碳酸鈣5大類表面改性劑的改性途徑有哪些？

由于碳酸鈣為親水性無機化合物，表面含有大量的羥基結(jié)構(gòu)，使得碳酸鈣與有機高聚物的親和性差，易形成聚集體，在高聚物內(nèi)部分散不均勻，從而造成復合材料間界面缺陷，直接應(yīng)用效果不好，并且隨著填充量的增加，這些缺點加明顯，過量填充甚至使制品無法使用。因此，為了提高碳酸鈣的補強作用以及在復合材料中的分散性能，進而改進碳酸鈣填充復合材料的物理性能，有必要采用不同的改性方法對碳酸鈣粉體進行改性，拓寬碳酸鈣的應(yīng)用領(lǐng)域，使其成為一種功能性補強填充改性材料。
碳酸鈣的改性途徑主要有兩個：一是改變粒度，·使礦物顆粒微細化或超微細化，改善其在樹脂中的分散性，并以微小的顆粒和大的比表面積獲得在塑料、橡膠等制品中的補強作用；二是改善微粉的表面性能，使其由親水性向親油性轉(zhuǎn)變，從而增大微粉與有機樹脂的相容性，改善制品的加工性能和物理機械性能。這種方法主要采用表面改性劑對碳酸鈣進行表面活化處理。以下介紹幾種主要的碳酸鈣表面改性劑。
無機物改性劑
無機電解質(zhì)分散劑吸附在納米碳酸鈣表面，一方面可以通過提高表面電位**值產(chǎn)生較強的靜電排斥作用；另一方面可誘發(fā)強的空間排斥效應(yīng)。同時還能增強納米碳酸鈣表面對水的潤濕程度，從而防止它在水中的團聚。
常用的無機物主要有縮合磷酸、鋁酸鹽、無機鹽、酸堿、明礬、無機粒子等。納米碳酸鈣由于耐酸性較差，影響了它的使用范圍，可采用縮合磷酸對其進行表面改性，在其表面形成一層完整而致密的包覆層，利用包覆層的憎水作用和空間位阻效應(yīng)阻止它和內(nèi)層氫離子的接觸，這樣既能提高碳酸鈣的分散性和活化性，又可以改善其耐酸性，拓寬應(yīng)用領(lǐng)域。
改性后產(chǎn)品的pH值為5.0~8.0（較表面處理前下降1.0~5.0)，難溶于醋酸等弱酸中，耐酸性較好。此產(chǎn)品可用于塑料、橡膠、涂料、造紙、食品和牙膏等行業(yè)中。
脂肪酸及其鹽類改性劑
脂肪酸或硬脂酸鹽類改性劑是碳酸鈣填料的傳統(tǒng)改性劑，它價格低廉，且對碳酸鈣填料改性效果良好。這類改性劑主要是含有羥基、氨基或巰基的脂肪族、芳香族或含芳烷基的脂肪酸鹽。這種脂肪酸分子一端為長鏈烷基，與聚合物相容性好；另一端的RCOO-，能與碳酸鈣表面的鈣離子形成化學鍵，產(chǎn)生活性包覆層，防止碳酸鈣粒子團聚。目前普遍使用的脂肪酸為硬脂酸及其鹽。另外，木質(zhì)素、樹脂酸及其鹽也可用來對碳酸鈣進行表面處理。
磷酸酯類改性劑
磷酸酯對碳酸鈣粉體進行表面改性主要是通過磷酸酯和碳酸鈣粉體表面的Ca2+反應(yīng)形成磷酸鈣鹽沉積或包覆在碳酸鈣粒子表面，從而改變了碳酸鈣粉體的表面性能。用磷酸酯化合物作為碳酸鈣粉體的表面改性劑，不僅可以使復合材料的加工性能、機械性能顯著提高，對耐酸性和阻燃性的改善也有較好的效果。
偶聯(lián)劑類改性劑
偶聯(lián)劑是一種兩性結(jié)構(gòu)物質(zhì)，分子中的一部分具有親水性的極性基團可與粉體表面的各種官能團反應(yīng)，形成強有力的化學鍵，另一部分具有疏水性非極性基團可與有機高分子發(fā)生化學反應(yīng)或纏繞，從而可以將碳酸鈣粉體和高分子基體這兩種性質(zhì)差異大的材料通過界面層牢固地結(jié)合在一起。
但是，用此方法存在如下問題：一是偶聯(lián)劑價格較高；二是不同的偶聯(lián)劑對不同的聚合物有一定程度的選擇性；三是在某些聚合物中使用時，偶聯(lián)劑容易引起變色，在貯存或在塑料混煉加工過程中，易發(fā)生水解或分解。