我国纳米碳酸钙表面改性技术存在的问题

1  纳米碳酸钙表面改性理论 
①化学键理论 
       化学键理论认为偶联剂含有两种化学官能团，即亲水基团和亲油基团，其亲水基团可以与碳酸钙填料分子形成化学键，其亲油基团可以与聚合物分子键合，产生较强的界面结合力，提高填充复合材料的表面性能。
②表面浸润理论 
       表面浸润理论认为液态树脂对被黏物的良好浸润对复合材料的性能有重大的影响，如果能将填料完全浸润，那么树脂对高能表面的物理吸收能将提高与有机物树脂内聚强度和黏接强度。
③可变形层理论 
       可变形层理论认为偶联剂改性填料表面可能择优成为吸取树脂中一配合剂，相间区域的不均衡固化可能导致一个较偶联剂在聚合物与填料之间的单分子层厚得多的树脂层，即可变形层，它能松弛界面张力，防止界面裂缝的扩展，从而改善界面的结合能强度。

2  我国纳米碳酸钙表面改性技术存在的问题 
       我国纳米碳酸钙表面改性技术在改性设备、表面改性活化剂种类及配方等方面已经取得了一些进展，但由于起步较晚，改性技术还很不成熟，目前主要存在以下问题。
⑴ 活性剂品种少、复合配方的活性剂开发不足 
       近几年，我国纳米活性碳酸钙产量虽有发展，但从技术角度上没有多大进步，其主要原因是助剂和活性剂品种少，仅有硬脂酸盐、硅、钛、铝等偶联剂为活性剂，一些复合配方、新型助剂、表面活性剂开发不足。如造纸工业，目前国内分散剂还不行，国外可以做到用碳酸钙配出来的浆料不下沉，而国内产品很快就沉下去了。国外造纸的附着剂就是将涂料附着在纸浆上，纸张填料国外可以填到45%，而我们同他们的差距还很大。
⑵ 改性纳米碳酸钙产品单一、质量不稳定 
       对于纳米碳酸钙表面改性产品，只有白艳华U，白艳华CC，CCR和DD几种特定的工业化品种，改性后的产品性能不是很稳定，如细度、水分、碱度等指标波动较大，严重影响用户的产品质量。市场需求增长较快的纳米活性碳酸钙主要依靠进口，新产品开发能力薄弱。
⑶ 未能生产晶型可控的纳米碳酸钙 
       主要制备了纺锤形、立方形、针形、球形、板状、棒状、链锁形、无定形等形状的纳米碳酸钙产品，但各种晶型的生产很难控制，大多数晶型的制备只集中于实 验研究阶段，未能形成规模生产。
⑷ 纳米碳酸钙产品色泽单一 
       目前研制生产的纳米碳酸钙大多都是白色的。通常生产彩色塑料、橡胶、合成革产品，需要在生产过程中另加着色剂(如色素、色母、色淀)，对于合成革、橡胶、塑料制品的生产来说，因着色剂和粉体填料在基料中难以分散均匀，需要混炼很长时间，从而使生产周期长、消耗大。再者，受产品强度的限制，填料的加入量不能太大，使产品成本较高。因此，有色纳米碳酸钙的合成显得尤为重要。
 
       综上所述，虽然我国纳米碳酸钙表面改性技术在改性工艺、改性设备、活化剂配方等方面已经取得了一些进展，但由于起步较晚，改性技术还很不成熟。实践表明，我国轻质碳酸钙的质量水平与发达国家的主要差距还不是粒径大小和粒度分布方面的问题，而是表现在晶型的一致性较差，即有杂晶存在，表面改性和分散性能不能达标等。究其原因，无不与CaCO₃分子的结构特点不清、活性碳酸钙的结构模型不明、对纳米碳酸钙表面改性机理研究不深等有关。这也是制约我国碳酸钙改性技术进一步发展的重要瓶颈。因此，要想在CaCO₃超微粒子表面进行分散和表面改性处理，首先要探讨清楚CaCO₃分子的结构特点，其次要构建起活性碳酸钙系列结构模型，然后才能对纳米碳酸钙表面改性机理进行较深入研究。