中國粉體網訊 粉體表面改性是指用物理、化學、機械等方法對粉體材料表面或界面進行處理，有目的地改變粉體材料表面的物理化學性質，如表面能、表面潤濕性、電性、吸附和反應特性、表面結構和官能團等等，以滿足現代新材料、新工藝和新技術發展的需要。
1、碳酸鈣改性的作用
碳酸鈣顆粒表面能大，具有強親水性，在與有機高分子配合使用時，分散性很差，常會發生團聚現象，影響產品的使用性能，因此需要對碳酸鈣進行表面處理。
表面改性碳酸鈣能降低表面能，改善表面潤濕性，能提高分散性，有效解決在高分子材料中團聚問題。以經過雙親改性的重質碳酸鈣為例，其吸油值低，與有機材料體系相容性好，易于加工分散改善制品的物理機械性能，對于軟質塑料加工可以增加體系中游離增塑劑的含量，相對可以節省增塑劑的使用量降低制品成本。
2、碳酸鈣改性工藝
根據改性工藝的不同，可分為干法、濕法和原位改性。不同的改性方法得到的改性產品性能及適用情況也各不相同。
(1)干法改性
干法改性屬于物理改性，改性過程是將碳酸鈣和表面活性劑一同置于改性設備中，在經過高速混合后，改性劑和碳酸鈣表面依靠范德華力或物理方法連接，在碳酸鈣表面形成疏水層，最后得到改性碳酸鈣。
干法改性工藝簡單易行，適用于偶聯劑作為改性劑的改性處理工藝。但是也存在改性效果差，勞動強度大、污染嚴重的缺點，此外干法改性不能大批量進行生產，僅適用于小規模生產或實驗室研究，目前國內很少使用干法改性工藝進行改性碳酸鈣的生產。
鈦酸酯偶聯劑改性工藝
(2)濕法改性
濕法改性是在碳酸鈣漿液中加入表面活性劑，改性劑在攪拌作用下與碳酸鈣表面相接觸，經過表面處理后，烘干可得到改性好的碳酸鈣產品。
相比較于干法改性，濕法改性中改性劑以離子形式均勻分散在漿液中，與碳酸鈣表面接觸概率增大，改性效果更佳。然而目前濕法改性的主要問題是過程比較復雜，影響產品性能的因素較多，制備工藝有待進一步提升。
(3)原位改性
原位改性是將碳酸鈣的制備及改性結合起來，一步得到改性碳酸鈣。在開始沉淀碳酸鈣時，預先加入表面活性劑，隨著時間推移，制備與改性同步進行，最終得到改性碳酸鈣。在此過程中表面活性劑能夠與顆粒表面充分結合，并且能夠對碳酸鈣的成核與生長起到調控作用，繼而可以有效改善碳酸鈣顆粒的粒徑大小。
原位改性可以理解為在濕法改性的基礎上，進行了參數優化，從而實現了碳酸鈣制備與合成的同步進行。這對比濕法改性，有效縮短了制備周期，并且可以通過在制備過程的不同時期添加改性劑，實現碳酸鈣產品的多樣化生產。
3、碳酸鈣表面改性劑
碳酸鈣作為一種用途廣泛的“百搭材料”，其表面改性涉及的應有領域很多，可用作表面改性劑的物質也很多。
根據產品不同用途表面改性劑種類多，常用的有：端胺基多元醇酯類、非離子型表面活性劑類、硅類、鈦類、胺類、磷類、鋁及鋯--鋁系化合物等。主要應用于塑料、橡膠、膠粘劑、熱固性和熱塑性復合材料以及涂料油墨等材料加工。
4、碳酸鈣加工設備選擇
粉體的表面改性或表面處理技術主要包括表面改性方法、工藝、表面改性劑及其配方、表面改性設備等。在表面改性工藝和改性劑配方確定的情況下，表面改性設備就成為影響粉體表面改性或表面處理效果的關鍵因素。
表面改性設備性能的優劣，不在其轉速的高低或結構復雜與否，注意以下基本工藝特性：①對粉體及表面改性劑的分散性；②使粉體與表面改性劑的接觸或作用的機會；③改性溫度和停留時間；④單位產品能耗和磨耗；⑤粉塵污染。
設備的運轉狀態不管用什么樣的表面改性設備，都要以表面改性的機理和表面改性的工藝為依據，來滿足超細粉體表面改性的技術要求。表面改性設備應在高速動態狀況下加熱，并能保溫，可排除揮發氣體，同時表面改性劑可以實現分加，有分級的功能，解決表面改性的團聚問題，從而保證產品的質量。
2025年4月10-11日，由中國粉體網主辦的第四屆全國碳酸鈣產業高值化發展交流大會將在安徽·池州舉行，屆時南京金來旺新材料有限公司汪忠清教授將在大會上作《粉體功能改性技術及助劑選擇探討》主題報告，分享粉體表面功能改性方法、偶聯改性劑、改性產品的表征與應用等內容。
專家介紹
汪忠清1988年畢業于武漢工程大學(化工學院)無機化工專業。九十年代初開始超細亞納米粉體功能改性研究，通過比表面孔隙控制應用于石油裂解加氫催化劑生產代替進口產品實現工業化生產，發表了當時頗有影響的大孔容擬薄水鋁石的研制及工業應用，擁有技術專利，學術論文發表在一級刊物《石油化工》。
2000年后至今一直從事新材料加工及新型粉體改性劑端胺基多元醇酯的開發及應用，主導開發的復合功能增強劑在塑料中成功應用，作為高新技術產品為國內知名UPVC型材加工企業性能提升取得技術突破并獲得良好的經濟效益。與多家知名粉體及材料加工企業合作，在新型立磨、環輥磨、球磨及間歇或連續粉體改性設備上，對粉體進行多功能雙親改性技術研究及在高分子材料應用開發，擔任《塑料制造》雜志編委發表多篇關于改性粉體在各種材料應用研究論文。
汪忠清教授現于南京工業大學材料學院錢海燕教授團隊帶碩士研究生，主要從事新型功能改性粉體在生物降解材料、環保功能材料、新型無鹵阻燃材料等各種新材料的應用開發。
參考來源：
汪忠清，雙親改性超細粉體生產方法及應用研究，南京金來旺塑膠技術有限公司
梁朝，新型有機改性劑對重質碳酸鈣的表面改性效果及機理，中國礦業大學(北京)
古衛樂，碳酸鈣原位表面改性過程晶型調控及在超疏水涂層中應用研究，湖北大學
(中國粉體網編輯整理/昧光)
注：圖片非商業用途，存在侵權告知刪除！
