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。

1、粉體改性與碳酸鈣改性

何為粉體表面改性技術(shù)？一般而言，用物理、化學(xué)、機械等方法對粉體材料表面或界面進行處理，有目的地改變粉體材料表面物理化學(xué)性質(zhì)的科學(xué)手段都被視為改性技術(shù)。在碳酸鈣領(lǐng)域，粉體表面改性技術(shù)，能改變碳酸鈣粉分散性差，與有機體相溶性差的劣勢，能以較低的成本提高鈣粉的用量，拓寬鈣粉的應(yīng)用范圍。

以提高碳酸鈣粉體分散性而言。目前，超細化是碳酸鈣發(fā)展和應(yīng)用的趨勢，但粒徑越小，表面能越高，粒子吸附作用越強，團聚現(xiàn)象也就越嚴重，最終導(dǎo)致碳酸鈣無法應(yīng)用。如果對超細碳酸鈣進行表面改性，則可使改性劑定向吸附在碳酸鈣表面，使其表面具有電荷特性，由于同種電荷的排斥性，碳酸鈣就不易團聚，從而在基體中實現(xiàn)良好的分散。

以改善碳酸鈣與其他物質(zhì)的相容性而言。未經(jīng)表面改性處理的碳酸鈣具有親水性，極性較強，與有機聚合物相容和分散性較差，易造成復(fù)合材料出現(xiàn)界面缺陷，降低材料的機械強度。表面改性能讓碳酸鈣完成“親油疏水”的轉(zhuǎn)變，可增大碳酸鈣與有機體的界面的相容性及親和性，從而提高其與橡膠或塑料等復(fù)合材料的物理性能。

2、碳酸鈣及表面改性（活性）碳酸鈣

碳酸鈣：PCC（輕質(zhì)碳酸鈣）和GCC（重質(zhì)碳酸鈣）是目前高聚物基復(fù)合材料中用量最大的無機填料。

輕質(zhì)或沉淀碳酸鈣：以石灰石為原料，通過燒、消化、碳化生產(chǎn)的碳酸鈣產(chǎn)品;粒度細（初級粒子平均達到0.07mm），白度高，晶形好。

重質(zhì)或細磨碳酸鈣：以方解石、白堊、大理石、優(yōu)質(zhì)石灰石等為原料，通過細磨和超細粉碎加工直接得到的碳酸鈣粉體產(chǎn)品。其粒度大小與粉碎工藝設(shè)備有關(guān)，最細可達0.1μm。

改性或活性碳酸鈣：經(jīng)過表面有機改性的碳酸鈣粉體，包括活性重質(zhì)碳酸鈣（GCC）、活性輕質(zhì)碳酸鈣（PCC）、納米碳酸鈣等。

另外，還有一些表面無機包覆改性，如二氧化鈦/重質(zhì)碳酸鈣、氧化硅/碳酸鈣、氫氧化鎂/碳酸鈣的研究報道，但由于工藝復(fù)雜、過程環(huán)境負荷較重等原因少有產(chǎn)業(yè)化。

3、碳酸鈣的表面改性工藝與改性劑

碳酸鈣粉體要添加到高分子化合物中，需要對其進行表面改性，以改善碳酸鈣與高分子材料之間的相容性。碳酸鈣粉體的表面改性工藝包括干法改性方法和濕法改性方法。常用的表面改性劑有，硬脂酸、硬脂酸鈉、硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑等。

粉體表面改性的方法和原理是粉體表面改性技術(shù)的基礎(chǔ)，從改性技術(shù)發(fā)展的角度來看，提高表面改性效果，降低表面改性成本，發(fā)展綠色改性劑和優(yōu)化改性設(shè)備等都是重要發(fā)展方向。2024年4月10日~11日，第三屆全國碳酸鈣產(chǎn)業(yè)高值化發(fā)展交流大會將在江西·吉安舉行，屆時中國礦業(yè)大學(xué)（北京）鄭水林教授將在大會上作《碳酸鈣粉體表面改性技術(shù)現(xiàn)狀與展望》主題報告，總結(jié)各種碳酸鈣的表面改性方法及技術(shù)選擇、改性劑配方及其優(yōu)化路徑、表面改性工藝與設(shè)備及應(yīng)用、表面改性效果的評價等內(nèi)容。

專家簡介

鄭水林，工學(xué)博士，中國礦業(yè)大學(xué)（北京）教授/博士生導(dǎo)師；中國硅酸鹽學(xué)會常務(wù)理事、礦物材料分會理事長。技術(shù)專長為非金屬礦選礦與深加工、粉體表面改性、非金屬礦物材料等。

曾任中國顆粒學(xué)會副理事長和中國非金屬礦工業(yè)協(xié)會副會長、專家委員會副主任。累計培養(yǎng)研究生130多人（其中博士生30多人）；出版專著25本，發(fā)表論文500多篇（H指數(shù)37，被引數(shù)5779）；授權(quán)發(fā)明專利50多項（其中近40項已轉(zhuǎn)化應(yīng)用）；獲省/部級及中國建材聯(lián)合會、中國煤炭學(xué)會、中國石油化工聯(lián)合會、中國非金屬礦工業(yè)協(xié)會科技一等獎2項、二等獎4項、三等獎1項，優(yōu)秀圖書一等獎2項以及中綠盟綠色礦山【2019】突出貢獻獎，科學(xué)中國人【2017】年度人物等榮譽。