碳酸鈣是一種重要的、用途廣泛的化工原料，作為補(bǔ)強(qiáng)劑和填充劑被廣泛應(yīng)用于橡膠、造紙、油墨、涂料、塑料、食品、化妝品等行業(yè)中，不僅能增加產(chǎn)品體積，節(jié)約母料，降低成本，而且能提高制品的物理性能、印刷性能和尺寸穩(wěn)定性等。

一、重質(zhì)碳酸鈣與輕質(zhì)碳酸鈣

根據(jù)碳酸鈣生產(chǎn)方法的不同，可以將其分為輕質(zhì)碳酸鈣和重質(zhì)碳酸鈣。輕質(zhì)碳酸鈣又稱沉淀碳酸鈣，是用化學(xué)加工方法制得；重質(zhì)碳酸鈣又稱研磨碳酸鈣，是用機(jī)械方法直接粉碎天然的石灰石、方解石、白堊等制備。重質(zhì)碳酸鈣和輕質(zhì)碳酸鈣的粒度和表面特征存在一定的差異（表１），因而在使用效果上也會(huì)有一定的差異。

相比輕質(zhì)碳酸鈣，重質(zhì)碳酸鈣具有能耗低、加工簡單、價(jià)格低廉的特點(diǎn)，在造紙、塑料、建筑、涂料等行業(yè)中的填充效果明顯優(yōu)于輕質(zhì)碳酸鈣，而我國目前正在大力發(fā)展造紙和塑料行業(yè)，因此對重質(zhì)碳酸鈣的需求量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于輕質(zhì)碳酸鈣。但重質(zhì)碳酸鈣的生產(chǎn)和應(yīng)用仍然存在一些有待于改進(jìn)的問題：① 重質(zhì)碳酸鈣粒徑超細(xì)化； ② 開發(fā)專用重質(zhì)碳酸鈣產(chǎn)品。而解決這些問題的一個(gè)有效手段是對重質(zhì)碳酸鈣進(jìn)行改性研究，從而滿足各種產(chǎn)品的要求。

二、重質(zhì)碳酸鈣的表面改性

對重質(zhì)碳酸鈣進(jìn)行表面改性的主要目的是：①降低重質(zhì)碳酸鈣的表面能，防止團(tuán)聚； ② 提高重質(zhì)碳酸鈣在基體中的分散性； ③ 增強(qiáng)重質(zhì)碳酸鈣表面與基體的界面親和性； ④ 提高改性重質(zhì)碳酸鈣的專用性和功能性。而為了使改性重質(zhì)碳酸鈣的填充效果達(dá)到要求，必須要考慮其應(yīng)用領(lǐng)域、加工方式、共混對象，對不同的基體和應(yīng)用領(lǐng)域有針對性地選擇合適的改性劑和改性方法。接下來將根據(jù)重質(zhì)碳酸鈣表面處理工藝的不同，介紹國內(nèi)外現(xiàn)有的幾類表面改性方法和所選擇的改性劑。

2.1物理涂覆改性

物理涂覆改性是將改性劑與重質(zhì)碳酸鈣以一定的比例混合，在分散力的作用下，改性劑通過范德華力或靜電引力等物理作用力吸附在重質(zhì)碳酸鈣表面，形成單層、雙層或多層包覆層。

從物理涂覆改性定義可知，重質(zhì)碳酸鈣的表面與改性劑之間沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，只是純粹的一種物理包覆。

2.2表面化學(xué)改性     

表面化學(xué)改性是指通過一定的方法，利用改性劑分子中的官能團(tuán)和重質(zhì)碳酸鈣粉體表面的活性點(diǎn)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)或化學(xué)吸附，使改性劑包覆在重質(zhì)碳酸鈣顆粒的表面，增強(qiáng)重質(zhì)碳酸鈣與填充有機(jī)基體的相容性和分散性，從而改善復(fù)合材料的加工性能和物理力學(xué)性能。重質(zhì)碳酸鈣的表面化學(xué)改性主要包括偶聯(lián)劑改性、復(fù)合偶聯(lián)改性劑改性、聚合物包覆改性、有機(jī)物改性等。

2.2.1偶聯(lián)劑改性

偶聯(lián)劑是兩性結(jié)構(gòu)化合物，可以分為硅烷類偶聯(lián)劑、鈦酸酯類偶聯(lián)劑、鋁酸酯類偶聯(lián)劑等。

2.2.2 復(fù)合偶聯(lián)改性劑改性

復(fù)合偶聯(lián)改性劑改性是以偶聯(lián)劑為基礎(chǔ)，與其他加工改性劑、表面處理劑、交聯(lián)劑相結(jié)合，對重質(zhì)碳酸鈣的表面進(jìn)行復(fù)合改性處理。對重質(zhì)碳酸鈣進(jìn)行改性處理同時(shí)選擇兩種或多種改性劑，發(fā)揮每種改性劑自身的優(yōu)勢，使重質(zhì)碳酸鈣的改性效果更加優(yōu) 良，更 能 滿 足 各 種 功 能 化、專 業(yè) 化 的需求。

2.2.3聚合物包覆改性

聚合物包覆改性包括反應(yīng)性纖維素表面處理和接枝聚合物表面處理兩類。

反應(yīng)性纖維素表面處理是將反應(yīng)性纖維結(jié)合在重質(zhì)碳酸鈣的表面，形成表面改性層，達(dá)到表面改性的目的。

接枝聚合包覆法是利用重質(zhì)碳酸鈣表面的活性點(diǎn)進(jìn)行聚合包覆反應(yīng)，聚合后的有機(jī)高分子基體包覆在重質(zhì)碳酸鈣粒子的表面上，阻止重質(zhì)碳酸鈣的團(tuán)聚，提高分散穩(wěn)定性。接枝聚合處理的重質(zhì)碳酸鈣表面與有機(jī)高分子材料表面的相似性提高，降低了重質(zhì)碳酸鈣粒子表面的極性。

碳酸鈣表面羥基接枝聚合改性方法

2.2.4 有機(jī)物改性

有機(jī)物改性主要包括硬脂酸（鹽）、磷酸酯類對重質(zhì)碳酸鈣的改性，改性機(jī)理如圖，

2.3機(jī)械力化學(xué)改性

機(jī)械力化學(xué)改性是利用粉碎、摩擦等機(jī)械手段，使重質(zhì)碳酸鈣粉體的晶格發(fā)生位移、晶型發(fā)生變化，與此同時(shí)體系溫度升高，內(nèi)能增大，大顆粒的碳酸鈣粒子不斷分解成較小甚至微米級、納米級的重質(zhì)碳酸鈣顆粒，增強(qiáng)重質(zhì)碳酸鈣顆粒表面的化學(xué)活性，易與改性劑發(fā)生化學(xué)結(jié)合或附著，使重質(zhì)碳酸鈣顆粒的內(nèi)能降低，處于較穩(wěn)定的狀態(tài)，達(dá)到表面改性的目的。

2.4 表面沉積改性

表面沉積改性是采用合適的方法將改性劑沉淀在重質(zhì)碳酸鈣的表面，是無機(jī)礦物顏料表面改性常用的方法之一，適合工業(yè)化生產(chǎn)，工藝流程簡單，通過控制反應(yīng)條件，可以獲得合適的粒徑和純度。

2.5高能表面改性

高能表面改性是指采用強(qiáng)度較高、能量較集中的輻照、等離子體、超聲波等方式，對重質(zhì)碳酸鈣表面進(jìn)行改性處理的一種方法。作用時(shí)產(chǎn)生的強(qiáng)沖擊波和分散力能夠削弱顆粒間的相互作用，可以有效地防止顆粒間的團(tuán)聚，有利于重質(zhì)碳酸鈣的分散，但是此技術(shù)的改性效果不太穩(wěn)定，成本較高，操作較復(fù)雜，因而在實(shí)際生產(chǎn)中還很難得到廣泛的應(yīng)用。

三、展望

表面改性是提升重質(zhì)碳酸鈣應(yīng)用性能、提高適用性、拓展市場和用量所必須的加工技術(shù)之一。重質(zhì)碳酸鈣表面改性的主要發(fā)展趨勢是。

（1）優(yōu)化表面改性效果。為了提高生產(chǎn)效率、降低改性成本，在加工生產(chǎn)中，應(yīng)根據(jù)表面改性機(jī)理、基料的性質(zhì)、加工工藝的技術(shù)等要求，有針對性的選取表面改性劑、助改性劑和改性設(shè)備。

（2）改性重質(zhì)碳酸鈣尺寸納米化。納米化的碳酸鈣會(huì)表現(xiàn)出與普通碳酸鈣不同或反常的理化性質(zhì)，在殺菌消毒、透明性、增韌性和補(bǔ)強(qiáng)性等方面起到特殊作用。

（3）綠色環(huán)?；?。目前人們總是在倡導(dǎo)走可持續(xù)發(fā)展之路，因此生產(chǎn)環(huán)境友好的改性重質(zhì)碳酸鈣填充料顯得非常重要。

（4）為了滿足科技的進(jìn)步對材料提出的更高的要求，碳酸鈣的改性會(huì)向?qū)Ｓ眯?、功能型及高附加值型轉(zhuǎn)化。

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