埃尔派知识课堂：碳酸钙常用有机表面改性剂有哪些

碳酸钙的有机改性是指通过物理或化学方法将有机物改性剂包裹在碳酸钙表面，使碳酸钙表面性质发生改变，从而增加界面相容性，减少粉体相互团聚。目前，碳酸钙常用的有机改性剂主要有聚合物、偶联剂、表面活性剂等。

聚合物

聚合物表面改性是指在碳酸钙粒子表面形成一层核壳结构的高聚物层，常用的聚合物主要有低聚物、高聚物和水溶性高分子。

聚合物改性碳酸钙有两种方法，一种是在碳酸钙表面使单体通过聚合反应形成高分子链段，另一种是将聚合物溶解在适当的溶剂中形成高分子溶液，再向其中加入碳酸钙，当高聚物逐渐吸附到碳酸钙表面后将溶剂清除形成包覆。

偶联剂

偶联剂是一种同时含有极性和非极性结构的物质，偶联剂分子两端的极性亲水基团和非极性疏水基团可以分别与无机粉体和聚合物基体发生物理缠绕或化学反应，使两者得到稳定结合，使得复合材料的性能得到进一步改善。当前主要用于碳酸钙表面改性的偶联剂类型主要有复合偶联剂、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂等。

1、复合偶联剂

复合偶联剂是指分子中含有两个或两个以上金属元素的新型偶联剂，常用于碳酸钙表面改性的复合偶联剂有铝钛偶联剂和铝锆酸酯偶联剂。

2、硅烷偶联剂

硅烷偶联剂早期主要用于玻璃纤维增强塑料，在碳酸钙表面改性方面的应用很少。大多数硅烷偶联剂与碳酸钙的表面结合效果很差，甚至没有效果。需要用到的偶联剂种类也很多，导致工艺复杂且成本较高，实用性较差。

3、钛酸酯偶联剂

经过钛酸酯偶联剂处理过的碳酸钙表面会覆盖一层有机分子膜，使碳酸钙表面性质变为疏水，改善其与高聚物的界面相容性，提高复合材料的机械性能。但钛酸酯价格昂贵，其棕色会对白色系产品产生影响，并可能影响人体健康。

4、铝酸酯偶联剂

铝酸酯偶联剂在常温下为固体，颜色浅且无毒，热分解的温度较高，价格低廉，包装运输方便，适用于对外观要求严格、安全性好的产品。但铝酸酯易水解，不能用于湿法表面改性工艺。铝酸酯改性碳酸钙活性高、粒径小、易分散、吸油性和吸湿性低。

此外，还有钴酸酯偶联剂、锌酸酯偶联剂和硼酸酯偶联剂等一系列常用于碳酸钙表面改性的表面改性剂。

表面活性剂

表面活性剂是一种具有亲水亲油两种官能团结构的分子，可以帮助无机粉体和有机物基体有效结合，当前在碳酸钙表面改性方面主要使用的活性剂有磷酸酯类、季铵盐类和脂肪酸（盐）。

1、磷酸酯类

磷酸酯与碳酸钙表面的钙离子结合形成磷酸盐，从而在碳酸钙表面产生包覆作用。经磷酸酯改性后，碳酸钙亲油性增强，碳酸钙复合材料的机械性能、加工性能进一步提升。

2、季铵盐类

季铵盐类表面活性剂是最常用的阳离子型表面活性剂，主要是通过季铵盐的正电荷与碳酸钙表面发生吸附作用，另一端与聚合物产生交联作用来完成对碳酸钙表面的改性。

3、脂肪酸（盐）类

脂肪酸（盐）类改性剂属于阴离子表面活性剂，碳酸钙能够与脂肪酸（盐）类的改性剂在表面发生物理吸附或化学键合，得到表面具有长链烷基烃结构的改性碳酸钙。

脂肪酸（盐）的湿法改性是使脂肪酸根离子与游离的钙离子反应，进一步迁移到碳酸钙表面产生包覆效果。干法改性是使碳酸钙表面的羟基和钙离子被脂肪酸的羧基进攻，对碳酸钙颗粒产生包覆作用，减少颗粒之间的堆积现象。

这一类改性剂有棕榈酸、木质素、硬脂酸（盐）和树脂酸（盐）等。