納米碳酸鈣的表面改性是通過(guò)物理或化學(xué)方法將表面修飾劑吸附或通過(guò)化學(xué)反應結合在粒子的表面，形成對粒子的表面包裹，使其表面具有與改性前不同的性質(zhì)，從而改善納米碳酸鈣的表面性能。
為了提高納米碳酸鈣在有機物基質(zhì)中的分散性能，減少粒子團聚、改進(jìn)材料整體的物理、化學(xué)性能，近年來(lái)眾多研究者對納米碳酸鈣的表面改性劑進(jìn)行了大量的試驗工作。目前，可以對納米碳酸鈣進(jìn)行表面改性的改性劑種類(lèi)已經(jīng)很多，主要分類(lèi)以下幾類(lèi)：
1、偶聯(lián)劑表面改性劑
偶聯(lián)劑是一種同時(shí)具有極性和非極性基團結構的物質(zhì)，通常其分子中有一部分是極性基團、具有親水性，可以與無(wú)機粉體如納米碳酸鈣表面的基團和化學(xué)鍵進(jìn)行反應，形成新的穩固的化學(xué)鍵鏈接而同時(shí)其分子中海含有一部分非極性基團，這部分基團可以在體系中加入聚合物基質(zhì)時(shí)，與高分子的聚合物分子鏈發(fā)生有機反應或鏈纏繞，這樣通過(guò)不同的基團，一個(gè)偶聯(lián)劑分子將無(wú)機粉體和聚合物基質(zhì)結合在一起，進(jìn)而可以改善無(wú)機粉體的分散情況，以及整個(gè)材料體系的物理性能。
目前，國內外用于對納米碳酸鈣進(jìn)行表面改性的偶聯(lián)劑有很多種，主要包括鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、硼酸酯偶聯(lián)劑等。采用偶聯(lián)劑進(jìn)行表面改性可以有效的改善納米碳酸鈣的表面性能，進(jìn)而影響整體材料體系的綜合性能，但存在如下缺點(diǎn)限制了其應用的進(jìn)一步擴大：
一是偶聯(lián)劑一般成本較高，而納米碳酸鈣在用工業(yè)上的用途一般都對價(jià)格十分敏感；
二是偶聯(lián)劑針對不同的聚合物基質(zhì)體系，有很大的性能差異，需要在使用中選用帶有合適基團的偶聯(lián)劑，這是使得每一種偶聯(lián)劑的應用范圍都有一定的局限性；
三是偶聯(lián)劑深入的與材料基質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應或鏈纏繞，有機可能會(huì )造成材料外觀(guān)物理性能，如透明度、顏色等的變化。
2、磷酸酯類(lèi)表面活性劑
磷酸酯類(lèi)表面活性劑是納米碳酸鈣表面改性中重要的研究?jì)热葜?，其原理是磷酸酯與納米碳酸鈣中的Ca2+離子發(fā)生反應，從而在納米碳酸鈣粒子表面形成一層磷酸酯包覆層，磷酸酯較為容易在聚合物基質(zhì)中分散，從而改進(jìn)材料整體性能。
以磷酸酯類(lèi)化合物對碳酸鈣進(jìn)行表面改性得到的納米碳酸鈣粉體用于聚合物材料填充時(shí)，不僅使復合材料的物理性能得到有效提高，同時(shí)也可以增強材料的耐蝕性和阻燃性。
3、脂肪酸類(lèi)表面活性劑
高級脂肪酸是一種陰離子表面活性劑，可用于碳酸鈣的表面改性的脂肪酸一般含有氨基、羥基或者芳烷基。這種高級脂肪酸分子的結構與高分子聚合物的結構相似，分子中含有長(cháng)鏈烷基，當長(cháng)鏈烷基沖外時(shí)，能使改性的納米碳酸鈣與高分子聚合物有更好的相容性。高級脂肪酸的另外一端為羥基、羧基等親水基團，可以與碳酸鈣表面的鈣離子發(fā)生鍵和，從而使碳酸鈣的表面性質(zhì)從親水變成親油。
脂肪酸類(lèi)表面活性劑改性碳酸鈣機理：在納米碳酸鈣表面活性最大的部分，脂肪酸或者脂肪酸鹽以離子鍵的形式吸附并和碳酸鈣反應生成脂肪酸鈣沉淀物。隨著(zhù)反應進(jìn)行，在碳酸鈣表面的沉淀物不斷增多，并逐漸形成一層膜。朝向外端的長(cháng)鏈烷基不但改變了碳酸鈣的表面性質(zhì)，并且起到空間位阻作用是碳酸鈣粒子間的間距增大，減少了粒子間的相互作用，從各減少粒子團聚現象，提高了粒子的分散性。
4、季銨鹽類(lèi)表面活性劑
季銨鹽類(lèi)表面活性劑屬于陽(yáng)離子表面活性劑的一種，在進(jìn)行對納米碳酸鈣的表面改性時(shí)，通常其分子的一端可以通過(guò)靜電吸附在納米碳酸鈣的表面，而另一端可以與聚合物基質(zhì)發(fā)生教練反應，從而達到對納米碳酸鈣表面改性的目的。
5、聚合物
聚合物改性納米碳酸鈣是通過(guò)將聚合物單體或已經(jīng)聚合的共聚體溶解在溶劑中，然后向溶液體系中緩慢加入納米碳酸鈣粒子，充分混合后，采用物理手段排出溶劑，即可得到吸附了聚合物分子的碳酸鈣粒子。通過(guò)控制之前聚合或混合的條件，可以使這些聚合物分子定向吸附在粒子表面，這樣就可以起到表面改性的目的。經(jīng)過(guò)這種表面改性的納米碳酸鈣粒子可以有效阻止粒子團聚，增加在聚合物基質(zhì)中的分散度，得到性能提升的復合材料。
6、無(wú)機物
無(wú)機電解質(zhì)表面改性劑一般是通過(guò)提高碳酸鈣表面電位，從而產(chǎn)生靜電排斥作用，這樣可以增加碳酸鈣粒子表面在水中的浸潤程度，而且還可以改善納米碳酸鈣的耐酸性。日本白石工業(yè)公司采用縮合磷酸對碳酸鈣粉體進(jìn)行表面改性，得到一種能溶于醋酸等弱酸中，表面pH值為5.0-8.0的納米碳酸鈣產(chǎn)品，這種產(chǎn)品比未處理的碳酸鈣粒子pH值下降1.0-5.0，且耐酸性較好，已經(jīng)得到了廣泛的應用。
7、（有機物）表面輻照改性
輻照是通過(guò)Co-60等放射性源，進(jìn)行高能放射線(xiàn)照射，從而在單位時(shí)間內為體系提供較大的能量，在這種能量的作用下，可以產(chǎn)生一些自由基集團，并且由能量可以直接引發(fā)一些聚合反應。碳酸鈣離子表面存在孤對電子，因此在輻照劑量達到一定程度（28KGy以上時(shí)）可以與空氣中的水分發(fā)生反應產(chǎn)生自由基，在這種情況下，如果選用一些有機物質(zhì)，可以使碳酸鈣粒子表面形成一層有機物膜，從而達到表面改性的目的。高小鈴等分別將丙烯酰胺、丙烯酸甲酯、丙烯腈與納米碳酸鈣進(jìn)行高能輻照，得到了聚合物改性的納米碳酸鈣。
參考資料：[1]關(guān)爽.功能性納米碳酸鈣的制備及性質(zhì)研究[D].吉林大學(xué),2011.
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