碳酸钙产品分为重质碳酸钙及轻质碳酸钙,是重要的无机化工产品,由于价格低、原料广、无毒性,而被广泛地用作塑料、纸张、涂料、橡胶等领域。过去碳酸钙一般作为填料以降低成本为主要目的被广泛使用,并收到较好的效果。随着国内碳酸钙加工技术的不断进步,碳酸钙粒径逐渐向超细化、功能化发展,有的已达到纳米级,粒径分布也越来越窄,碳酸钙表面处理技术和共混技术也在不断改进。现在碳酸钙已由原来的单纯填充剂向新型功能材料方面转变,应用领域亦越来越广泛。我国低端碳酸钙产品市场竞争十分激烈,利润空间有限,国外企业在中高端产品市场占有率高,甚至依赖进口。随着市场发展及规范,高附加值化碳酸钙、以及碳酸钙应用专门化成为未来市场的新趋势。高端市场上碳酸钙存在形式有纳米碳酸钙、碳酸钙晶须、改性超细碳酸钙、造纸涂布级双90浆料等产品。 纳米碳酸钙是20世纪80年代发展起来的一种新型超细无机材料。由于粒子的超细化,使其晶体结构和表面电子结构发生变化,会产生出普通碳酸钙所不具有的效应。纳米碳酸钙通常是指粒径在1-100纳米之间的超微细碳酸钙产品,以轻钙产品居多。
纳米碳酸钙主要应用市场有高档塑料行业、高档涂料、橡胶工业以及饲料行业。纳米碳酸钙在饲料行业中可作为补钙剂,增加饲料含钙量。另外在化妆品中使用,由于其纯度高、白度好、粒度细,可以作为替代钛白粉。 碳酸钙晶须是一种环境友好型材料。其长径比较大,类似于短纤维,是一种优良的增强增韧材料;同时,其长度较短,具有优良的加工流动性,所得的制件表面光洁度高,而且原料来源广泛、价格低廉,因此在塑料、造纸和涂料等领域中都拥有广阔的应用前景。碳酸钙晶须可以应用于一般粒状碳酸钙轻钙、重钙、纳米碳酸钙所应用的领域。在相同的条件下,与轻钙及重钙相比碳酸钙晶须除了起增容的作用外,还表现出显著的增强、增韧作用,因而可以在降低制品制造成本的同时提高制品的性能,从而提高制品的性价比。纳米碳酸钙在用作橡胶、塑料的填料时,其补强效果明显。但由于纳米粉末极易团聚,在许多情况下以二次粒子存在于制品中,增强效果难以充分发挥。而碳酸钙晶须依靠自身的高强度、高模量而在体系中产生增强作用,且为微米级,团聚现象少,易于分散,可以更有效地发挥增强、增韧作用。碳酸钙晶须主要应用于增强塑料、摩擦材料填料、高档纸张填料等方面。
超细化是提升碳酸钙品质的重要途径,但碳酸钙的粒径越小,则表面能越高,吸附作用越强,团聚现象就越严重。改性碳酸钙指将重质碳酸钙或轻质碳酸钙表面进行活化处理制得,不但疏水化而且活性化。通过表面改性,可使改性剂定向吸附在碳酸钙表面,使其表面具有电荷特性,由于同种电荷的排斥性,碳酸钙就不易团聚,从而在基体中实现良好的分散,可增大碳酸钙与有机体的界面相容性及亲和性,从而提高其与橡胶或塑料等复合材料的产品性能。
表面改性是降低粉体吸油值的重要手段。碳酸钙经过表面改性后,聚集态颗粒减少,分散度提高,颗粒间空隙减少,同时改性分子对碳酸钙表面的覆盖又使颗粒内的空隙减小,而且这一覆盖还改变了碳酸钙的表面性能,使其表面极性减弱,颗粒间摩擦力变小,润滑性变得更好,故堆积得更加紧密,堆积密度增大,吸油值减小。未经表面改性的碳酸钙,相容性差,易团聚,应用效果不佳,并且随着用量的增加,这些缺点更加明显。通过表面改性,碳酸钙界面亲和性良好,吸油值降低,可更好地应用于塑料、涂料、橡胶、造纸、密封胶、透气膜等高端领域,提高产品品质,同时进一步降低应用企业的生产成本。造纸涂布级碳酸钙浆料是针对造纸行业应用特点开发的一种碳酸钙产品,通常要求白度在90以上,粒径D90小于2um的双90标准。实际上,目前市场上在售的浆料都已经达到了双98的标准。
目前,全球碳酸钙产业正在出现的一个新的发展趋势,就是各种专用型碳酸钙生产与其下游大用户——造纸、涂料等生产厂构成卫星式产业结构。靠近这些大用户配套生产,可以实现碳酸钙以浆料的形式用管道输送,省去了碳酸钙浆料的干燥工序,可以节约大量能源,大大降低生产成本。国内碳酸钙行业已注意到国际上的这一发展动向,一些大的碳酸钙企业开始主动与下游大用户接触,就近建厂、供应浆态料,大大提高了产品附加值。