三种双生磷酸酯表面改性剂改性碳酸钙表面性质的研究_刘宏

碳酸钙粉体改性研究进展兰黄鲜【摘要】碳酸钙粉体改性是提高碳酸钙复合材料整体性能的有效途径之一,国内外材料工作者做了大量的研究.综述了近年来碳酸钙粉体改性研究现状及其改性效果,展望了碳酸钙粉体改性研究领域的发展前景,提出了今后的主要研究任务.【期刊名称】《当代化工》【年(卷),期】2010(039)001【总页数】3页(P78-80)【关键词】碳酸钙粉体;表面改性;机理;改性效果【作者】兰黄鲜【作者单位】广西煤炭科学研究所,广西,南宁,523003【正文语种】中文【中图分类】TQ623.4碳酸钙（包括重钙和轻钙）具有原料易得、价格低廉，稳定性好、色泽单纯、无毒等诸多优点，而被广泛用于塑料、橡胶、造纸、油墨、建材、电线电缆等领域，成为用量最大的填充材料。

但由于碳酸钙属无机粉体，粒子表面是亲水疏油的，呈强极性，在有机介质中难以分散均匀，与基材之间结合力低，在受外力冲击时，易造成界面缺陷，导致材料性能下降；纳米级的碳酸钙粉末，表面能高，吸附作用越强，粒子互团聚,无法在聚合物基体中很好分散，从而影响其使用的实际效果。

因此，只有对碳酸钙进行改性,才能获得高性能且满足实际应用的功能性改性填充专用料。

通过对碳酸钙粉体表面改性可增加碳酸钙粉体颗粒间的斥力,降低碳酸钙粉体颗粒间的引力,使其易于分散，还可以提高碳酸钙颗粒的表面活性,改善碳酸钙粉体粒子与其他物质之间的相容性,使微粒表面产生新的物理、化学、力学性能及新的功能[1]，从而最大限度的提高材料性能和填充量，降低原料成本，进而拓宽碳酸钙粉体的应用领域，使其成为具有功能性的新型改性填充专用料。

碳酸钙粉体表面处理改性的作用机理基本上分为物理作用和化学作用两种类型，物理作用指的是表面涂量（或称之为包覆）和表面吸附，填料与处理剂之间的结合是分子间作用力，而化学作用是指在填料与处理剂之间发生包括取代、水解、接枝等化学反应[2]。

近年来，碳酸钙粉体的改性受到国内外材料工作者的广泛关注，尤其是其改性方法的研究。

碳酸钙的表面处理改性及其在塑料中的应用摘要：碳酸钙是橡胶与塑料制品的填料，能够提升制品的耐磨性与耐热性，保证尺寸的稳定性与刚度，并提升制品可加工性，还能减少制品的经济成本。

碳酸钙粉末的表面在经过改性处理后，可以有效的获得塑料机体材料。

在降低塑料制品的经济成本，并改善部分性能的同时，对于获得性价比较高的填充塑料有着深远的意义。

本文在分析碳酸钙表面处理改性技术及机理的基础上，对改性碳酸钙在塑料制品中的应用进行研究，从而推动碳酸钙行业不断发展。

关键词：碳酸钙；表面处理改性；塑料；应用碳酸钙被应用在了PVC、PE、PP以及ABS等材料中，加入碳酸钙可以改善塑料制品中的部分性能，能够提升制品的使用范围，还能在塑料加工中减少一定的树脂收缩率，从而改变流态状态，提升粘度。

碳酸钙应用在塑料制品中，可以有效提升制品的性能，通过研究碳酸钙的表面处理改性及其在塑料中的应用，可以帮助企业充分明确塑料制品的综合品质，降低经济成本与碳酸钙的关系，明确碳酸钙表面处理改性，从而到达应用目标，促进碳酸钙应用范围扩大。

一、碳酸钙表面处理改性碳酸钙的表面处理是经过物理与化学的方式来吸附表面处理剂，或者键合在碳酸钙表面中，构成包膜，改善表面的性能。

随着时间的推移，人们对于碳酸钙的研究不断加深，在碳酸钙处理剂与处理方法上面已经有了很多的技术方法。

碳酸钙的表面处理方法主要可分为偶联剂、有机物、无机物等表面处理方式[1]。

通过研究，可以充分为碳酸钙的应用提供依据。

（一）偶联剂表面处理偶联剂表现处理主要是通过两性结构化合物来处理，分为硅烷类、铝酸酯类等，还可以应用锌酸酯、铬酸酯等作为表面处理。

偶联剂的作用机理是借助分子的一端基团和碳酸钙的表明出现反应，从而构成化学键合，但是另一端和聚合物相容产生物理缠绕，把不同的材料经过偶联剂的作用结合起来，从而改善塑料制品的机械、物理特性。

例如，钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂等等[2]。

（二）有机物表面处理有机物表现处理分为脂肪酸或盐处理、磷酸酯处理、聚合物处理等等，不同的表面处理会通过不同的作用产生不一样的反应、性能，从而达到处理作用。

2006年第2期《中国粉体工业》3c n p o wde r .c o m .c n论文选萃碳酸钙粉体表面改性应注意的问题及发展方向李宝智（内蒙古包头市128信箱、014010）[摘要]碳酸钙粉体的表面改性，一定要以表面改性的机理为依据，同时考虑下游产品中有机高分子制品的基材、主体配方及技术要求，经综合考虑，选择合理的表面改性剂，确定表面改性工艺，选择和配套表面改性设备，在此基础上生产出合格的改性产品。

[关键词]碳酸钙粉体表面改性我国碳酸钙粉体的加工技术及应用技术已在快步发展，在塑料、橡胶、涂料等高分子制品行业都得到了广泛应用。

碳酸钙粉体作为填充剂加入，可降低产品的成本。

但填充量不能过大，对产品的功能性没什么提高。

这主要是由于碳酸钙粉体与有机高分子材料基质的界面性质不同，使两者的亲合性差，造成碳酸钙粉体在有机高分子材料中的分散，交联及功能性差等问题的出现，从而导致了碳酸钙粉体的填充量不能过大，产品的力学性能有所下降。

为了改变这种状况，向功能型要求发展，就应对碳酸钙粉体进行表面改性。

改变其粉体的表面性质，改善与有机高分子材料的交联性，提高其分散性，增强制品的物理机械性能，增加添加量，降低成本，提高产品的附加值。

本文作者根据多年从事非金属粉体表面改性的实验和工业生产积累的经验和教训，对碳酸钙粉体表面改性中应注意的问题及发展方向等进行阐述。

1、表面改性剂的选择非金属粉体的表面改性技术是一门与应用技术密切相关的技术，从应用角度来说是具有很强的针对性。

因此对于不同的基材或处理的对象、选择合适的表面改性剂是致关重要的。

碳酸钙粉体是有机高分子制品的主要添加剂，为了提高产品的功能性、附加值、填加量及能在更多的领域中得到应用，必须对碳酸钙粉体进行表面改性。

表面改性剂的选择是改性工作中十分重要的环节。

对不同的高分子材料，不同的应用行业应选择不同类型的表面改性剂。

1.1表面改性剂的分类目前我国的表面改性剂比较多，如硅烷类、钛酸酯类、铝酸酯类、表面活性剂类等。

碳酸钙表面改性探究碳酸钙是一种重要的工业原料，广泛应用于建筑、冶金、化工、农药、医药等领域中。

尽管碳酸钙在实用和经济方面已发挥重要作用，但由于其物理性质的特殊性，碳酸钙的表面活性性不高，给其在各种应用中的发挥出现了一定的限制。

因此，在科学家对碳酸钙有效改性的认识不断深入的过程中，对碳酸钙的表面改性技术得到了广泛的研究和开发。

碳酸钙表面改性技术有多种，其中最常用的方法包括物理改性和化学改性。

物理改性技术包括粉体表面微观结构的改变、表面疏松膨胀、表面抗粘附强化技术等，可以改变碳酸钙表面的表面活性性，从而改善其在某些特定应用中的性能。

而化学改性技术主要是通过利用化合物作用于碳酸钙表面，以改变其表面性质，进而获得新的或者改性后的化学组分，实现对碳酸钙活性表面的改性。

物理改性技术可以明显改变碳酸钙粉体表面的结构，从而增加其表面能量、增加表面积、改变比表面电位及其他性能，以达到改善碳酸钙表面活性性的目的。

例如，碳酸钙表面可以通过喷雾干燥技术改变表面的结构，使碳酸钙表面的一部分水溶性，从而改善表面的活性性。

此外，碳酸钙表面还可以通过气化、水热等物理方法改性，例如水热碳酸钙，可以改变钙离子的结构，进而改变表面的结构，达到碳酸钙表面改性的目的。

另外，碳酸钙表面改性技术还包括表面抗粘附强化技术，即对碳酸钙表面进行有机涂层改性，以改善其表面活性性。

例如，可以通过硅油沉积、化学改性等方法，将硅油均匀涂覆于碳酸钙表面，以达到改变碳酸钙表面性质的目的。

此外，表面强化技术还可以通过利用碳酸钙表面特异性，将不同类型的有机涂层与其结合，从而改变其表面电荷，获得较高的表面活性性。

当前，碳酸钙表面改性技术已取得了长足的发展，并得到了广泛的应用。

不仅如此，在未来，碳酸钙表面改性技术还会发展得更加全面，更加完善，以满足碳酸钙在不同领域的应用需求。

综上所述，碳酸钙表面改性技术是通过改变表面结构、抗粘附强化技术和化学改性技术，改变其表面电荷等技术，以改善其表面活性性而获得的。

碳酸钙表面改性探究碳酸钙经过改性活化处理后，具有高度的疏水性。

分子的结构发生改变、粒度分布更加均匀。

其具有白度高、流动性优良、光度好、分布均匀、填充量大等特点，并有良好的润滑性、分散性及有机性。

与塑料、橡胶的分子间亲和能力强、填充量是普通碳酸钙的3-6倍，生产成本降低显著。

因此，文章主要针对目前碳酸钙的广泛应用，进行探究碳酸钙改性的方法及常用的改性剂，以便碳酸钙改性得到进一步发展。

标签：碳酸钙；表面改性；活性碳酸钙前言碳酸钙是一种白色粉末，无味无臭的化合物，它有很多俗称，像灰石、石灰石、大理石等等。

碳酸钙不溶于水，但是却溶于像盐酸等这样的酸，溶解在酸中会放出大量的气体。

碳酸钙在地球上很常见，不仅存在动物的骨骼或者外壳中，也存在于方解石、大理石等岩石中。

碳酸钙有无定型和结晶型两种形态，碳酸钙是一种无机化合物，也是一种粉末产品。

碳酸钙凭借着价格低廉、无毒无味、白度高、硬度好等特点在橡胶和塑料生产过程中广泛用作填料碳[1]。

据统计，在塑料制品制造过程中无机填料大部分是碳酸钙，约占填料用量的70%。

碳酸钙分为天然矿石粉碎而得的重质碳酸钙（GCC）和经过化学过程生产的沉淀碳酸钙（PCC）[2]。

因PCC的生产工艺复杂且昂贵，同时会带来环境污染，今后的发展趋势是更多的使用GCC代替PCC[3]。

通常未经过改性的GCC具有亲水性表面，然而其与极性有机聚合物的亲和性较差，在基料中易造成分散的不均匀或积聚现象，从而导致填料与聚合物之间产生相异界面，这种缺陷容易产生应力集中现象，以致填充复合材料机械力学性能下降，发生断裂现象[4]。

1 碳酸钙改性方法及特点1.1 粒径细化使GCC粉末粒度微细化或超微细化，以提高填充剂在制品中的分布均匀。

主要对传统的碳酸钙生产工艺的碳化、粉化及脱水干燥等技术进行升级改造，使其生产工艺变的复杂了，条件也变得难以实现，同时产品成本提高很多。

纳米活性钙加入到高分子体系中，因为其颗粒属于纳米级，对体系的流变特性可以产生一定的影响，因此人们对在高分子体系中加入纳米活性钙所产生的流变性能影响的研究也越来越重视，所以对其的发展也越来越深入了，未来的情景很美好，很值得开拓它。

铝酸酯偶联剂在碳酸钙表面上的反应及其偶联机理的研究铝酸酯偶联剂在碳酸钙表面上的反应及其偶联机理的研究铝酸酯偶联剂（aluminum stearate coupling agent）是一种常用于改性填料表面的有机化合物，它能有效提高填料与基体树脂之间的相容性，从而改善材料的力学性能、热稳定性和耐候性。

在这篇文章中，我们将从铝酸酯偶联剂的定义、特性及应用入手，深入探讨其在碳酸钙表面上的反应及偶联机理的研究成果。

在全面了解这一主题的基础上，我们将得出结论和个人观点，以更好地促进对这一领域的学术交流和思考。

1. 铝酸酯偶联剂的定义及特性铝酸酯偶联剂，是一类在化学结构上含有活性羟基（－OH）及羧基（－COOH）官能团的润湿性物质，通常是以无机碱和有机酸相互反应合成而成，具有疏水性和亲油性的特点。

它是一种常见的填料表面改性剂，在填料与树脂相互作用中发挥着重要作用。

2. 铝酸酯偶联剂的应用铝酸酯偶联剂主要应用于填充材料的改性中，如玻璃纤维增强塑料、橡胶制品、涂料、油墨等领域。

其主要功能是在填料表面形成一层保护膜，使填料分散性增强，与树脂更好地相互结合，从而提高材料的力学性能和耐老化性能。

3. 铝酸酯偶联剂在碳酸钙表面上的反应研究针对铝酸酯偶联剂在碳酸钙表面上的反应研究，学术界进行了大量探索和实验。

研究表明，铝酸酯偶联剂与碳酸钙表面发生的反应是一个复杂的化学过程，主要包括物理吸附、化学吸附和化学键合等多种方式。

通过表面分析技术、光谱技术和热分析技术等手段，研究人员发现，铝酸酯偶联剂与碳酸钙表面发生的化学反应主要是羟基和羧基与表面羟基或碳酸基团之间的键合作用。

4. 铝酸酯偶联剂在碳酸钙表面上的偶联机理铝酸酯偶联剂在碳酸钙表面上的偶联机理包括物理吸附、化学吸附和化学键合等多个阶段。

铝酸酯偶联剂的亲油性使其易于附着在碳酸钙表面上，并形成物理吸附层。

随后，由于偶联剂分子中的羟基与碳酸钙表面上的氢氧基团发生氢键作用，进行化学吸附。