納米碳酸鈣的表面改性方法

納米碳酸鈣是指粒度大小在1~100nm的碳酸鈣產品，包括超細和超微細碳酸鈣兩種產品。納米碳酸鈣的粒徑較小、表面電子結構和晶體結構發生改變，使其呈現出了小尺寸效應、表面效應、宏觀量子隧道效應和量子尺寸效應，顯示出優越的性能，成為近年來研究的熱點。

納米碳酸鈣的表面改性方法

1

局部化學反應改性

局部化學反應改性是先加入處理劑（偶聯劑、有機物、無機物等），然后納米碳酸鈣表面官能團與它發生化學反應達到改性目的的一種方法。目前納米碳酸鈣表面改性應用最廣泛的就是這種方法。

局部化學反應改性工藝主要有干法和濕法兩種。

干法是在改性劑中依次加入納米碳酸鈣粉末和表面改性劑，進行表面改性。

適合于用偶聯劑進行表面改性。

優點：操作簡單，生產成本低，并且出料后可直接包裝、運輸。

缺點：表面均勻性不好，而且由于受國內偶聯劑開發應用技術的限制，對它的實際應用造成了一定的影響。

濕法是通過在納米碳酸鈣溶液中加入改性劑進行表面改性。

王國宏等用改性劑月桂酸對納米碳酸鈣濕法改性，試驗結果表明納米碳酸鈣在環乙烷和二甲苯中分散性明顯改善。

濕法改性包覆效果好，產品質量高，適合用于液相法制備納米碳酸鈣的過程，但其工藝復雜，運輸不便。

2

表面包覆改性

納米碳酸鈣顆粒與包覆物兩者通過范德華力或物理方法連接起來的一種改性方法。將表面改性劑或超分散劑加入到納米碳酸鈣的制備溶液中，在生產納米碳酸鈣的同時，將表面改性劑包覆在碳酸鈣的表面，使最終產物以均勻顆粒的形式存在。

陳西知等在納米碳酸鈣表面包覆一層無機二氧化硅，使其在一定程度上具有二氧化硅的性質，表面光滑度、白度、耐熱性、耐酸性、分散性、比表面積、吸油值等都有較大的提高，大大改善了碳酸鈣的應用性能。表面包覆改性對提高納米碳酸鈣的分散性非常有效，同時也改善了粒子的表面性質，但包覆層的厚度不易控制，是實際操作中要重要解決的問題。

3

母料填料改性

母料填料是一種新型填料，通過將一定比例的樹脂母粒、碳酸鈣及表面活性劑混合，制得母料填料的同時對碳酸鈣進行表面改性。根據所用基體樹脂的不同，常見的母料填料主要有聚乙烯蠟碳酸鈣母粒、無規則聚丙烯碳酸鈣母粒（APP母料）和樹脂碳酸鈣母粒填料等。

段好用幾種復合改性劑、聚乙烯母料對納米碳酸鈣進行母料填料改性，結果顯示油酸——馬來酸酐復合改性劑的效果最好，得到的聚合材料白度值及力學性能都有大幅度提高。

母料填料改性包覆均勻且完全，改性后的碳酸鈣與復合材料相容性好，制品的力學性能也得到提高，并且操作簡單方便，但目前母料填料的種類有限，限制了此法的廣泛應用。

4

高性能表面改性

利用等離子體或高能射線（如X射線、γ射線等）進行改性的一種方法。等離子體對CaCO3粉體的表面改性主要是利用等離子體聚合技術，首先使單體活化產生氣相自由基，然后吸附在固體表面成為表面自由基，進而與等離子體或氣相原始單體發生聚合反應，在碳酸鈣表面形成聚合物薄膜，達到改性。

董凌波等對甲烷等離子體和氬等離子體處理碳酸鈣表面進行了研究，發現用甲烷等離子體時，碳酸鈣的表面能降低，在基體樹脂中的分散性和黏合性得到改善，用氬等離子體時，可將碳酸鈣表面原有的吸附物和部分強極性包覆物除去。高能射線改性是將CaCO3的表面用高能輻射（電子加速器產生）激活，再使單體與粉體表面的活性點反應，形成一層有機包覆覆蓋在CaCO3顆粒表面，從而使填料的表面性質及與高分子材料的相容性得到改善，進而達到改性的目的。

5

機械化學改性

首先通過機械力激活粒子表面，使其表面晶體結構發生改變，晶格移動，從而使它與無機物或有機物的反應活性增強來達到改性的目的的一種方法。

王永魁進行了以納米碳酸鈣為改性劑，用機械化學法對重質碳酸鈣進行表面改性的研究，復合碳酸鈣顆粒粒度細且均勻，白度值、比表面積、吸油量提高，沉降性能明顯改善。

機械化學改性法技術要求不高、設備簡單、成本低廉，但是它僅適合于粒徑較大的CaCO3，對于粒徑較小的納米CaCO3，效果不好。但使用該法可使CaCO3表面的活性基團和活性點數目增多，使它與改性劑的作用增強，因此可以考慮該法和其他改性方法結合對納米CaCO3進行表面改性。

納米碳酸鈣粒徑納米化，表面性質復雜，各種改性方法的改性機理不同，優缺點各異，實際操作中要根據具體的情況選擇合適的改性方法或者多種方法聯合使用，以期取得理想的改性效果。