碳酸鈣是一種重要的、用途廣泛的化工原料，作為補強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
什么是重質(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，是用化學加工方法制得；重質(zhì)碳酸鈣又稱研磨碳酸鈣，是用機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，因而在使用效果上也會存在差別。
cription-url="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/z6iauic3DRibBRZuVArU7eKhk10YwFJHwW9HUTkv4USYOUHuNdmicoeUvUmENcDHIH2FMcXO8uZiaeFCoD1LCsLVZvA/0?wx_fmt=png" data-imgfileid="100027593" data-ratio="0.304177545691906" data-s="300,640" data-src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/z6iauic3DRibBRZuVArU7eKhk10YwFJHwW9HUTkv4USYOUHuNdmicoeUvUmENcDHIH2FMcXO8uZiaeFCoD1LCsLVZvA/640?wx_fmt=png&tp=wxpic&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1" data-type="png" data-w="766" data-index="2" src="http://www.zwtime.com.cn/file/upload/202401/08/093737271.png" _width="677px" __sec_open_place_holder__="true" crossorigin="anonymous" data-fail="0" style="margin: 0px; padding: 0px; outline: 0px; max-width: 100%; vertical-align: bottom; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important; height: auto !important; visibility: visible !important;" width="766" height="233" alt="" />
重質(zhì)碳酸鈣優(yōu)、劣勢
相比輕質(zhì)碳酸鈣，重質(zhì)碳酸鈣具有能耗低、加工簡單、價格低廉的特點，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。
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的問題：
①重質(zhì)碳酸鈣粒徑超細化；
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有效手段是對重質(zhì)碳酸鈣進行改性研究，從而滿足各種產(chǎn)品的要求。
二
為什么要表面改性？
對重質(zhì)碳酸鈣進行表面改性的主要目的是：
1.降低重質(zhì)碳酸鈣的表面能，防止團聚；
2.提高重質(zhì)碳酸鈣在基體中的分散性；
3.增強重質(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。
三
重質(zhì)碳酸鈣的5大改性方法
為了使改性重質(zhì)碳酸鈣的填充效果達到最佳，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。
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。
為了克服傳統(tǒng)分散劑的不足，增大物理結(jié)合力，國外從20世紀70年代開始開發(fā)了一類新型的超分散劑。
與傳統(tǒng)表面活性劑相比，超分散劑有如下優(yōu)點：
①與重質(zhì)碳酸鈣顆粒表面結(jié)合力更強，幾乎不會發(fā)生解吸；
②聚合物的長分子鏈可以更有效地防止重質(zhì)碳酸鈣粒子的再次團聚。
這些優(yōu)點為超分散劑改性重質(zhì)碳酸鈣在填充塑料、顏料、油墨、涂料等行業(yè)中的廣泛應(yīng)用帶來了前景。
表面化學改性
表面化學改性是指通過一定的方法，利用改性劑分子中的官能團和重質(zhì)碳酸鈣粉體表面的活性點進行化學反應(yīng)或化學吸附，使改性劑包覆在重質(zhì)碳酸鈣顆粒的表面，增強重質(zhì)碳酸鈣與填充有機基體的相容性和分散性，從而改善復合材料的加工性能和物理力學性能。
表面化學改性主要包括：
（1）偶聯(lián)劑改性
（2）復合偶聯(lián)改性劑改性
（3）聚合物包覆改性
（4）有機物改性
機械力化學改性
機械力化學改性是利用粉碎、摩擦等機械手段，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，增強重質(zhì)碳酸鈣顆粒表面的化學活性，易與改性劑發(fā)生化學結(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)，達到表面改性的目的。
在重質(zhì)碳酸鈣的工業(yè)生產(chǎn)中，研磨粉碎和表面改性一般是分開進行，若在重質(zhì)碳酸鈣粉碎的過程中同時加入改性劑對其表面進行改性，不僅能利用粉碎的物理機械力來增強表面改性效果，還可防止重質(zhì)碳酸鈣顆粒過細而導致的團聚現(xiàn)象發(fā)生。
此外，改性劑本身是一種優(yōu)良的潤滑劑和分散劑，加入后會使顆粒間的摩擦減小，有助磨的功效，對設(shè)備也起到了一定的保護作用，使利用機械力化學改性重質(zhì)碳酸鈣的工藝流程簡單化，改性效果和效率優(yōu)良化。
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，是無機礦物顏料表面改性最常用的方法之一。
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。
例如，廣東拉芳個人護理用品有限公司利用SLG型（渦流式）或PSC型（連續(xù)式）粉體表面改性機，對牙膏用磨擦劑碳酸鈣進行表面改性，制得二氧化硅包覆微米級球形碳酸鈣顆粒，在磨損值相同的情況下，將改性碳酸鈣添加于牙膏中，與氟化物的相容性得到了顯著的提高。
高能表面改性
高能表面改性是指采用強度較高、能量較集中的輻照、等離子體、超聲波等方式，對重質(zhì)碳酸鈣表面進行改性處理的一種方法。
作用時產(chǎn)生的強沖擊波和分散力能夠極大地削弱顆粒間的相互作用，可以有效地防止顆粒間的團聚，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，操作較復雜，因而在實際生產(chǎn)中還很難得到廣泛的應(yīng)用。
小結(jié)
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；2.改性重質(zhì)碳酸鈣尺寸納米化；3.綠色環(huán)?；?.向高附加值轉(zhuǎn)化。
