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| 碳酸钙粉体改性研究进展 |
| 来源：中国粉体技术网 更新时间：2014-09-24 09:59:21 浏览次数： |
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（中国粉体技术网/班建伟）碳酸钙（包括重钙和轻钙）具有原料易得、价格低廉，稳定性好、色泽单纯、无毒等诸多优点，而被广泛用于塑料、橡胶、造纸、油墨、建材、电线电缆等领域，成为用量最大的填充材料。
但由于碳酸钙属无机粉体，粒子表面是亲水疏油的，呈强极性，在有机介质中难以分散均匀，与基材之间结合力低，在受外力冲击时，易造成界面缺陷，导致材料性能下降；纳米级的碳酸钙粉末，表面能高，吸附作用越强，粒子互团聚, 无法在聚合物基体中很好分散，从而影响其使用的实际效果。因此，只有对碳酸钙进行改性,才能获得高性能且满足实际应用的功能性改性填充专用料。
1 碳酸钙改性研究进展
1.1 机械力化学改性
碳酸钙的在超细粉碎过程中，机械能使颗粒的表面结构、表面成分、表面性质、内部晶格缺
陷、非晶质化、游离基生成、电荷不平衡等系列变化。在这种情况下，碳酸钙粉体与改性剂之间具有较高的反应活性，改性剂有效覆盖在碳酸钙粉体表面，达到表面改性的目的。
郑桂兵等在介质搅拌磨中采对重质碳酸钙进行改性处理。实验结果表明，介质搅拌磨中机械化学作用对重钙改性起着积极的作用，重钙颗粒得到良好的疏水化改性，并使得重钙的粒度减小、比表面积增大，提高了重钙粉体作为填料的功能性。
王林江等对CaCO3进行超细粉碎与表面一体化改性研究。结果表明：在机械力作用下产生的CaCO3表面活性高，有利于提高改性效果。
1.2 表面化学改性
1.2.1 偶联剂改性碳酸钙粉体
用于改性碳酸钙粉体常见的偶联剂有钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂和硅烷偶联剂等。
施凯等提出钛酸酯偶联剂在填充体系中具有增塑作用和界面粘合作用，经钛酸酯偶联剂改
性后，碳酸钙表而包覆一层单分子膜，从而使碳酸钙的表面性质发生根本变化。
唐艳军等采用铝锆偶联剂和棕榈酸改性纳米CaCO3 粉体，实验结果表明，经表面改性，纳米CaCO3的表面能和极性分量明显降低，其在有机溶液中的吸附功增大，界面张力大大降低。
1.2.2 有机物改性碳酸钙粉体
用于改性碳酸钙粉体常见的有机物有脂肪酸（盐）、硬酯酸等，这类有机物分子结构一端是亲水性基团，如羟基和碳酸钙分子之间进行化学结合，形成单分子活性层，在此活性层上由于脂肪酸的亲油性基团，可防止碳酸钙分子之间团聚，提高分散程度；而分子的另外一端则是长链烷基，与聚合物分子相似，具有一定的相容性。
杨眉等用脂肪酸处理碳酸钙填充丁苯橡胶，发现其最佳条件改性温度100℃，用量为1.4%。与未改性的碳酸钙相比，脂肪酸改性碳酸钙填充丁苯硫化胶的拉伸强度及扯断伸长率有较明显的提高。
韩跃新等研究得出用硬脂酸改性纳米碳酸钙的最佳条件：硬脂酸量2.5%，料浆浓度9%，改性温度90℃，改性时间40min，搅拌速率2500r/m烘干温度100℃；这样所得改性纳米碳酸钙产品的活化指数达到94%以上，白度在96%以上，表面呈现亲油疏水性。
1.2.3 聚合物改性碳酸钙粉体
聚合物表面处理可分为反应性纤维素表面处理和接枝聚合物表面理两种。反应性纤维素表面处理改性的机理类似于脂肪酸，可通过物理吸附在碳酸钙表面，也可反应而结合在碳酸钙粉末表面，形成表面吸附改层，从而达到其改性目的。
王平华等分别将未经过表面处理和经过PMMA包覆的纳米碳酸钙粒制备成母料并与PP复合，发现经改性的母料能均匀稳定地分散于基体中，有效地提高了复合材料的力学性能，应用方便，操作工艺简单，适宜业化生产。
张雪琴等将甲基丙烯酸甲酯（MMA）、丙烯酸丁酯（BA）双单体在纳米碳酸钙粒子存在下的水相悬浮液中进行无皂乳液聚合包覆纳米碳酸钙制备聚合物复合微粒，研究结果表明：复合微粒对PVC可同时起到增强和增韧的作用。
1.2.4 无机物改性碳酸钙粉体
近年来，人们开始研究通过在纳米碳酸钙表面包覆其它无机物等手段，来达到改变碳酸钙表面性质的目的。
岳林海等合成了表面包覆SiO2的超细CaCO3，实验发现SiO2以无定形包覆于CaCO3表面，包覆无机SiO2层，可使其在一定程度上具有SiO2的性质，表面光滑度、耐酸性、分散性、比表面积等都有较大的提高，能大大改善其在造纸、食品等行业中的应用性。
2 碳酸钙粉体表面改性技术的发展趋势
（1）生产工艺高效简易化：研制高效、操作容易、改性效果好的生产工艺，实现表面处理的条件可控制、节能、简化的新改性方法。
（2）尺寸纳米化：纳米CaCO3 其晶体结构和表面电子结构发生变化，产生了普通CaCO3不具有的许多优越性能，将其填充到橡胶、塑料等材料中，能提高制品的耐热性、硬度和刚度等。
（3）填充料绿色化：在提倡保护环境产品绿色化走可持续发展道路的今天，研制开发生产环境友好的碳酸钙填充专用料显得尤为重要。
（4）填充料功能化：科技的发展对材料性能提出更高的要求，也促进了填充料向功能、多功能复合型方向发展。
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