納米碳酸鈣e799bee5baa6e79fa5e98193e58685e5aeb是一種功能性無機填料，廣泛應用于塑料、橡膠、油墨、涂料、造紙、膠粘劑、密封膠等領域。



據美國市場研究公司GrandViewResearch發布《納米碳酸鈣市場分析及2016-2024年前景預測報告》顯示：到2024年，全球納米碳酸鈣需求量將超過4000萬噸，其中塑料將成為增長最快的應用領域。
納米碳酸鈣直接用于高分子基質中存在2個缺陷：
（1）分子間力、靜電作用、氫鍵、氧橋等會引起碳酸鈣粉體的團聚；
（2）納米碳酸鈣表面具有親水性較強且呈強堿性的羥基，會使其與聚合物的親和性變差，易形成團聚體，造成在高聚物中分散不均勻，導致2種材料間界面缺陷，無法體現出納米碳酸鈣的納米效應。
納米碳酸鈣的表面改性可分為表面物理作用（包括表面包覆和表面吸附）和表面化學作用（包括表面取代、聚合和接枝等），其表面改性方法又可分為干法表面改性工藝和濕法表面改性工藝。
1、納米碳酸鈣干法表面改性（粉體技術 網上看看）
納米碳酸鈣常用的表面改性劑為偶聯劑，其作用機理是：利用偶聯劑一端的基團與碳酸鈣的表面反應，形成強有力的化學鍵合，而偶聯劑的另一端可與有機高分子發生某種化學反應或機械纏繞，從而把碳酸鈣和有機高分子這2種性質差異極大的材料緊密結合起來。
借助偶聯劑在納米碳酸鈣表面與有機高分子材料之間形成分子橋，從而使它們的相容性得到極大改善；此外使用偶聯劑還可增大填料的用量，改善體系的流變性能。
干法表面改性工藝簡單，具有配方可靈活掌握以及可以將碳酸鈣表面處理與下游工序串聯起來的優點。
干法改性工藝中除了要有快速的攪拌以使偶聯劑快速包覆于每一粒碳酸鈣顆粒、適宜的改性溫度以利包覆反應之外，還有一個關鍵問題是羥基的來源問題。如果碳酸鈣中水分含量較高，則偶聯劑將先與水反應，而不是與碳酸鈣表面的羥基反應，這就無法達到表面改性的目的。因此，必須保證快速分布、適宜溫度和不含水分這3個基本條件，才能發揮出偶聯劑的作用。
2、納米碳酸鈣濕法表面改性
濕法改性是在碳化增濃后的熟漿溶液中對碳酸鈣進行表面改性處理，這必須在納米碳酸鈣生產企業中才能完成。
利用碳酸鈣在液相中比在氣相中更易分散、且加入分散劑后分散效果更好的特點，使碳酸鈣顆粒與表面改性劑分子的作用更均勻。
碳酸鈣顆粒經濕法改性處理后，其表面能降低，即使經壓濾、干燥后形成二次粒子，也僅形成結合力較弱的軟團聚，有效地避免了干法改性中因化學鍵氧橋的生成而導致的硬團聚現象。
濕法改性工藝比干法改性工藝更加復雜，表面改性劑的用量也稍多，但在質量方面卻具有明顯的優勢。
（3）反應性單體、活性大分子及聚合物改性技術
反應性單體是帶有不飽和鍵的小分子羧酸，利用其極性與納米碳酸鈣的作用可以分散納米碳酸鈣；利用其反應性（不飽和鍵）可與聚烯烴發生接枝，形成接枝物，強化納米碳酸鈣與聚合物間的界面作用。反應性單體對納米碳酸鈣表面修飾時可形成羧酸鹽，而不飽和鍵可為進一步接枝包覆提供條件。
活性大分子（帶有可與碳酸鈣表面發生作用基團的大分子）作為納米碳酸鈣表面修飾劑時，可提高納米粒子表面有機物包膜的厚度，進一步改善其與聚合物基體間的親和性，更有利于納米碳酸鈣在聚合物基體中的分散。
若表面修飾劑上帶有不飽和鍵或其他活性基團，聚合物可以接枝或反應在納米碳酸鈣表面。采用聚合物對碳酸鈣進行表面改性，可以改進碳酸鈣在有機相中的穩定性。
這些聚合物包括低聚物、高聚物和水溶性高分子，如聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚馬來酸、聚丙烯酸、烷氧基苯乙烯-苯乙烯磺酸的共聚物、聚丙烯、聚乙烯等。
聚合物表面包覆改性碳酸鈣的工藝可分為：
1）先將聚合物單體吸附在碳酸鈣表面，然后引發其聚合，從而在其表面形成聚合物包覆層；
2）將聚合物在適當溶劑中溶解，然后對碳酸鈣進行表面改性，當聚合物逐漸吸附在碳酸鈣顆粒表面上時排除溶劑形成包膜。
這些聚合物定向吸附在碳酸鈣顆粒表面，形成物理、化學吸附層，可阻止碳酸鈣粒子團聚，改善分散性，使碳酸鈣在應用中具有較好的分散穩定性。

（4）等離子體表面改性碳酸鈣
等離子體是一種電離氣體，這些電子、離子、電性粒子的獨立集合體是物質的第4狀態，具有與化學鍵相當的能量。
等離子化學反應主要是通過電子碰撞分子，使之激發、離解、電離，并在非熱平衡狀態下進行反應，低溫等離子技術已較廣泛應用于固體表面改性。
采用頻感應耦合放電等離子系統，用惰性氣體和高純反應性氣體作為等離子處理氣體，形成氣相自由基并吸附在固體表面，然后和氣相中的單體或衍生單體聚合，在粉體表面形成大相對分子質量聚合物薄膜。
如通過Ar-C3H4等離子體系處理碳酸鈣用于復合材料中，材料的抗沖擊強度和彎曲強度都有明顯提高。輻照處理就是利用紫外、紅外電暈放電等方法對無機粉體表面改性。通過高能輻照，使粉體表面產生活性點，再加入單體烯烴或聚烯烴進行改性反應，并形成有機包膜。如用乙烯基單體經輻照處理的碳酸鈣與高密度聚乙烯（HDPE）復合，材料具有較低的熔體黏度和較好的溫敏性。

（5）超分散劑表面改性碳酸鈣
超分散劑不同于傳統的表面活性劑，主要由溶劑段和錨固段組成，其錨固段一般為極性基團，如-R、-NR3+、-COOH、-COO-、-SO3-、-PO4-等多元胺、多元酸、磺酸鹽，通過離子對、氫鍵、范德華力等作用以單點錨固或多點錨固的形式緊密結合于顆粒表面。
超分散劑的溶劑段，常見的有聚酯、聚醚、聚烯烴、聚丙烯酸酯等，其極性各異，分別適用于不同極性的聚合物改性，在極性匹配的分散介質中，溶劑段與分散介質具有良好的相溶性，則是被分散介質溶劑化的聚合物鏈，通過空間位阻效應對顆粒分散起穩定性作用。
理論上講，通過調整兩段物質相對分子質量大小和官能團，可以獲得幾乎滿足所有要求的表面處理劑，并且由于超分散劑相對分子質量較大（一般在1000-10000），其熱穩定性也十分優良。

4、未來納米碳酸鈣表面改性的重點方向
（1）干法改性方面要特別注重改性碳酸鈣粉體在應用過程中的分散性問題，并選擇價廉物美的偶聯劑，努力降低改性成本；
（2）濕法改性應作為納米碳酸鈣改性工藝的主攻方向，在確保改性質量的前提下，采用常溫濕法改性來降低能耗和成本。
（3）繼續開展表面改性劑及助劑的開發與制備、表面改性劑的作用機理、改性碳酸鈣增韌補強復合填充體系的機制等方面的研究。

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