由于納米碳酸鈣顆粒表面的親水疏油性以及高表面能特性導(dǎo)致其極易團(tuán)聚，使得納米碳酸鈣在塑料等有機(jī)基體中分散不均，從而影響其在塑料等有機(jī)基體的應(yīng)用效果。因此，納米碳酸鈣作為填充改性材料用于塑料等有機(jī)基體前，須進(jìn)行表面改性，以提高其應(yīng)用效果。
1、納米碳酸鈣表面改性方法
納米碳酸鈣的表面改性方法可以分為以下三種：
?。?）干法改性
干法改性是指在干燥的環(huán)境下，將改性劑與納米碳酸鈣粉體進(jìn)行高速混合，在機(jī)械力的作用下，改性劑形成一層薄層均勻地包覆在納米碳酸鈣顆粒表面，改性納米碳酸鈣不用經(jīng)后期處理便可直接使用。干法改性具有工藝簡單，成本較低，直接包裝，易于運(yùn)輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)，但是卻存在著改性不均勻，改性效果差且對改性設(shè)備要求高，較難達(dá)成產(chǎn)業(yè)化等缺陷。
顏干才等采用干法改性，將硬脂酸改性的納米碳酸鈣添加到密封膠內(nèi)，成功增強(qiáng)了密封膠的耐水性和儲存穩(wěn)定性。
?。?）濕法改性
濕法改性是于一定溫度下，在納米碳酸鈣懸浮液中加入水溶性改性劑進(jìn)行水浴加熱攪拌改性，使之充分接觸混合均勻，再經(jīng)洗滌、干燥、烘干得到改性納米碳酸鈣。相比干法改性，濕法改性能夠很好地讓改性劑與納米碳酸鈣顆粒表面發(fā)生反應(yīng)，改性效果較好，且易控制操作反應(yīng)過程，改性劑損耗降低。
Tang等采用鋯鋁酸鹽偶聯(lián)劑對納米碳酸鈣進(jìn)行濕法改性。結(jié)果表明，未改性的納米碳酸鈣有明顯的團(tuán)聚現(xiàn)象，改性后納米碳酸鈣的分散性大大提高，且具有親水性和親脂性。在納米碳酸鈣表面改性的基礎(chǔ)上，制備了納米碳酸鈣復(fù)合涂料。經(jīng)流變性能實(shí)驗(yàn)證明，改性納米碳酸鈣復(fù)合涂料的動態(tài)彈性儲能模量和粘損模量均高于未改性納米碳酸鈣復(fù)合涂料，這也說明表面改性是實(shí)現(xiàn)納米碳酸鈣在涂料中有效應(yīng)用的關(guān)鍵因素。
?。?）原位表面改性
原位表面改性是指將納米碳酸鈣制備及其表面改性兩個步驟在原位同步完成。即在化學(xué)法合成溶液體系中加入表面改性劑，在納米顆粒形成之前引入改性劑，在納米碳酸鈣顆粒長大的過程中，提供充足作用力抑制其生長，同時也能起到防止顆粒團(tuán)聚的作用，最終獲得改性納米碳酸鈣。原位表面改性能有效的改善粒子團(tuán)聚問題，同時改性劑作為有機(jī)物質(zhì)不僅改變納米碳酸鈣的表面性能而且對納米碳酸鈣的成核與生長起到調(diào)控作用。
Yang等為了獲得具有良好理化性能和抗菌性能的殼聚糖（CS）涂料，采用原位表面改性法對納米碳酸鈣和納米TiO2進(jìn)行改性，添加到CS涂料中。結(jié)果表明改性納米碳酸鈣/TiO2可以提高CS涂層的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率。且納米碳酸鈣/TiO2/CS涂層能有效降低細(xì)胞酶活性，影響菌體蛋白的合成和表達(dá)。
2、納米碳酸鈣表面改性原理
目前，納米碳酸鈣表面改性相對成熟的理論主要有以下四種：
?。?）化學(xué)鍵理論
化學(xué)鍵理論認(rèn)為，改性劑兩端含有親水官能團(tuán)和親油官能團(tuán)，與納米碳酸鈣分子間形成化學(xué)鍵，從而和有機(jī)分子充分鍵合，依靠有機(jī)分子間的相互作用力，有效的改善粒子團(tuán)聚問題，起到防止顆粒團(tuán)聚的作用。
?。?）表面浸潤理論
表面浸潤理論認(rèn)為，若納米碳酸鈣顆?？梢詮氐妆挥袡C(jī)液態(tài)樹脂浸潤，則有機(jī)基體對納米碳酸鈣表面的吸附作用，可以提高納米碳酸鈣與有機(jī)基體的黏結(jié)強(qiáng)度。
（3）可變形層理論
可變性形層理論認(rèn)為，改性納米碳酸鈣表面可能存在較優(yōu)的吸引有機(jī)基體中的配合劑，納米碳酸鈣有機(jī)基體間的不均衡固化，也許會引起比改性劑在兩相間的單分子層還要厚的樹脂層，也就是我們討論的可變形層，它不僅有松弛兩相間界面張力的作用，還可以通過阻止其裂縫的延展，起到提高界面結(jié)合強(qiáng)度的作用。
?。?）約束層理論
約束層理論認(rèn)為，由于納米碳酸鈣模量較高，而聚合物材料模量較低，若兩者之間的界面層中存在模量相當(dāng)?shù)奈镔|(zhì)，就可以避免因應(yīng)力集中而造成的界面缺陷，從而提高復(fù)合材料的性能。
資料來源：《童佳佳. 納米CaCO3改性及其在塑料中的應(yīng)用[D].合肥工業(yè)大學(xué),2021》，由【粉體技術(shù)網(wǎng)】編輯整理，轉(zhuǎn)載請注明出處！
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