碳酸钙作为一种优质无机填料，经纳米化及活化处理后，在塑料、橡胶等高分子材料中展现出优异的填充与补强效能，可显著提升产品机械性能。在保障产品性能稳定的前提下，活性纳米碳酸钙能增加填料用量，有效降低制品综合成本，增强产品市场竞争力，因此在塑料、橡胶、胶粘剂、油墨等领域应用日益广泛，其中在聚氯乙烯（PVC）制品中的用量占据首位。为满足高超韧度、高弹性PVC管材的生产需求，以碳酸钙为核心产物，采用石灰石为原料经煅烧等工艺制备纳米碳酸钙，并通过特定表面处理剂进行活化，最终得到吸油值低、加工性能优、分散性好的活性纳米碳酸钙产品。

一、活性纳米碳酸钙生产工艺

活性纳米碳酸钙生产以石灰石为核心原料，全程围绕碳酸钙的生成、提纯及活化展开，核心流程包括原料煅烧、氢氧化钙制备、碳化反应、活化处理及后续干燥分级，具体工艺如下：

1. 核心原料转化阶段

首先将石灰石进行煅烧处理，使石灰石中的碳酸钙分解生成生石灰（CaO）和二氧化碳（CO₂），该过程是获取碳酸钙前驱体的关键步骤；随后将煅烧生成的生石灰溶于水，发生水化反应生成熟石灰（Ca(OH)₂）浆液，为后续碳化反应制备所需的钙源基质。

2. 纳米碳酸钙生成：碳化反应工艺

在制备完成的熟石灰浆液中加入晶形控制剂，严格控制浆液浓度、温度等关键参数，同时进行强烈搅拌，通入煅烧阶段产生的窑尾气（主要成分CO₂），通过碳化反应使Ca(OH)₂与CO₂充分反应生成纳米级碳酸钙。

本工艺采用双塔连续碳化法，其中第一塔为喷射塔，第二塔为鼓泡塔，两塔有效体积均为30m³，确保碳化反应充分且连续进行。碳化反应关键参数控制如下：通入的Ca(OH)₂浆液比重为1.05，浆液温度控制在15~25℃；按Ca(OH)₂干基计，加入0.2%~0.8%的晶型控制剂，保障纳米碳酸钙晶形规整；通入的CO₂浓度为30%，碳化反应时间130min，反应终点温度≤55℃、pH值8.0，最终生成的纳米碳酸钙透气比表面积≥9.5m²/g。

3. 活性提升：活化处理工艺

纳米级碳酸钙浆液生成后，需进行活化处理以提升其在高分子材料中的相容性与分散性，最终形成活性纳米碳酸钙。活化处理的核心是通过表面处理剂与纳米碳酸钙表面发生作用，改变其表面性质，关键工艺如下：

首先将纳米级碳酸钙浆液加热至特定温度，随后转入活化池进行分步活化。本工艺采用3步法表面处理法，在30m³活化池中泵入按CaCO₃干基计3.0t的碳酸钙浆液，开启搅拌机（转速280r/min）后，分三次加入不同活化剂进行活化：第一步加入已皂化好的脂肪酸溶液，搅拌1h完成初步活化；第二步加入乳化后的植物油与单甘酯溶液，继续搅拌1h深化活化效果；第三步加入乳化后的偶联剂溶液，搅拌1h完成全流程活化。

4. 成品制备：后处理工序

活化处理完成后，采用压滤机去除碳酸钙滤饼中的水分，再经气流干燥去除残余水分，最后通过分级过筛去除杂质及团聚颗粒，得到纯度高、粒度均匀的活性纳米碳酸钙成品。

二、活性纳米碳酸钙的应用效果

本工艺制备的活性纳米碳酸钙，因具备吸油值低、加工流动性好、在PVC基体中分散均匀的核心优势，作为填充补强剂应用于PVC排水管生产时，可充分发挥其补强作用，显著提升PVC管材的力学性能与使用可靠性。经检测，添加该活性纳米碳酸钙的PVC排水管，其拉伸屈服强度、断裂伸长率、纵向回缩率、扁平试验等关键指标均优于国家PVC管标准；实际应用测试中，30吨重的大卡车碾压后，管材可快速恢复原形，展现出优异的韧性与弹性，充分验证了该活性纳米碳酸钙在高端PVC管材生产中的核心应用价值。

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