改性劑的作用是通過(guò)物理吸附或化學(xué)作用在納米碳酸鈣表面包覆一層改性涂層，降低納米碳酸鈣表面能，避免團(tuán)聚并增加改性產(chǎn)品與有機(jī)體的界面作用。物理吸附作用效果好，但是時(shí)效性差，易失效；化學(xué)改性在改性劑分子與納米碳酸鈣表面建立了化學(xué)鍵，改性效果更好，持久有效。
改性劑種類多樣，數(shù)量繁多，主要可分為偶聯(lián)劑、表面活性劑、聚合物和無(wú)機(jī)物。要達(dá)到理想的界面增強(qiáng)作用，對(duì)于不同的應(yīng)用領(lǐng)域，選擇改性劑要有明顯的針對(duì)性。
1、偶聯(lián)劑
偶聯(lián)劑是一種具有兩種不同性質(zhì)基團(tuán)的物質(zhì)，分子的一端能與無(wú)機(jī)粒子形成化學(xué)鍵，而另一端是親有機(jī)物的基團(tuán)，與有機(jī)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或物理纏結(jié)，在無(wú)機(jī)粒子和有機(jī)物之間形成“分子橋”，將不同性質(zhì)的材料結(jié)合起來(lái)。常用的偶聯(lián)劑有硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑等。
2、表面活性劑
表面活性劑常被稱為親油親水分子，分子一端是非極性的碳?xì)滏?，常稱疏水基，另一端是極性基團(tuán)（如—OH，—COOH，—NH2，—SO3H等），稱親水基。表面活性劑可以顯著降低表面張力或改變體系的表面狀態(tài)，產(chǎn)生潤(rùn)濕與抗?jié)櫇?、乳化與破乳、分散與凝聚、發(fā)泡與消泡等一系列作用，其種類眾多，可分為陰離子型、陽(yáng)離子型、非離子型和高分子型表面活性劑。
使用不同表面活性劑改性納米碳酸鈣產(chǎn)生的效果有很大不同，Barhoum等探究了十六烷基三甲基溴化銨和油酸鈉改性的納米碳酸鈣在紙張涂層中的作用，其中十六烷基三甲基溴化銨為陽(yáng)離子型表面活性劑，油酸鈉為陰離子型表面活性劑，研究發(fā)現(xiàn)十六烷基三甲基溴化銨改性納米碳酸鈣會(huì)降低涂層顏色的穩(wěn)定性，從而影響碳酸鈣在紙張表面的涂布效率，用油酸鈉改性的納米碳酸鈣使紙張表面從親水性變?yōu)槭杷裕虼艘话悴捎秒p涂層體系改善紙張質(zhì)量，油酸鈉改性納米碳酸鈣層作為底涂來(lái)提高不透明度，十六烷基三甲基溴化銨改性的納米碳酸鈣涂層作為上涂來(lái)提高紙張印刷性能。
有研究表明，一般情況下，根據(jù)對(duì)分散性的改善效果排序，表面活性劑優(yōu)劣順序依次為陰離子型、非離子型、陽(yáng)離子型、高分子型，且復(fù)配型表面活性劑優(yōu)于單一型表面活性劑。
常用的表面活性劑有脂肪酸類、磷酸酯類、季銨鹽類。其中，脂肪酸（鹽）與碳酸鈣表面的Ca2+發(fā)生反應(yīng)，磷酸酯能與Ca2+反應(yīng)生成磷酸鈣沉淀從而對(duì)碳酸鈣進(jìn)行改性。Bai等用十六烷基三甲基溴化銨（季銨鹽類）對(duì)納米碳酸鈣顆粒改性，發(fā)現(xiàn)改性劑與納米碳酸鈣顆粒表面的Ca2+發(fā)生了反應(yīng)并形成吸附層，使納米碳酸鈣的粒徑減小，具有良好的分散性。在鉆井液中添加這種納米顆?？梢苑忾]井眼圍巖和泥餅中的納米孔，降低鉆井液過(guò)濾損失。顏干才等、章玲意等研究發(fā)現(xiàn)用皂化的硬脂酸對(duì)納米碳酸鈣改性后加入密封膠中，可提高密封膠的耐濕熱和耐黃變能力及貯存性能。
3、聚合物改性劑
聚合物改性納米碳酸鈣通常有兩種方式：一種是聚合物在納米碳酸鈣表面物理吸附，屬于物理改性范疇；另一種是形成化學(xué)鍵，接枝在納米碳酸鈣表面完成改性包覆。
Mallakpour等先用硅烷偶聯(lián)劑（ATS）改性納米碳酸鈣（CC-ATS），再在聚乙烯醇（PVA）中加入少量的CC-ATS得到PVA/CC-ATS納米復(fù)合材料，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，CC-ATS被添加到PVA溶液中后，ATS的氨基和PVA的羥基之間形成強(qiáng)大的分子間氫鍵和范德華力，對(duì)PVA鏈顯示出良好的吸附作用。
Hu等使用苯乙烯-丙烯酸聚合物乳液（SAPE）接枝到納米碳酸鈣表面，接枝率可達(dá)90．5%。改性后的納米碳酸鈣在PP基體中有良好的分散性和相容性，使PP材料的力學(xué)性能得到了改善。
4、無(wú)機(jī)物改性劑
鋁酸類、硅酸類、鈦白粉、明礬、鋇鹽等都是常用的無(wú)機(jī)物改性劑。無(wú)機(jī)物改性劑能有效提升納米碳酸鈣的分散性與耐酸性，因?yàn)闊o(wú)機(jī)電解質(zhì)吸附在碳酸鈣粒子表面，一方面能提高粒子表面的電位，誘發(fā)空間位阻效應(yīng)，產(chǎn)生雙電層靜電排斥作用，改善粒子分散性；另一方面，空間位阻作用使氫離子無(wú)法接觸到內(nèi)層碳酸鈣粒子，從而提高納米碳酸鈣耐酸性。
劉曉紅等以氨水、納米碳酸鈣和氟硅酸為原料，在適宜的條件下將SiO2包覆到CaCO3表面上，使納米碳酸鈣的耐酸性顯著提升，通告FTIR、XRD分析，SiO2是以無(wú)定形的結(jié)構(gòu)包覆在CaCO3表面。
此外，無(wú)機(jī)改性還可以賦予碳酸鈣特殊的性能。Wang等將CaCO3和TiO2共同研磨制備了CaCO3/TiO2復(fù)合光催化劑，使TiO2均勻地負(fù)載到CaCO3上，當(dāng)TiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%時(shí)，其對(duì)甲基橙的降解效率可以達(dá)到純TiO2的降解效率，且還可以多次使用，節(jié)約成本。
資料來(lái)源：《孟叮,張金才,王寶鳳,郭彥霞,薛芳斌,程芳琴.納米碳酸鈣改性效果的影響因素及評(píng)價(jià)方法[J].硅酸鹽通報(bào),2023,42(01):123-132》，由【粉體技術(shù)網(wǎng)】編輯整理，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處！
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