聚合物的物理性能受活化度的高低的影響，而活化度的高低，除了與改性劑有關(guān)，關(guān)鍵點(diǎn)還在于碳酸鈣粒子是否真正分散。因此，碳酸鈣的分散程度、改性效果的好壞，直接影響到其使用價(jià)值和應(yīng)用領(lǐng)域。
1、濕法改性常用藥劑及工藝
濕法活化是將活化劑加入到溶劑中（如水中），將碳酸鈣在其中進(jìn)行攪拌使其表面包覆，最后再進(jìn)行千燥，這一般在輕質(zhì)碳酸鈣或者納米碳酸鈣生產(chǎn)企業(yè)中完成。
碳酸鈣顆粒經(jīng)濕法改性處理后，其表面能降低，即使經(jīng)壓濾、干燥后形成二次粒子，僅形成結(jié)合力較弱的軟團(tuán)聚，有效地避免了干法改性中因化學(xué)鍵氧橋的生成而導(dǎo)致的硬團(tuán)聚現(xiàn)象。此法是傳統(tǒng)的碳酸鈣表面處理方法，適用于水溶性的表面活性劑，該法的優(yōu)點(diǎn)是包覆均勻，生產(chǎn)質(zhì)量高。但干燥需要控制一定的溫度和條件，有些表面處理劑不溶于水或在水中易分解，采用其它有機(jī)試劑又有成本和安全問題。
（1）硬脂酸（鹽）表面活性劑
硬脂酸（鹽）表面活性劑是碳酸鈣改性常用表面處理劑之一，屬于陰離子表面活性劑，分子一端長(zhǎng)鏈烷基的結(jié)構(gòu)和高分子結(jié)構(gòu)類似，為親油性基團(tuán)，因而與高分子基料有較好的相容性，另一端為羧基等水溶性極性基團(tuán)，可與碳酸鈣等無(wú)機(jī)填料表面發(fā)生物理、化學(xué)吸附。
硬脂酸（鹽）改性碳酸鈣的具體反應(yīng)機(jī)理是在堿性條件下，ROOH-與Ca2+等組分發(fā)生反應(yīng)生成脂肪酸鈣沉淀物，包覆于碳酸鈣表面，使粒子的表面性質(zhì)由親水變?yōu)橛H油。
岳林海等報(bào)道了以硬脂酸鈉鹽皂化液為介質(zhì)，用共沉淀法制備復(fù)合碳酸鈣。金瑞娣等研究了硬脂酸鈉原位改性碳酸鈣，在改性劑存在條件下，由氫氧化鈣經(jīng)過碳化制備改性碳酸鈣，表明憎水性是由于硬脂酸鈉以離子鍵的形式結(jié)合到碳酸鈣表面形成難溶硬脂酸鈣。
（2）磷酸鹽和縮合磷酸表面活性劑
磷酸鹽等脂肪酸（酯）用于碳酸鈣的表面改性，是利用特殊結(jié)構(gòu)的多聚磷酸酯（ADDP）對(duì)碳酸鈣進(jìn)行表面改性后，碳酸鈣粒子表面疏水親油，在油中的平均團(tuán)聚粒徑減小，將改性的碳酸鈣填充于PVC塑料體系可顯著改善塑料的加工性能和力學(xué)性能。混合使用硬脂酸和十二烷基苯磺酸鈉對(duì)輕質(zhì)碳酸鈣進(jìn)行表面處理，可以提高表面改性的效果。
（3）季胺鹽類表面活性劑
季胺鹽類是一種陽(yáng)離子表面活性劑，它帶正電的一端通過靜電吸附在碳酸鈣表面，另一端可以和高聚物進(jìn)行交聯(lián)，實(shí)現(xiàn)對(duì)碳酸鈣的表面改性。
張智宏等利用新型陽(yáng)離子表面活性劑十六烷基二甲基烯丙基氯化銨（CDAAC）對(duì)碳酸鈣進(jìn)行有機(jī)化改性，改性產(chǎn)品用作橡膠填充劑獲得了良好效果。
2、干法改性常用藥劑及工藝
干法改性工藝流程是把碳酸鈣粉末放入高速混合機(jī)，再投入表面改性劑，借助混合機(jī)作用和一定的溫度使改性劑均勻的吸附于碳酸鈣粒子的表面，達(dá)到改性效果。
干法改性工藝的關(guān)鍵技術(shù)要求為：快速的混合以利于偶聯(lián)劑均勻的包覆于碳酸鈣粒子表面，合適的溫度以利于反應(yīng)和吸附的進(jìn)行，碳酸鈣干燥不含水分以免偶聯(lián)劑先與水反應(yīng)，而不是和碳酸鈣表面的-OH反應(yīng)，影響改性效果。
表面改性劑一般為偶聯(lián)劑，偶聯(lián)劑對(duì)碳酸鈣進(jìn)行表面改性，是利用偶聯(lián)劑一端的基團(tuán)可以與碳酸鈣的表面發(fā)生反應(yīng)，形成強(qiáng)有力的化學(xué)鍵合，而偶聯(lián)劑的另一端可以與有機(jī)高分子發(fā)生某種化學(xué)反應(yīng)或機(jī)械纏繞，從而把碳酸鈣和有機(jī)高分子兩種性質(zhì)差異極大的材料緊密結(jié)合起來(lái)。目前市場(chǎng)上偶聯(lián)劑主要有鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、硼酸酯偶聯(lián)劑和磷酸酯偶聯(lián)劑等。
干法改性工藝加工過程簡(jiǎn)單，生產(chǎn)設(shè)備投資和生產(chǎn)成本較低，出料后可直接進(jìn)行包裝，但與濕法比較，活化度欠佳，且很難對(duì)一次粒徑的碳酸鈣顆粒進(jìn)行均勻的表面包覆，因此，干法活化工藝目前適用于填料級(jí)的碳酸鈣改性處理，用于功能性納米碳酸鈣還有待進(jìn)一步改進(jìn)
3、碳酸鈣改性效果評(píng)價(jià)
改性碳酸鈣效果的評(píng)價(jià)大致可以分為兩大類：直接法和間接法。間接法是指將改性碳酸鈣填料與應(yīng)用體系，測(cè)定應(yīng)用體系的應(yīng)用性能。直接法是指測(cè)定改性碳酸鈣的表面物理化學(xué)性質(zhì)，如活化度、比表面積、吸油值、包覆量和表面結(jié)構(gòu)、形貌等。
（1）活化度
無(wú)機(jī)填料一般相對(duì)密度較大，而且表面親水，在水中自然沉降，而經(jīng)表面改性處理的無(wú)機(jī)填料，表面由親水變?yōu)樵魉＿@種憎水的細(xì)小顆粒，由于巨大的表面張力，在水中漂浮不沉。根據(jù)這一現(xiàn)象，提出活化度的概念，用ω表示。
ω=樣品中漂浮部分的重量（g）/樣品總重量（g）
ω從0-100%的變化過程，反映出改性碳酸鈣表面活化程度由小到大。
測(cè)試方法按以下步驟，稱取約5g試樣，精確至0.01g，250ml分液漏斗中，加200ml水，以120次/min的速度往返振搖1min，輕放于漏斗架上，靜置20-30min，待明顯分層后一次性將下沉碳酸鈣放入預(yù)先于105±5℃下恒重的（精確至0.001g）玻璃砂坩堝中，抽濾除水，置于恒溫干燥箱中，于105±5℃下干燥至恒重，精確至0.001g。
（2）比表面積
表面改性處理過程除了能改善活性，也能有效阻止二次團(tuán)聚。未改性納米碳酸鈣粒子之間易產(chǎn)生硬團(tuán)聚，比表面積較小。表面改性后，碳酸鈣粒子團(tuán)聚現(xiàn)象得到很大改善，比表面積明顯增大。比表面積越大，表明粒子的分散性和分散程度越好。這是因?yàn)楦男约{米碳酸鈣粒子表面包覆了一層改性劑，表面能降低，使得粒子處于穩(wěn)定狀態(tài)。即使一些粒子團(tuán)聚在一起，其相互之間的團(tuán)聚也是軟團(tuán)聚，這種團(tuán)聚較易打開。
（3）吸油值
吸油值與碳酸鈣顆粒的大小、分散，凝聚程度、比表面積以及顆粒的表面性質(zhì)有關(guān)。吸油值是影響改性碳酸鈣的實(shí)際應(yīng)用的重要性質(zhì)，尤其是對(duì)于涂料、塑料、油墨行業(yè)。如果吸油值較大，應(yīng)用于涂料、油墨行業(yè)會(huì)使黏度增大，應(yīng)用于塑料行業(yè)會(huì)增大增塑劑的消耗量，因此吸油值宜低。
來(lái)源：尚凱. 納米碳酸鈣聯(lián)產(chǎn)超細(xì)碳酸鈣節(jié)能降耗工藝研究[D].華東理工大學(xué),2018.
