2024-02-26/碳酸鈣粉體表面改性技術現狀與展望

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用于橡膠、造紙、油墨、涂料、塑料、食品、化妝品等行業中。

1、粉體改性與碳酸鈣改性

何為粉體表面改性技術？一般而言，用物理、化學、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性質的科學手段都被視為改性技術。在碳酸鈣領域，粉體表面改性技術，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，超細化是碳酸鈣發展和應用的趨勢，但粒徑越小，表面能越高，粒子吸附作用越強，團聚現象也就越嚴重，最終導致碳酸鈣無法應用。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，從而在基體中實現良好的分散。

以改善碳酸鈣與其他物質的相容性而言。未經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，易造成復合材料出現界面缺陷，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（輕質碳酸鈣）和GCC（重質碳酸鈣）是目前高聚物基復合材料中用量較大的無機填料。

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

重質或細磨碳酸鈣：以方解石、白堊、大理石、優質石灰石等為原料，通過細磨和超細粉碎加工直接得到的碳酸鈣粉體產品。其粒度大小與粉碎工藝設備有關，最細可達0.1μm。

改性或活性碳酸鈣：經過表面有機改性的碳酸鈣粉體，包括活性重質碳酸鈣（GCC）、活性輕質碳酸鈣（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，但由于工藝復雜、過程環境負荷較重等原因少有產業化。

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、硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑等。

粉體表面改性的方法和原理是粉體表面改性技術的基礎，從改性技術發展的角度來看，提高表面改性效果，降低表面改性成本，發展綠色改性劑和優化改性設備等都是重要發展方向。