超细碳酸钙是指粒径为0.02~0.1μm的碳酸钙，是一种成本低廉的纳米材料，具备小尺寸效应和表面效应，具有出色的补强性、透明性、分散性、触变性和流平性。尤其是超细活性碳酸钙，作为功能填料，其增韧补强性能可明显改善产品质量。
然而，随着碳酸钙粒径的减小，表面能增强，粒子间的吸附作用增强，使得团聚现象加剧，从而限制了其在工业上的应用。
因此，对超细碳酸钙粉体进行表面改性处理，进而制备成活性碳酸钙，以增强其与有机基质的相容性，成为提高其应用性能的关键。
超细碳酸钙表面改性方法主要可分为两大类：一类是表面物理改性，主要涉及表面包覆和表面吸附两种方式；另一类是表面化学改性，涵盖表面取代、聚合和接枝等多样化手段。
根据表面作用形式和表面作用实质的不同，常用的表面活化改性技术可细分为局部化学反应改性、表面包覆改性、机械化学改性、高能辐射☢️表面改性与母料填充改性等。
1、局部化学反应改性法
局部化学反应法主要是利用超细碳酸钙局部表面的官能团和表面处理剂（如有机物、无机物以及偶联剂等）进行化学反应，从而达到改性的目的。此方法主要涵盖干法处理和湿法处理两种。
（1）干法工艺
干法工艺是把超细碳酸钙和表面改性剂一同放进高速捏合机中进行捏合，完成表面改性。
Bi等利用硅烷偶联剂作为处理剂对纳米碳酸钙进行表面改性，可以有效地将其连接到纳米碳酸钙表面，制备出具有表面疏水性能的产品，显著提升其在亲油相及有机相中的分散性。
干法工艺适宜运用偶联剂来进行表面改性处理，其生产成本不高、操作简便。由该方法制取的碳酸钙粉末在表面均匀性方面稍有欠缺，主要适用于对碳酸钙粉末品质要求不太高的情形。即便如此，鉴于其处理方式简便易操作，干法工艺依然得到了广泛运用。
（2）湿法工艺
湿法工艺是在超细碳酸钙悬浮液中添加改性剂，在严格把控的温度状况下，保证表面改性剂和碳酸钙粉末的均匀掺和，从而形成表面改性剂包覆碳酸钙粉末的双膜结构。
相较于干法，湿法的表面均匀程度更佳，不过工艺流程更为繁杂。水溶性的表面活性剂更适合用于湿法改性，其同时具备亲水与亲油的基团，能够与碳酸钙以及有机材料有效地结合，主要包含高级脂肪酸及其盐类。
局部化学反应法常用的改性剂包括偶联剂、无机物和有机物等。为了进一步提高碳酸钙制品的性能，实践中常将三种类型的表面改性剂综合使用，不仅有效防止了纳米粒子的团聚，还改善了其粒径分布和流动性，同时增强了材料机械性能。
2、表面包覆改性法
表面包覆改性法通过物理方法或范德华力使包覆物与颗粒结合，此过程中不涉及化学反应。在纳米碳酸钙的制备过程中，添加表面活性剂，让纳米碳酸钙生成的同时其表面被表面活性剂所包覆，进而获得均匀的纳米颗粒。
高洪霞等采用硫酸钡对PCC进行包覆处理，经改性的PCC添加至纸料中，不仅显著提高了打浆度，还增强了纸张的抗张强度、白度、不透明度和光散射系数。表面包覆改性法能有效改善纳米碳酸钙的分散性和表面特性，但在实际应用中，包覆层的厚度难以精确控制，这一问题需要进一步解决。
3、机械化学改性
机械化学改性是依靠施加强烈的机械力来对粒子的表面进行激活，由此引发其表面晶体结构以及物理化学特性的变化，促使晶格发生移动，进而增强粒子与无机或者有机物的反应活性，以此实现改性的目的。
陈港等采用机械化学改性法，使钛白粉成功沉积在GCC表面。结果显示，改性后颗粒的平均粒径增大了30%，比表面积减小了37%，吸油值和遮盖力与钛白粉相当。
机械化学改性技术简单、成本低，但仅适用于较大粒径的碳酸钙，对于纳米级碳酸钙效果有限。由于纳米碳酸钙颗粒尺寸很小，机械粉碎或研磨难以显著改变其表面特性。然而，机械化学改性可以让纳米碳酸钙表面的活性点和活性基团增多，进而强化其与有机改性剂的相互作用，所以，联合其他改性方法能够更有力地优化纳米碳酸钙的表面性能。
4、高能表面改性法
高能表面改性技术借助高能射线（比如X射线🩻、γ射线等）辐照以及等离子体处理等方式对粉体实施表面改性。利用电子加速器产生的高能射线对碳酸钙粉体进行照射，能够激活其表面产生活性位点，接着引入反应性单体，推动其和活性位点进行化学反应，达成表面接枝聚合，形成有机包覆层，以此改良碳酸钙的表面性质，提升其与高分子材料的相容性。
等离子体改性法是运用辉光放电等离子体系统，并选取一种或者多种气体当作处理介质。与化学方法和其他技术相比，等离子体改性具有两个显著优势：一是较高的温度和能量密度；二是能够激发常规化学反应中难以实现的物理变化和化学反应。
在针对碳酸钙粉体开展表面改性的过程中，等离子体聚合技术得到了广泛运用，通过气相自由基和表面自由基的反应，生成高分子量的聚合物薄膜，优化其表面特性。但是，由于高能改性技术繁杂、成本高昂、生产能力受限以及改性效果不稳定，在实际应用中比较有限。
5、母料填料改性
母料填料的改性流程涵盖了把特定比例的树脂母料、碳酸钙粉末以及表面活性剂予以混合、混炼、塑化和造粒。在制备母粒填料的同时，也达成了对碳酸钙表面的改性，进而提升碳酸钙粉体的分散性以及其与树脂的交联能力。
依据所采用的基体树脂的差异，常见的母料填料包含聚乙烯碳酸钙母粒、无规则聚丙烯碳酸钙母粒（APP母料）以及树脂碳酸钙母粒填料等等。李磊等通过熔融共混技术成功制备了聚丙烯/聚甲醛（POM）/碳酸钙母粒复合材料。
研究结果显示，在碳酸钙母粒的添加量为15%的情况下，PP/POM（95/5）复合材料的冲击强度达到最大值，其综合性能较为良好。母料填料改性包覆均匀且完全，显著改善了碳酸钙的团聚问题及其与基体树脂的相容性，从而解决塑料制品加工中混料的均匀性及下料的离析现象，确保了成型制品的组分一致性和力学稳定性，并且生产工艺流程简单方便，提高了生产效率。通过添加特定功能性填料，可进一步制备具有特定功能的功能性母料。
资料来源：《张毅,王志远,廉丽,等.超细碳酸钙粉体的表面改性及其功能母粒的研究进展[J].化学研究,2025,36(03):222-238》，由【粉体技术网】编辑整理，转载请注明出处！
