納米碳酸鈣直接用于有機(jī)高分子基質(zhì)中存在兩個(gè)缺陷：
- 一是分子間力、靜電作用、氫鍵、氧橋等會(huì)引起碳酸鈣粉體的團(tuán)聚；
- 二是納米碳酸鈣表面具有親水性較強(qiáng)且呈強(qiáng)堿性的羥基，會(huì)使其與聚合物的親和性變差，易形成團(tuán)聚體，造成在高聚物中分散不均勻，導(dǎo)致兩種材料間界面缺陷，無(wú)法體現(xiàn)出納米碳酸鈣的納米效應(yīng)。
納米碳酸鈣常用的改性劑主要有偶聯(lián)劑、表面活性劑、聚合物、無(wú)機(jī)物等。
1、鈦酸酯偶聯(lián)劑
鈦酸酯偶聯(lián)劑可以分為單烷氧型、配位型及螯合型，為了提高其反應(yīng)的均勻性，需采用惰性溶劑進(jìn)行溶解和稀釋，再以噴霧形式加入表面改性機(jī)，可以更好地與碳酸鈣顆粒進(jìn)行分散混合、表面化學(xué)包覆。
鈦酸酯改性效果較好，曾得到廣泛應(yīng)用，但鈦酸酯呈棕色影響到改性后產(chǎn)品的白度，且價(jià)格較貴，并可能危害人體健康（導(dǎo)致肝癌）。
2、鋁酸酯偶聯(lián)劑
鋁酸酯一端的烷氧基可與碳酸鈣表面的自由質(zhì)子反應(yīng)，另一端能和高聚物分子鏈產(chǎn)生纏繞或交聯(lián)作用，其性能優(yōu)于鈦酸酯。
鋁酸酯改性后的碳酸鈣能較好分散于有機(jī)介質(zhì)中，力學(xué)性能得到改善，并且能提高產(chǎn)品的物理機(jī)械性能和加工性能，在填充塑料等制品中應(yīng)用廣泛。
鋁酸酯的優(yōu)點(diǎn)是：顏色較淺，無(wú)毒，熱分解的溫度較高，價(jià)格低廉，包裝、運(yùn)輸方便，因此適用范圍廣泛。鋁酸酯的缺點(diǎn)是易水解，不能用于濕法表面改性工藝。
3、硼酸酯偶聯(lián)劑
硼酸酯偶聯(lián)劑作為改性劑使用，具有很多優(yōu)點(diǎn)：無(wú)毒并且抑菌，偶聯(lián)功能優(yōu)異，熱穩(wěn)定性能好，具有良好的抗水解能力。因此，硼酸酯作為納米碳酸鈣改性劑，不僅用于干法表面改性工藝，也可用于濕法改性處理。
4、脂肪酸（鹽）
脂肪酸（鹽）的作用機(jī)理是利用碳酸鈣表面分布著大量親水性的羥基，呈現(xiàn)較強(qiáng)堿性的特點(diǎn)，其RCOO-與碳酸鈣漿液中的Ca2+、CaHCO3+、CaOH+等組分反應(yīng)生成脂肪酸鈣沉淀物，包覆在碳酸鈣粒子表面，脂肪酸鈣中的烴基使碳酸鈣的表面性質(zhì)由親水變成親油。
納米碳酸鈣經(jīng)脂肪酸改性后，分散性提高，與有機(jī)高分子材料具有較好相容性。用脂肪酸（鹽）改性的碳酸鈣主要應(yīng)用于填充PVC塑料、電纜材料、膠黏劑、油墨、涂料等。其中，硬脂酸（鹽）是碳酸鈣最常用、也是十分廉價(jià)的表面改性劑。
5、磷酸鹽和縮合磷酸
磷酸酯（鹽）改性劑也屬于陰離子型表面活性劑，主要是通過(guò)磷酸酯腐蝕碳酸鈣表面生成磷酸酯鈣和磷酸酯氫鈣，其緊密包覆在納米碳酸鈣顆粒表面，長(zhǎng)鏈烷基朝外排列，使得納米碳酸鈣呈疏水性。
經(jīng)磷酸酯改性的納米碳酸鈣應(yīng)用于復(fù)合材料中，不僅能提高材料的加工性能和機(jī)械性能，而且能改善耐酸性和阻燃性。
采用縮合磷酸（偏磷酸或焦磷酸）對(duì)碳酸鈣粉體進(jìn)行表面改性，可克服碳酸鈣粉體耐酸性差、表面pH高等缺點(diǎn)。改性后產(chǎn)品的pH為5.0～8.0（改性前pH為9.0～10.5），難溶于醋酸等弱酸中，耐酸性較好。
另外，在碳酸鈣碳化過(guò)程中加入硫酸鋅和水玻璃進(jìn)行表面改性，所得產(chǎn)品應(yīng)用于丁苯橡膠時(shí)，可改善其斷裂伸長(zhǎng)率和撕裂強(qiáng)度。
6、季胺鹽類
季胺鹽類是一種陽(yáng)離子表面活性劑，其分子的一端可以和高分子材料發(fā)生交聯(lián)，另一端帶正電可以在碳酸鈣表面發(fā)生靜電吸附。
7、反應(yīng)性單體、活性大分子
反應(yīng)性單體中，帶有不飽和鍵的小分子羧酸能與納米碳酸鈣作用，分散納米碳酸鈣；利用其反應(yīng)性（不飽和鍵）可與聚烯烴發(fā)生接枝，形成接枝物，強(qiáng)化納米碳酸鈣與聚合物間的界面作用。
活性大分子中，帶有的大分子能在碳酸鈣表面發(fā)生作用，改善其與有機(jī)高分子材料間的親和力和分散性。
8、聚合物
聚合物可在碳酸鈣表面定向吸附，使碳酸鈣具有電荷特性并在碳酸鈣粒子表面形成物理或化學(xué)吸附層，增大粒子之間的距離，防止碳酸鈣粒子間粘連團(tuán)聚，進(jìn)而改善分散性。常用的聚合物主要有低聚物、高聚物和水溶性高分子。
9、超分散劑
超分散劑不同于傳統(tǒng)的表面活性劑，主要由溶劑段和錨固段組成。其錨固段一般為極性基團(tuán)，可以單點(diǎn)錨固或多點(diǎn)錨固的形式緊密結(jié)合于顆粒表面；溶劑段極性各異，分別適用于不同極性的聚合物改性。
理論上講，通過(guò)調(diào)整兩段物質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量大小和官能團(tuán)，可以獲得幾乎滿足所有要求的表面處理劑。
10、無(wú)機(jī)物
無(wú)機(jī)物改性劑一般不能使碳酸鈣由親水變成疏水，但能改善納米碳酸鈣的分散性與耐酸性，若與其他改性劑結(jié)合使用，效果較佳。常用的主要有偏磷酸（鹽）、多聚磷酸（鹽）、鋁酸（鹽）、明礬、鋇鹽等。
無(wú)機(jī)電解質(zhì)吸附在碳酸鈣粒子表面，一方面能提高其表面的電位值并誘發(fā)空間位阻效應(yīng)，產(chǎn)生雙電層靜電排斥作用，因而能改善粒子的分散性；另一方面，由于空間位阻作用使得氫離子無(wú)法接觸到內(nèi)層碳酸鈣粒子，顯著提高其耐酸性。
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