碳酸鈣屬于無機物，顆粒表面是極性的，親水疏油，并具有團聚性，與有機高聚物相容性差，在高聚物基料中分散不均勻，結(jié)合力低，容易產(chǎn)生界面缺陷，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。
未經(jīng)表面改性處理的碳酸鈣作為造紙?zhí)盍?，具有與紙漿纖維的相容性和結(jié)合力差、在紙張中留著率低、使紙張的機械強度下降等缺點。因此，碳酸鈣需要進行表面改性才能更好地用于造紙行業(yè)中。
碳酸鈣的表面改性工藝主要有干法改性工藝、濕法改性工藝和原位改性工藝三種。一般采用干法粉磨制備的重質(zhì)碳酸鈣采用干法改性工藝，采用濕法粉磨制備的重鈣采用濕法改性工藝。輕質(zhì)碳酸鈣采用化學(xué)法制備，一般使用原位改性工藝。造紙用碳酸鈣表面改性常用的改性劑主要有偶聯(lián)劑、聚合物、無機物等。
1、偶聯(lián)劑
偶聯(lián)劑是一種兩性結(jié)構(gòu)物質(zhì)，分子既有親水性的極性基團又有疏水性的非極性基團，能夠?qū)o機粒子和有機物基體通過牢固的界面層而結(jié)合在一起。
陳均志等將自制的陽離子型鋁-鋯有機金屬絡(luò)合物偶聯(lián)劑與輕質(zhì)碳酸鈣按0.3:100的比例充分混合，在110℃左右反應(yīng)15~30min，把經(jīng)過表面改性后的輕質(zhì)碳酸鈣用于抄紙中?？梢愿纳萍垙埖哪推贫?、撕裂度、抗張強度等物理性能指標(biāo)，提高紙張的物理強度；同時也可提高PCC的留著率。
2、聚合物
聚合物可以定向吸附在碳酸鈣顆粒的表面，形成物理或化學(xué)吸附層，從而改進碳酸鈣在有機或無機相（體系）中的穩(wěn)定性。
吳宣宣利用陽離子淀粉單獨改性PCC填料和陽離子淀粉與硬脂酸鈉復(fù)配改性PCC填料，結(jié)果表明白度都略有降低，但相差較小，紙張的抗張指數(shù)、撕裂指數(shù)、濾水性能和填料留著率得到極大提高，且后者優(yōu)于前者。改性PCC填料可以更好地與纖維結(jié)合，因而改善了加填紙張的強度性能和造紙濕部的留著性能。
陳南男等采用三元聚合物體系對重質(zhì)碳酸鈣進行改性，先使陰離子聚丙烯酰胺（APAM）、陽離子淀粉（CSt）和陽離子聚丙烯酰胺（CPAM）形成聚合電解質(zhì)復(fù)合物，再將其沉積包覆在造紙用重質(zhì)碳酸鈣的表面，引起填料預(yù)絮聚。將改性后的重質(zhì)碳酸鈣作為造紙?zhí)盍?，與使用未改性的重質(zhì)碳酸鈣對比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)填料的平均尺度增大，是未改性填料的９倍；紙張的灰分提高了2.2倍(灰分含量16.32%)。由于重質(zhì)碳酸鈣改性后用于紙張加填，形成填料絮聚體（尺寸約為50~100μm），主要分布在纖維交織形成的空隙中或覆蓋于纖維網(wǎng)絡(luò)的表面，對纖維和纖維之間的氫鍵結(jié)合較少，所以紙張能保持良好的抗張強度。
3、無機物
碳酸鈣表面pH值高、遇酸容易分解，使其應(yīng)用受到一定的限制。常用縮合磷酸、硅酸鈉、明礬、鋁酸鈉、二氧化硅和二氧化鈦等耐酸無機物來改性碳酸鈣顆粒，以降低pH值，提高耐酸性，拓展其適用范圍。
Lourenco等通過溶膠-凝膠方法，用二氧化硅包覆在輕質(zhì)碳酸鈣填料表面，完成對輕質(zhì)碳酸鈣的表面改性。結(jié)果表明，與使用未改性的輕質(zhì)碳酸鈣作為造紙?zhí)盍系氖殖埾啾龋诓皇苡绊懠垙埖慕Y(jié)構(gòu)性能和亮度的情況下，可以得到更好的紙張強度性能。
綜上，對碳酸鈣進行表面改性，可以賦予碳酸鈣以優(yōu)良的物理化學(xué)性能，比如減少團聚性、增加親油性和提高與高聚物基料的結(jié)合力等。碳酸鈣改性后用于造紙過程中，可以明顯在不降低紙張強度的情況下，提高碳酸鈣在紙張中的留著率。
資料來源：《梁佳正,盧樂民,梁逸昊,等.碳酸鈣在造紙行業(yè)中的應(yīng)用及發(fā)展趨勢[J].紙和造紙,2022,41(05):23-29》，由【粉體技術(shù)網(wǎng)】編輯整理，轉(zhuǎn)載請注明出處！
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