重質碳酸鈣表面化學改性
表面化學改性是利用改性劑分子中的官能團和重質碳酸鈣粉體表面的活性點進行化學反應或化學吸附，使改性劑包覆在重質碳酸鈣顆粒的表面，增強重質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。
碳酸鈣的表面改性方法主要是化學包覆，輔之以機械力化學；使用的表面改性劑包括硬脂酸（鹽）、鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑以及無規(guī)聚丙烯、聚乙烯蠟等。
1、偶聯劑改性
偶聯劑是兩性結構化合物，可分為硅烷類偶聯劑、鈦酸酯類偶聯劑、鋁酸酯類偶聯劑等，其改性機理均是重質碳酸鈣表面的活性羥基與偶聯劑分子一端的短烷氧基鏈發(fā)生取代反應，形成Z-O-Ca化學鍵，而偶聯劑分子另一端的親非極性的長烷基鏈與樹脂等有機基體發(fā)生機械纏繞或者某種化學反應，從而把極性較大的重質碳酸鈣與非極性的有機高分子緊密結合在一起，即把兩親性的偶聯劑作為一個中間媒介，提高重質碳酸鈣在樹脂等有機基體中的相容性和分散性。
①硅烷偶聯劑
硅烷偶聯劑是開發(fā)最早、應用最廣的一類偶聯劑，對于一般的硅烷偶聯劑，因羥基數過少，和重質碳酸鈣表面難發(fā)生甚至不發(fā)生偶聯反應，只有當樹脂與硅烷偶聯劑有相似的基團才能起到改性作用。
對重質碳酸鈣表面處理較為有效的硅烷偶聯劑是一種多組分的硅烷偶聯劑，但此類硅烷偶聯劑價格昂貴，使用復雜，給工業(yè)生產帶來一定的麻煩，因此對于重質碳酸鈣的改性很少使用硅烷偶聯劑。
②鈦酸酯偶聯劑
鈦酸酯偶聯劑主要分為單烷氧基型、單烷氧基焦磷酸酯型、配位型和螯合型。其中單烷氧基型適合于不含游離水、只含化學鍵合水或物理鍵合水的干燥填充劑體系，而其他三類鈦酸酯偶聯劑對體系含水量無要求。
利用鈦酸酯偶聯劑改性的重質碳酸鈣應用在橡膠行業(yè)中，可減少橡膠用量和防老劑用量，提高制品耐磨強度和抗老化性能。將單烷氧基鈦酸酯偶聯劑改性重質碳酸鈣填充于涂料中，可提高其在涂料中的分散性和加工流動性。
雖然鈦酸酯偶聯劑的改性效果優(yōu)異，但本身易氧化而變色；分解溫度較低；鈦酸酯分子的親有機端易發(fā)生醇解或水解；不利于人體健康和生態(tài)環(huán)境等，這些弊端極大限制了其應用領域的進一步發(fā)展。
③鋁酸酯偶聯劑
與鈦酸酯偶聯劑相比，鋁酸酯偶聯劑具有色淺、無毒、常溫是固體、熱穩(wěn)定性高、使用方便等優(yōu)點，同時鋁酸酯偶聯劑本身有一定的潤滑增塑功效，所以對重質碳酸鈣表面改性，鋁酸酯偶聯劑改性效果優(yōu)于硅烷偶聯劑和鈦酸酯偶聯劑。
經鋁酸酯偶聯劑改性的重質碳酸鈣常用來填充聚丙烯、聚氯乙烯、硬聚氨酯彈性體等體系，在提高填充量的同時，所得制品仍然具有良好的物理和應用性能，極大降低了成本。
2、復合偶聯改性劑改性
復合偶聯改性劑改性是以偶聯劑為基礎，與其他加工改性劑、表面處理劑、交聯劑相結合[25]，對重質碳酸鈣的表面進行復合改性處理。對重質碳酸鈣進行改性處理同時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。
揚州天力非金屬材料有限公司、四川石棉巨豐粉體有限公司利用鋁酸酯、鈦酸酯偶聯劑、硬脂酸改性重質碳酸鈣，并將此重質碳酸鈣復合填料用于制備PVC電纜料和阻燃母粒，性能優(yōu)良，而復合改性劑的使用將成為重質碳酸鈣表面改性的發(fā)展趨勢之一。
3、聚合物包覆改性
聚合物包覆改性包括反應性纖維素表面處理和接枝聚合物表面處理兩類。
反應性纖維素表面處理是將反應性纖維結合在重質碳酸鈣的表面，形成表面改性層，達到表面改性的目的。
廣福建材精化有限公司利用聚乙二醇濕法改性重質碳酸鈣，并廣泛應用于乳膠體系，使涂料體系的疏水性和施工性能提高，同時潤濕分散劑和消泡劑的用量減少。
接枝聚合包覆法是利用重質碳酸鈣表面的活性點進行聚合包覆反應，聚合后的有機高分子基體包覆在重質碳酸鈣粒子的表面上，阻止重質碳酸鈣的團聚，提高分散穩(wěn)定性。接枝聚合處理的重質碳酸鈣表面與有機高分子材料表面的相似性提高，降低了重質碳酸鈣粒子表面的極性。
利用重質碳酸鈣表面羥基進行接枝聚合改性制得改性重質碳酸鈣，應根據主體樹脂的性質來選擇聚合的單體和預處理方式，使主體樹脂與載體樹脂的結構相似或相同，增加改性重質碳酸鈣與主體樹脂間的相容性。
4、硬脂酸（鹽）改性
硬脂酸（鹽）、磷酸酯類與重質碳酸鈣粉末表面的活性Ca2+反應生成硬脂酸鈣或磷酸鈣沉積或包覆于重質碳酸鈣粒子的表面，使碳酸鈣粉末的表面性能得到改變。
硬脂酸（鹽）、磷酸酯類有機物改性劑的一端是長鏈烷基，使改性重質碳酸鈣顆粒表面呈一種皮草狀的二維曲面結構，達到單層包覆量后，過剩的改性劑的非極性段與改性碳酸鈣表面的非極性段繼續(xù)纏繞，形成雙層包覆，碳酸鈣表面再次變?yōu)橛H水性，極性增大，影響改性效果。
盡管此種改性方法存在一些不足，但其改性重質碳酸鈣在聚氯乙烯、涂料、油墨、電纜材料等領域應用廣泛。東南新材料股份有限公司利用硬脂酸濕法研磨所制得改性重質碳酸鈣，在有機樹脂中的分散性和相容性良好，并且制品的性能提高很多。 安徽雪城超細碳酸鈣有限公司采用二甲基硅油、海藻酸、月桂酸鈣等原料對超細重質碳酸鈣進行改性處理，此改性碳酸鈣填料能夠有效地提高涂料的附著力、柔韌性及沖擊強度等指標，應用前景廣闊。
因為相比其他改性劑，此有機物的價格便宜，來源豐富，并且經過此改性劑處理后的碳酸鈣的黏度很小、吸油值很低、pH值較適中，既可單獨使用，又可與其他改性劑配合使用，獲得更好的改性效果。
來源：中國知網
