润滑油

1.添加到有机或水性涂料中，形成的涂层不仅具有细腻、均匀、快干、白度高等特性，还能取代价格昂贵的钛白粉和价格较高的胶质钙，降低基料粘合剂用量，使配方中密度较大的立德粉悬浮，防止沉降，而且可通过空间位阻效应提高涂层的耐洗刷性和稳定性，适于生产高档汽车面漆和底盘聚醋漆等。

2.改性后的纳米碳酸钙具有良好的分散性，作为造纸原料能增加纸品白度和不透明度，改善纸品平滑度和柔韧度，提高对油墨的吸收性和保留率，适合生产高级铜板纸。

3.添加到润滑油中，纳米碳酸钙与金属表面之间可通过静电吸附作用形成单分子保护膜，提高润滑油的抗磨减摩特性。

生物医药

纳米碳酸钙还具有良好的生物相容性和生物可降解性，使其在药物输送、组织修复、生物传感等方面具有巨大的应用潜力。尤其在抗肿瘤靶向药物研发上，纳米碳酸钙能作为多种疏水性和亲水性药物的输送载体，其生物缓慢降解特性使药物在病灶区域能停留更长时间，为药物持续释放提供保障。