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，結合力低，容易產生界面缺陷，導致產品質量不穩定。
　　
　　未經表面改性處理的碳酸鈣作為造紙填料，具有與紙漿纖維的相容性和結合力差、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。輕質碳酸鈣采用化學法制備，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劑、聚合物、無機物等。
　　
　　1、偶聯劑
　　
　　偶聯劑是一種兩性結構物質，分子既有親水性的極性基團又有疏水性的非極性基團，能夠將無機粒子和有機物基體通過牢固的界面層而結合在一起。
　　
　　陳均志等將自制的陽離子型鋁-鋯有機金屬絡合物偶聯劑與輕質碳酸鈣按0.3:100的比例充分混合，在110℃左右反應15~30min，把經過表面改性后的輕質碳酸鈣用于抄紙中。可以改善紙張的耐破度、撕裂度、抗張強度等物理性能指標，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，形成物理或化學吸附層，從而改進碳酸鈣在有機或無機相（體系）中的穩定性。
　　
　　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配改性PCC填料，結果表明白度都略有降低，但相差較小，紙張的抗張指數、撕裂指數、濾水性能和填料留著率得到極大提高，且后者優于前者。改性PCC填料可以更好地與纖維結合，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）形成聚合電解質復合物，再將其沉積包覆在造紙用重質碳酸鈣的表面，引起填料預絮聚。將改性后的重質碳酸鈣作為造紙填料，與使用未改性的重質碳酸鈣對比，結果發現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絡的表面，對纖維和纖維之間的氫鍵結合較少，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碳酸鈣填料表面，完成對輕質碳酸鈣的表面改性。結果表明，與使用未改性的輕質碳酸鈣作為造紙填料的手抄紙相比，在不受影響紙張的結構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良的物理化學性能，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.碳酸鈣在造紙行業中的應用及發展趨勢[J].紙和造紙,2022,41(05):23-29》，由【粉體技術網】編輯整理，轉載請注明出處！