【原创】如何弥补100万吨纳米碳酸钙的缺口?——访华东理工大学国家超细粉末研究中心杨永和副总工程师


来源:中国粉体网   黑金

[导读]  华东理工大学国家超细粉末研究中心的杨永和副总工程师做客“对话”栏目,围绕纳米碳酸钙、尤其是油墨用透明级纳米碳酸钙的市场、生产等现状进行了探讨交流。

中国粉体网讯  2021年6月29-30日,由中国粉体网主办的“2021全国碳酸钙产业高值化发展交流大会”在安徽池州隆重召开,期间我们邀请到华东理工大学国家超细粉末研究中心的杨永和副总工程师做客“对话”栏目,进行视频访谈,围绕纳米碳酸钙、尤其是油墨用透明级纳米碳酸钙的市场、生产等现状进行了探讨交流。



杨永和副总工程师

©Fen Xiangjia/Cnpowder.com.cn


粉体网:杨总,您来自华东理工大学超细粉末国家工程研究中心,是超细粉末国家工程研究中心浙江分中心总经理,首先请您简单介绍一下超细粉末国家工程研究中心,目前工程中心纳米碳酸钙的研发概况如何?


杨总:超细粉末国家工程研究中心是1994年经国家计委、国家教育部批准成立,依托于华东理工大学,是国内第一家股份制试点的国家级工程研究中心。


工程中心主要从事纳米级超细粉末及相关新材料的科研开发与产业化生产,致力于用高新科技改造传统产业,促进高新科技成果产业化,同时探索科研与生产、市场相结合的有效模式和运行机制,促进我国新材料产业的形成和发展。


在超细粉末领域,做过磁粉、玄武岩、碳酸钙等多个产业化项目。其中纳米碳酸钙是我们工程中心持续30年一直在研究的,在中国可以说团队专一、研究产业链完整的一个专业的研究中心。我们的技术也已孵化了山西兰花华明纳米材料股份有限公司、江西华明纳米碳酸钙有限公司、湖北国鼎华明等一批优秀的企业,这些也可以说是国内纳米碳酸钙中高端产品领域的领导型企业。


粉体网:杨总,目前纳米碳酸钙的应用市场概况如何?


杨总:纳米碳酸钙在中国的发展时间不是很长,大概有二三十年的历程。其中也涌现了山西华明、广西华纳这样优秀的企业,但是中国的碳酸钙、纳米碳酸钙技术原创型的企业能留在市场上的,目前规模比较大的有我们超细粉末国家工程研究中心研发的间歇冷冻搅拌釜碳化法。对于其他技术基本上是拿来主义,从日本引进比较落后的技术,这些技术的产品附加值大部分还是比较低端的。


中国目前有30多家纳米碳酸钙生产厂家,产量达每年100余万吨,但中国实际纳米钙的需求应该在200多万吨,所以说市场对高端的产品依然有缺口,还需要进口。


粉体网:杨总,油墨用碳酸钙主要有半透明和透明纳米级碳酸钙两大类。两者各有何优缺点?


杨总:实际上我们在油墨中使用纳米碳酸钙,主要还是用它的透明性。我们都知道,碳酸钙在一些低端应用领域基本上是作为填料使用。我们所讲半透明的产品和不透明的产品,半透明相较于不透明,兼顾了一些功能,但依然不透明。但高端的产品还是需要它有一定的透明性。我也在报告中提到,低于光的波长一半,它就具有透明性,也就是说纳米碳酸钙在油墨体系中基本是以100纳米以内的状态在分布,这样才能达到透明性。因此概括而言,透明级属于高端应用,半透明级属于功能化应用,不透明级基本是作为填料使用在油墨中。


粉体网:杨总,据了解您主导研发的高档胶印油墨用透明级纳米碳酸钙以及硅橡胶用纳米碳酸钙、溶剂型油墨用透明级纳米碳酸钙都是国内首创,获得广泛的社会和经济效益,并获多项国家专利。高档胶印透明级油墨用纳米碳酸钙生产方法有哪些,各有何优势?


杨总:我在报告中提到,日本白石发明碳化法以来,这种生产方法一直是全球生产纳米钙、轻钙的主流工艺。我们的纳米碳酸钙,目前采用间歇冷冻搅拌法。华东理工大学也是经历了从基础理论、小试、中试、产业化的全过程,到目前孵化了国内一定规模的企业。


此外,中国其它相关领域的工艺、装备的研究也比较多。其中以北京化工大学的超重力法为代表。超重力法具有合成纳米碳酸钙粒径小、分布窄的优势。但若以经济性作为考量,超重力法仅适用于高端产品的生产。目前超重力法在国内没有得到很好的推广。其他技术,主要还是从日本拿来的淘汰落后的产品,基本是从马来西亚、台湾进口日本未提纯、低端的产品。他们的技术主要生产一些相对比较低端的纳米碳酸钙,如在低端PVC、密封胶等方面的应用。而我们华东理工大学的间歇冷冻搅拌釜生产技术,以其优越的产品性能、合适的性价比,得到了国内中高端市场的认可,每年在中高端市场供有将近五六十万吨的产品。


粉体网:杨总,透明级纳米碳酸钙生产的影响因素有哪些?


杨总:对于透明,首先粒径要低于光的波长的一半,而且要求是在分散相、分散体系中能达到。比较关键的,第一是合成,合成100纳米以内,在油墨中最好是20-30纳米的粒径。第二是可以在表面形成高分子材料跟油墨体系相容。国外的产品同国内的相比来看,用树脂酸、木质素等来处理是比较合适的。第三是在应用市场当中,还要给它一个合理的分散手段。在胶印墨和溶剂墨当中是不一样的,我们会加以分散,使产品具有更好的相容性、透明性,从而应用到油墨当中。


粉体网:杨总,高档透明级胶印纳米碳酸国内外市场现状如何?未来,纳米碳酸钙在高档透明级胶印油墨的研发方向是什么?


杨总:油墨产品技术主要来自北美、亚洲,其中亚洲以日本、韩国为主,北美进入中国的市场不多。油墨技术主要在日本、韩国,在中国主要有济南皇冠、韩国三星、天津东洋等油墨企业。所以说这些油墨生产企业相配套的原材料企业,尤其是透明级的纳米碳酸钙也是主要以日本为主。目前据我所知,世界上做油墨用碳酸钙研究的有美国的特矿,当然最有代表性的还是日本的白石、丸尾、竹原化学。如白石公司的白艳华O,竹原化学的SA-200、SA-300、丸尾的200、300。


我们华东理工大学的专利主要是根据这些跨国巨头研发的产品进行针对性的研发。我们目前生产有SPO-100,透明度比较好,比对白艳华O;还有SPO-200,主要针对于白艳华TDD,主要是做半透明级的;此外 SPO-500,主要针对一些溶剂型油墨设计的。


油墨用纳米碳酸钙正以年需求量10%的速度递增,因此开发高档胶印油墨用纳米级透明油墨钙,成为行业发展方向。


全球来看,这些产品主要是在日本为主的亚洲地区。将来的发展方向还是以大量替代钛白粉等填料为主要方向。


粉体网:如何弥补100万吨纳米碳酸钙的缺口,缩短国内外差距?


据杨总介绍,中国是世界上碳酸钙生产和消费大国,随着国民经济的不断发展,对碳酸钙需求不仅数量增加,而且产品质量需求专用化、功能化,尤其是粒径小于100nm 的纳米碳酸钙,由于其具有普通碳酸钙所不能具有的量子尺寸效应、表面效应和宏观量子效应,产品需求量越来越大。


对于高值化应用,表面经过特殊树脂酸、木质素处理的纳米碳酸钙广泛应用于高档胶印油墨体系和高档橡胶体系作为功能性填料,是目前纳米碳酸钙应用中技术含量和附加值比较高的品种,其技术和市场却一直为日本和北美等一些厂家所垄断。


在对话中,对于国内外纳米碳酸钙产品的差距、供需缺口的存在,杨总表示更多因素来源于国内生产工艺及装备。加强工艺技术、生产装备的研究,是国内碳酸钙高值化应用,弥补供需缺口、缩短国内外差距的重要一环。


(中国粉体网编辑整理/黑金)

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