有機物改性主要指通過(guò)化學(xué)或物理的方法，將有機物改性劑包裹在碳酸鈣表面，使碳酸鈣表面性質(zhì)發(fā)生改變，從而達到增加界面相容性，減少粉體相互團聚，是碳酸鈣最主流的表面改性方法。
　　
　　目前，碳酸鈣常用的有機改性劑主要有表面活性劑、偶聯(lián)劑、聚合物等。
　　
　　1、表面活性劑
　　
　　表面活性劑是一種具有親水親油兩種官能團結構的分子，它可以充當橋梁作用，把無(wú)機粉體和有機物基體有效地結合起來(lái)。當前，在碳酸鈣表面改性表面方面主要使用的活性劑有脂肪酸（鹽）、磷酸酯類(lèi)以及季銨鹽類(lèi)。
　　
　?。?）脂肪酸（鹽）類(lèi)
　　
　　脂肪酸（鹽）類(lèi)改性劑屬于陰離子表面活性劑，主要包括了含有羧基、羥基、氨基或巰基等極性基團的脂肪酸。碳酸鈣能夠與脂肪酸（鹽）類(lèi)的改性劑在表面發(fā)生物理吸附或者化學(xué)鍵合，得到的改性碳酸鈣表面形成具有長(cháng)鏈的烷基烴結構。這種結構類(lèi)似于高聚物的結構，增強了碳酸鈣與聚合物基體的相容性。
　　
　　就改性方法而言，脂肪酸（鹽）的濕法改性主要原理是使脂肪酸根離子（RCOO-）能夠與游離的Ca2+反應，進(jìn)一步遷移到碳酸鈣表面產(chǎn)生包覆效果；而干法改性主要是碳酸鈣表面的羥基和Ca2+被脂肪酸的羧基進(jìn)攻，對碳酸鈣顆粒產(chǎn)生包覆作用，減少顆粒之間的堆積現象。這一類(lèi)改性劑有硬脂酸（鹽）、棕櫚酸、木質(zhì)素和樹(shù)脂酸（鹽）等。
　　
　　脂肪酸（鹽）首先以離子鍵的形式吸附在碳酸鈣表面活性最大的部分，脂肪酸與碳酸鈣反應生成了脂肪酸鈣沉淀物，并且逐漸在碳酸鈣表面形成一層膜，使碳酸鈣與碳酸鈣顆粒之間的間距增加，分子之間的相互作用減小，顆粒的團聚減少，近而使顆粒間的分散程度得以改善，碳酸鈣更容易分散在在油基介質(zhì)中。
　　
　?。?）磷酸酯類(lèi)
　　
　　磷酸酯主要通過(guò)磷酸酯（ROPO3H2）與碳酸鈣表面的Ca2+結合形成磷酸鹽在碳酸鈣表面產(chǎn)生包覆作用。經(jīng)磷酸酯改性后，CaCO3表面磷酸酯的R基朝外，使改性后碳酸鈣親油性增強，使得填充改性后碳酸鈣復合材料的機械性能、加工性能進(jìn)一步提升。
　　
　?。?）季銨鹽類(lèi)
　　季銨鹽類(lèi)表面活性劑作為最常用的陽(yáng)離子型表面活性劑，它主要是通過(guò)季銨鹽的正電荷與碳酸鈣表面發(fā)生吸附作用，而另一端與聚合物產(chǎn)生交聯(lián)作用成功對碳酸鈣的表面進(jìn)行改性。
　　
　　2、偶聯(lián)劑
　　
　　偶聯(lián)劑是一種同時(shí)含有極性和非極性結構的物質(zhì)。偶聯(lián)劑分子兩端的極性親水基團和非極性疏水基團分別可以與無(wú)機粉體和聚合物基體發(fā)生物理纏繞或者化學(xué)反應，使兩者得到穩定的結合，有利于相容性較差的高聚物基體和無(wú)機粉體之間通過(guò)偶聯(lián)劑的作用，發(fā)生緊密的結合，使得復合材料的性能得到進(jìn)一步改善。將偶聯(lián)劑用于納米顆粒的改性，可以使得改性后納米顆粒在體系中的流變性和分散穩定性得到明顯改善。但是，偶聯(lián)劑改性存在一些顯著(zhù)地問(wèn)題，主要表現為價(jià)格昂貴，對高聚物具有一定的選擇性以及引起部分聚合物變色等，并且易在加工過(guò)程中產(chǎn)生水解。當前，世界范圍內用于碳酸鈣表面改性的偶聯(lián)劑類(lèi)型主要有硅烷偶聯(lián)劑
　　、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑以及復合偶聯(lián)劑等。
　　
　?。?）硅烷偶聯(lián)劑
　　
　　硅烷偶聯(lián)劑是由美國聯(lián)合碳化物公司開(kāi)發(fā)的應用最廣泛的偶聯(lián)劑之一，早期主要用于玻璃纖維增強塑料。但是硅烷偶聯(lián)劑在碳酸鈣表面改性方面的應用卻很少，而且實(shí)踐證明，大多數硅烷偶聯(lián)劑與碳酸鈣的表面結合效果很差，基本沒(méi)有效果，需要用到的偶聯(lián)劑種類(lèi)也很多，從而成本較高使用復雜，與其他的偶聯(lián)劑相比實(shí)用性較差。
　　
　?。?）鈦酸酯偶聯(lián)劑
　　
　　經(jīng)過(guò)鈦酸酯偶聯(lián)劑處理過(guò)的碳酸鈣表面覆蓋一層有機分子膜，改變了碳酸鈣的表面的性質(zhì)。鈦酸酯偶聯(lián)劑中存在的烷基部分在改性過(guò)程中易于水解與碳酸鈣表面的-OH結合，使碳酸鈣表面性質(zhì)變?yōu)槭杷?；另一端的三個(gè)結構可以與聚合物發(fā)生纏繞或者化學(xué)結合，從而改善了與高聚物的界面相容性，也提高了復合材料的機械性能。
　　
　　鈦酸酯作為改性劑的改性效果較好，但也存在很大缺陷：鈦酸酯顏色為棕色，對于白度有要求的產(chǎn)品會(huì )受到影響；價(jià)格較貴，并可能對人體健康有危害（導致肝癌）。因此，極大的限制了它的適用范圍。
　　
　?。?）鋁酸酯偶聯(lián)劑
　　
　　鋁酸酯偶聯(lián)劑對碳酸鈣的改性主要是碳酸鈣表面的羥基與偶聯(lián)劑中的烷氧基進(jìn)行結合而達到改性目的，并且這個(gè)過(guò)程是不可逆的，效果良好。鋁酸酯改性碳酸鈣具有高活性、低吸油性、低吸濕性、粒徑小、易分散等特點(diǎn)。此外，在常溫下鋁酸酯偶聯(lián)劑為固體，顏色淺且無(wú)毒，適用于外觀(guān)要求嚴格、安全性好的產(chǎn)品。
　　
　　鋁酸酯作為改性劑的優(yōu)點(diǎn)是：顏色較淺，無(wú)毒，熱分解的溫度較高，價(jià)格低廉，包裝、運輸方便，因此適用范圍廣泛。鋁酸酯的缺點(diǎn)是易水解，不能用于濕法表面改性工藝。
　　
　?。?）復合偶聯(lián)劑
　　復合偶聯(lián)劑是指分子中含有兩個(gè)或者兩個(gè)以上金屬元素的新型偶聯(lián)劑。目前，用于碳酸鈣表面改性的復合偶聯(lián)劑主要有鋁鋯酸酯偶聯(lián)劑和鋁鈦偶聯(lián)劑
　　除了以上幾種常用的偶聯(lián)劑之外，還有鈷酸酯偶聯(lián)劑、鋅酸酯偶聯(lián)劑和硼酸酯偶聯(lián)劑等一系列常用于碳酸鈣表面改性的表面改性劑。
　　
　　3、聚合物
　　聚合物表面改性是指在碳酸鈣粒子表面形成一層核殼結構的高聚物層。聚合物改性碳酸鈣主要有兩種情況：一種是在碳酸鈣表面單體通過(guò)聚合反應形成高分子鏈段；另一種為將聚合物溶解在適當的溶劑中形成高分子溶液，并向其中加入碳酸鈣，當高聚物逐漸吸附到碳酸鈣表面之后將溶劑清除，形成包覆。這樣聚合物可以定向吸附到碳酸鈣表面，形成有效的吸附層，減少碳酸鈣粒子的團聚現象，提高分散性，改善碳酸鈣在使用過(guò)程中的分散性能不佳的缺點(diǎn)，達到表面改性的目的。
　　
　　常用的聚合物主要有低聚物、高聚物和水溶性高分子。
　　
　　資料來(lái)源：《雷鵬飛. 碳酸鈣涂層填充劑的表面改性及應用研究[D].浙江理工大學(xué),2019》，由【粉體技術(shù)網(wǎng)】編輯整理，轉載請注明出處！