纳米碳酸钙是20世纪80年代发展起来的一种新型超细固体粉末材料，其粒度介于0.01~0.1μm之间。正由于纳米碳酸钙粒子的超细化，从而产生了普通碳酸钙不具有的特性，因此纳米碳酸钙被广泛应用于各个领域。

纳米碳酸钙已经有50年的发展历史，广泛应用于各个领域。

纳米碳酸钙 用途 性能提升
塑料 与树脂相容好、改善制品的流变性能等。
造纸 提高纸张的松密度、表观细腻性、吸水性。
橡胶 补强、填充、调色、改善加工艺和制品的性能。
涂料 改青体系的触变性、择高涂料的附着力，耐洗刷性，耐沾污性。
其他 在饲料行业，可作为补钙剂，培加饲料含钙量。

因为纳米碳酸钙具有表面能大，分散性小且表面呈亲水性的特点，使其在有机介质中的分散不完全，纳米碳酸钙不能直接用于有机介质。

纳米碳酸钙改性目的：降低颗粒间的内聚力，提高它的分散性；提高表面活性；改善与其他物质的相容性；提高耐酸性；制备特定晶形的纳米碳酸钙，用于不同的行业。

纳米碳酸钙的改性途径通常主要采用接枝、偶联反应，即在纳米碳酸钙表面接上一定的有机基团（如羧基等），偶联剂、表面活性剂等。常用的改性剂有表面活性剂、聚合物、偶联剂。

表面活性剂

表面活性剂在碳酸钙粒子表面发生化学吸附或反应，形成一层亲油性结构，与填料和树脂有良好的相容性，大幅度降低了聚合物粘度。常用的表面活性剂有脂肪酸（盐）、树脂酸、木质素、阴/阳离子表面活性剂。

聚合物

聚合物对纳米碳酸钙进行表面改性，可将纳米碳酸钙的表面包覆形成完整而致密的包覆层，改善分散性，提高耐酸性。常用聚合物有丙烯酸及盐、三元聚合物等。

偶联剂

偶联剂分子中的一部分基团与官能团反应，形成强有力的化学键，另一部分基团可发生化学反应或物理缠绕，借助于单分子层的“架桥” 作用，从而将矿物与有机体两种差异很大的材料牢固地结合起来。常用偶联剂按其核心元素分类有有机硅系、钛系、铝系、铬系等。最常用的偶联剂有钛酸酯偶联剂、有机硅烷等。

表面改性的方法

  • 局部化学反应改性法

局部化学反应改性方法主要利用纳米碳酸钙表面的官能团与处理剂间进行化学反应来达到改性的目的，具体工艺分为干法和湿法两种。

干法是把纳米碳酸钙粉末放入改性机中，运行后再投入表面改性剂进行表面处理。干法改性简单易行、直接包装、易于运输，但得到的粉末不均匀，适用钛酸酯等偶联剂。

湿法改性是直接把改性剂加入纳米碳酸钙溶液中进行表面改性处理。湿法改性改性效果好，但工艺复杂、运输不便，适用水溶性表面活性剂。

  • 高能改性法

高能改性法是利用等离子体或辐照处理等手段对填料进行表面处理的方法，该技术复杂，成本高，生产能力小，改性效果不稳定，所以在工业中应用较少。

  • 机械化学法

机械化学法对颗粒大的碳酸钙比较有效，可起到增加纳米碳酸钙表面的活性点和活性基团，增强与有机表面改性剂的作用。

从近几年的发展走向，我们对未来纳米碳酸钙的市场趋势做一个简单的预测：从前几年的形势来看，纳米碳酸钙一直呈现增长的趋势，而在未来，将以20%的速度持续增长。市场规模也将不断扩大，市场所隐藏的潜力将不断被发掘。

 

 

文章来源：中国粉体网

碳酸钙改性