２

０

０

５年第 ４期

２００８年第 １ 期

性方法，以及纳米碳酸钙在造纸工业中的应

用进行综述，

以期为相关研究提供参考。

１ 纳米碳酸钙的表面改性

纳米碳酸钙的表面改性是通过物理或化

学方法将表面处理剂吸附（或反应）在纳米碳

酸钙的表面，形成包膜，使其表面活化，从而
改善纳米碳酸钙的表面性能。通过对纳米碳

酸钙的表面进行改性，可以达到以下几个方

面的目的

［５～８］

：

（１）降低颗粒间的内聚力，改善和

提高纳米碳酸钙的分散性；

（２） 提高纳米碳酸

钙的表面活性；

（３） 改善纳米碳酸钙与其他物

质的相容性；

（４）提高纳米碳酸钙的耐酸性；（５）

制备特定晶形的纳米碳酸钙，用于不同的行
业。目前表面处理剂根据其结构与特性可以

分为表面活性剂、

偶联剂、

聚合物和无机物。

１．１ 表面活性剂

王昌建等

［９］

研究了各类表面活性剂对纳

米碳酸钙的防团聚作用

， 结果表明表面活性

剂对分散性的改善效果优劣顺序为阴离子、

非离子、阳离子、高分子

，表面活性剂复配物

的改善效果优于单一类型表面活性剂。目前

应用较多的表面活性剂有脂肪酸

（盐）、高分子

化合物及磷酸酯

（盐）。

１．１．１ 脂肪酸（盐）

用于纳米碳酸钙表面处理的脂肪酸主要

是含有羟基、氨基的脂肪酸、或芳烷基的脂肪

酸盐

［１０］

。关于脂肪酸

（盐）对纳米碳酸钙的作用

机理，

Ｖｏｌｄ 提出的模型认为，脂肪酸（盐）在粒

子外围形成一层壳

， 增大了两粒子之间最接

近的距离

， 减小了范德华引力的相互作用，使

分散体系得以稳定

［１１］

。目前使用最多、

效果最

好的脂肪酸

（盐）是硬脂酸（盐）。杜振霞等

［１２］

对

用硬脂酸改性的纳米碳酸钙进行了研究，发

现改性剂吸附在纳米碳酸钙表面

， 并以离子

键方式结合。透射电子显微镜分析表明，

改性

纳米碳酸钙在环己烷中的分散性明显改善，

颗粒呈单分散状态，其亲油性增强，在非极性

介质中的分散性提高。韩跃新等

［１３］

利用硬脂

酸对纳米碳酸钙进行表面改性的研究，通过
ＩＲ 分析表明硬脂酸与碳酸钙之间形成了牢
固的化学键。朱步瑶和顾惕人

［１４］

的二阶段模

型对改性碳酸钙活性含量与改性剂用量

Ｓ 型

曲线的解释较为成功。第一阶段是个别的改
性剂分子或离子通过范德华引力与固体表面

直接相互作用而被吸附。第二阶段中，

改性剂

分子或离子通过碳氢链间的疏水相互作用形
成表面胶团使吸附急剧上升，这时第一阶段

的吸附单体形成了表面胶团的中心。根据该
模型理论，表面活性剂的基本物理化学特征

之一是在一定浓度以上的水溶液中生成胶
团。吸附在碳酸钙表面的改性剂分子并未改

变其两亲性，

碳氢链仍然显示疏水效应。在一

定浓度以上，这些吸附在碳酸钙表面的两亲

性分子参与疏水缔合物形成，并使更多的改

性剂固定在其界面上，

导致吸附量上升

［１１］

。章

正熙等

［１５］

人的试验所得的吸附等温线存在快

速上升的阶段，

进一步验证了二阶段模型。

１．１．２ 高分子化合物

一般来说

，可用的高分子化合物多含有磺

酸基团或羧酸基团等，基本上都是一些可电

离的基团。这些基团与纳米微粒中的某一种

元素形成强烈的离子键，因而对微粒的稳定

起着至关重要的作用。另外

，大多数极性分子

也可以起到相似的保护作用

［１６］

。刘引烽等

［１７～１９］

采用带有羟基、胺基、羰基及羧基等极性较强

基团的高分子化合物作为分散剂同样获得了

较好的效果。与带可电离基团的高分子化合

物相比，极性高分子化合物还具有一些独特

的优越性。陈慧娟等

［２０］

的研究表明

，当相对分

子质量为

３ ０００～４ ０００ 时， 聚丙烯酸钠对纳

米碳酸钙的分散稳定作用效果较好。张娜等

［２１］

和任俊等

［２２］

分别自行设计和合成的高分子

分散剂

ＮＤ 和 ＮＤ４２６ 具有无色、无味的特

点

， 对超细碳酸钙悬浮液的分散性和流变性

２９