碳酸鈣粉體改性研究進(jìn)展
碳酸鈣（包括重鈣和輕鈣）具有原料易得、價(jià)格低廉，穩(wěn)定性好、色澤單純、無毒等諸多優(yōu)點(diǎn)，而被廣泛用于塑料、橡膠、造紙、油墨、建材、電線電纜等領(lǐng)域，成為用量最大的填充材料。
但由于碳酸鈣屬無機(jī)粉體，粒子表面是親水疏油的，呈強(qiáng)極性，在有機(jī)介質(zhì)中難以分散均勻，與基材之間結(jié)合力低，在受外力沖擊時(shí)，易造成界面缺陷，導(dǎo)致材料性能下降；納米級(jí)的碳酸鈣粉末，表面能高，吸附作用越強(qiáng)，粒子互團(tuán)聚, 無法在聚合物基體中很好分散，從而影響其使用的實(shí)際效果。因此，只有對(duì)碳酸鈣進(jìn)行改性,才能獲得高性能且滿足實(shí)際應(yīng)用的功能性改性填充專用料。
1 碳酸鈣改性研究進(jìn)展
1.1 機(jī)械力化學(xué)改性
碳酸鈣的在超細(xì)粉碎過程中，機(jī)械能使顆粒的表面結(jié)構(gòu)、表面成分、表面性質(zhì)、內(nèi)部晶格缺陷、非晶質(zhì)化、游離基生成、電荷不平衡等系列變化。在這種情況下，碳酸鈣粉體與改性劑之間具有較高的反應(yīng)活性，改性劑有效覆蓋在碳酸鈣粉體表面，達(dá)到表面改性的目的。
鄭桂兵等在介質(zhì)攪拌磨中采對(duì)重質(zhì)碳酸鈣進(jìn)行改性處理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，介質(zhì)攪拌磨中機(jī)械化學(xué)作用對(duì)重鈣改性起著積極的作用，重鈣顆粒得到良好的疏水化改性，并使得重鈣的粒度減小、比表面積增大，提高了重鈣粉體作為填料的功能性。
王林江等對(duì)CaCO3進(jìn)行超細(xì)粉碎與表面一體化改性研究。結(jié)果表明：在機(jī)械力作用下產(chǎn)生的CaCO3表面活性高，有利于提高改性效果。
1.2 表面化學(xué)改性
1.2.1 偶聯(lián)劑改性碳酸鈣粉體
用于改性碳酸鈣粉體常見的偶聯(lián)劑有鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑和硅烷偶聯(lián)劑等
施凱等提出鈦酸酯偶聯(lián)劑在填充體系中具有增塑作用和界面粘合作用，經(jīng)鈦酸酯偶聯(lián)劑改性后，碳酸鈣表而包覆一層單分子膜，從而使碳酸鈣的表面性質(zhì)發(fā)生根本變化。
唐艷軍等采用鋁鋯偶聯(lián)劑和棕櫚酸改性納米CaCO3 粉體，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)表面改性，納米CaCO3的表面能和極性分量明顯降低，其在有機(jī)溶液中的吸附功增大，界面張力大大降低。
1.2.2 有機(jī)物改性碳酸鈣粉體
用于改性碳酸鈣粉體常見的有機(jī)物有脂肪酸（鹽）、硬酯酸等，這類有機(jī)物分子結(jié)構(gòu)一端是親水性基團(tuán)，如羥基和碳酸鈣分子之間進(jìn)行化學(xué)結(jié)合，形成單分子活性層，在此活性層上由于脂肪酸的親油性基團(tuán)，可防止碳酸鈣分子之間團(tuán)聚，提高分散程度；而分子的另外一端則是長(zhǎng)鏈烷基，與聚合物分子相似，具有一定的相容性。
楊眉等用脂肪酸處理碳酸鈣填充丁苯橡膠，發(fā)現(xiàn)其最佳條件改性溫度100℃，用量為1.4%。與未改性的碳酸鈣相比，脂肪酸改性碳酸鈣填充丁苯硫化膠的拉伸強(qiáng)度及扯斷伸長(zhǎng)率有較明顯的提高。
韓躍新等研究得出用硬脂酸改性納米碳酸鈣的最佳條件：硬脂酸量2.5%，料漿濃度9%，改性溫度90℃，改性時(shí)間40min，攪拌速率2500r/m烘干溫度100℃；這樣所得改性納米碳酸鈣產(chǎn)品的活化指數(shù)達(dá)到94%以上，白度在96%以上，表面呈現(xiàn)親油疏水性。
1.2.3 聚合物改性碳酸鈣粉體
聚合物表面處理可分為反應(yīng)性纖維素表面處理和接枝聚合物表面理兩種。反應(yīng)性纖維素表面處理改性的機(jī)理類似于脂肪酸，可通過物理吸附在碳酸鈣表面，也可反應(yīng)而結(jié)合在碳酸鈣粉末表面，形成表面吸附改層，從而達(dá)到其改性目的。
王平華等分別將未經(jīng)過表面處理和經(jīng)過PMMA包覆的納米碳酸鈣粒制備成母料并與PP復(fù)合，發(fā)現(xiàn)經(jīng)改性的母料能均勻穩(wěn)定地分散于基體中，有效地提高了復(fù)合材料的力學(xué)性能，應(yīng)用方便，操作工藝簡(jiǎn)單，適宜業(yè)化生產(chǎn)。
張雪琴等將甲基丙烯酸甲酯（MMA）、丙烯酸丁酯（BA）雙單體在納米碳酸鈣粒子存在下的水相懸浮液中進(jìn)行無皂乳液聚合包覆納米碳酸鈣制備聚合物復(fù)合微粒，研究結(jié)果表明：復(fù)合微粒對(duì)PVC可同時(shí)起到增強(qiáng)和增韌的作用。
1.2.4 無機(jī)物改性碳酸鈣粉體
近年來，人們開始研究通過在納米碳酸鈣表面包覆其它無機(jī)物等手段，來達(dá)到改變碳酸鈣表面性質(zhì)的目的。
岳林海等合成了表面包覆SiO2的超細(xì)CaCO3，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)SiO2以無定形包覆于CaCO3表面，包覆無機(jī)SiO2層，可使其在一定程度上具有SiO2的性質(zhì)，表面光滑度、耐酸性、分散性、比表面積等都有較大的提高，能大大改善其在造紙、食品等行業(yè)中的應(yīng)用性。
2 碳酸鈣粉體表面改性技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
（1）生產(chǎn)工藝高效簡(jiǎn)易化：研制高效、操作容易、改性效果好的生產(chǎn)工藝，實(shí)現(xiàn)表面處理的條件可控制、節(jié)能、簡(jiǎn)化的新改性方法。
（2）尺寸納米化：納米CaCO3 其晶體結(jié)構(gòu)和表面電子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，產(chǎn)生了普通CaCO3不具有的許多優(yōu)越性能，將其填充到橡膠、塑料等材料中，能提高制品的耐熱性、硬度和剛度等。
（3）填充料綠色化：在提倡保護(hù)環(huán)境產(chǎn)品綠色化走可持續(xù)發(fā)展道路的今天，研制開發(fā)生產(chǎn)環(huán)境友好的碳酸鈣填充專用料顯得尤為重要。
（4）填充料功能化：科技的發(fā)展對(duì)材料性能提出更高的要求，也促進(jìn)了填充料向功能、多功能復(fù)合型方向發(fā)展。
來源：中國(guó)粉體技術(shù)網(wǎng)
