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中国粉体工业　　　

２００７年第６期

在 研 究 开 发 新 型 高 效 偶 联 剂 品 种 ，

高 分 子 偶 联 剂 是 其 中 的 一 个 方 向 。

王训遒等

［ １ ８ ］ ［ １ ９ ］

采用正交试验法对铝

酸 酯 、钛 酸 酯 和 硬 脂 酸 复 合 改 性 纳

米 碳 酸 钙 工 艺 进 行 了 研 究 ， 优 化 出

了 最 佳 操 作 工 艺 条 件 。 大 量 研 究 结

果 表 明 ， 经 偶 联 剂 或 表 面 活 性 剂 处

理 后 ，纳 米 碳 酸 钙 表 面 吸 附 一 层 有

机 物 分 子 可 使 团 聚 现 象 减 弱 ，其 余

聚 合 物 基 体 间 的 相 容 性 得 到 改 善 。

这 种 表 面 修 饰 不 能 使 纳 米 碳 酸 钙 填

充 材 料 的 性 能 有 较 大 幅 度 提 高 。

４．３ 高能表面改性纳米碳酸钙

高 能 表 面 改 性 包 括 高 能 射 线

（ γ射线、χ射线等） 、等离子体处

理 几 种 方 法 。 但 此 法 成 本 高 、改 性

效 果 不 稳 定 、 粘 性 不 足 、生 产 能 力

小，未 能 得 到 广 泛 应 用 。高 能 射 线

改 性 就 是 将 碳 酸 钙 粉 体 干 燥 后 在 电

子 加 速 器 内 用 高 能 辐 射 ，使 其 表 面

产 生 活 性 点 ， 然 后 加 入 乙 烯 基 单

体，乙 烯 基 单 体 与 表 面 的 活 性 点 反

应 ， 在 粒 子 表 面 形 成 一 层 有 机 包

膜 。等 离 子 体 化 学 反 应 主 要 是 通 过

高 速 电 子 碰 撞 分 子 使 之 激 发 、 离

解 、 电 离 ，并 在 非 平 衡 状 态 下 进 行

反应。高小铃等

［ ２ ０ ］

用辐照的方法将

反应性聚合物接枝到纳米 Ｃ ａ Ｃ Ｏ

３

表

面，研究接枝 Ｃ ａ Ｃ Ｏ

３

对聚甲醛形态

的 影 响 ， 研 究 结 果 表 明 ，聚 丙 烯 腈

接技的 Ｃ ａ Ｃ Ｏ

３

改善了与聚甲醛的界

面 粘 结 状 态 ， Ｔ Ｐ Ｕ 的 加 入 增 强 了

Ｃ ａ Ｃ Ｏ

３

与聚 甲醛 的界 面粘 结力 。

４．４ 原位聚合法改性纳米碳酸钙

无 机 纳 米 粒 子 的 表 面 修 饰 起 着

重 要 的 作 用 ， 若 表 面 修 饰 剂 上 带 有

不 饱 和 键 或 其 他 活 性 集 团 ， 聚 合 物

可 以 接 枝 或 反 应 在 纳 米 碳 酸 钙 表

面。采 用 原 位 聚 合 法 ， 无 机 纳 米 粒

子 能 以 纳 米 级 分 散 在 聚 合 物 基 体

中 ， 并 与 基 体 有 很 好 的 相 容 性 。

Ｘ ｉ ａ ｏ － Ｌ ｉ ｎ Ｘ ｉ ｅ 等

［ ２ １ ］

采用原位悬浮聚

合法制备了 Ｐ Ｖ Ｃ ／ 　 Ｃ ａ Ｃ Ｏ

３

纳米复合

树脂。陈雪花等

［ ２ ２ ］

利用原位乳液聚

合 在 纳 米 碳 酸 钙 粒 子 表 面 接 枝 包 覆

了 聚 甲 基 丙 烯 酸 甲 酯（ Ｐ Ｍ Ｍ Ａ ）。

５ ． 改性纳米碳酸钙表征研究

随 着 纳 米 技 术 的 发 展 ， 纳 米 材

料 的 表 征 （ 即 评 估 颗 粒 的 大 小 和 分

布 ，确 定 纳 米 粒 子 的 化 学 组 成 及 其

制 品 的 性 质 ） 具 有 重 要 的 意 义 。 如

采 用等 离子体光 谱 仪（Ｉ Ｃ Ｐ Ｓ ）、 原

子激发光谱（Ａ Ｅ Ｓ ）、原子发射光谱

（ Ａ Ａ Ｓ ） 对 粉 体 的 化 学 成 分 进 行 定

性 及 定 量 分 析 。此 外 、还 可 以 应 用

Ｘ 光 荧 光（Ｘ Ｒ Ｆ Ｓ ） 和 电 子 探 针 微

区 分 析 法 （ 可 对 粉 体 的 整 体 及 微 区

的 化 学 成 分 进 行 测 试 ）， 而 且 与 扫

描 电镜 （Ｓ Ｅ Ｍ ）配合 ， 得到微 区 相

对 应 的 形 态 图 像 及 成 份 分 析 图 像；

采用 Ｘ 光 电 子能谱 （ Ｘ Ｐ Ｓ ）分 析 粉

体 的 化 学 组 成 和 结 构 、 原 子 价 态 等

化 学 键 有 关 的 性 质 ；Ｘ

射 线 衍 射

（Ｘ Ｒ Ｄ ）是 目 前 应 用 最 广 、 最 为 成

熟 的 粉 体 晶 态 测 试 方 法 。此 外 ，电

子 衍 射 （ Ｅ Ｄ ） 法 可 以 用 于 粉 体 物

象、 粉 体 中 个 别 颗 粒 、 甚 至 颗 粒 中

某 一 微 区 的 结 构 分 析；高 分 辨 率 电

子 显 微 分 析（ Ｈ Ｒ Ｅ Ｍ ）、 扫 描 隧 道

显 微 镜（Ｓ Ｔ Ｍ ） 分 析粉体 的 空 间结

构 和 表 面 微 观 结 构 。透 射 电 子 显 微

镜 是 最 常 用 、 最 直 观 的 测 试 手 段

［２３］

。

一 般 来 说 ，当 活 性 碳 酸 钙 用 作

高 聚 物 的 填 料 时 ， 改 性 好 坏 常 常 以

最 终 复 合 材 料 制 品 的 冲 击 强 度 、 挠

曲 强 度 、 拉 伸 强 度 、伸 长 率 、 热变

形 温 度 、 硬 度 及 熔 体 流 变 性 等 参 数

来 综 合 表 征 。 这 种 方 法 无 疑 是 有 效

果 的 ，但 是 工 艺 路 线 、过 程 都 比 较

复 杂 。活 性 碳 酸 钙 粉 末 表 面 性 能 也

可 以 用 直 接 法 来 表 征 ， 直 接 法 可 以

通 过 测 定 其 疏 水 性 、表 面 性 、 包覆

率 、 比 表 面 积 等 参 数 来 反 应 表 面 性

能 ， 这 方 面 的 工 作 报 道 不 多 。从碳

酸 钙 粉 末 在 聚 合 物 中 的 分 散 过 程 来

看 ， 表 面 处 理 使 碳 酸 钙 分 散 性 能 提

高 ， 主 要 是 由 于 碳 酸 钙 粉 末 在 聚 合

物 中 的 润 湿 性 能 的 改 善 。因 此 ，借

此 可 以 根 据 活 性 碳 酸 钙 在 某 些 溶 剂

中 的 润 湿 性 ， 直 接 考 察 碳 酸 钙 粉 末

表 面 处 理 效 果 的 好 坏 。 对 于 纳 米 碳

酸 钙 ，通 过 进 行 表 面 改 性 处 理 ，可

以 改 善 碳 酸 钙 填 料 与 聚 合 物 之 间 的

亲 和 性 。 改 性 效 果 的 优 劣 可 以 用 沉

降体积、吸油率（吸油量，润湿性、

润湿点、吸油值）、活化指数、悬浮

液 粘 度 、 Ｚ ｅ ｔ ａ 电 位 、 比 表 面 积

（ Ｂ Ｅ Ｔ ）、 粒 径 分 布 图 像 分 析 、热失

重 分 析 、 电 子 显 微 镜 、 红 外 光 谱 分

析 等 手 段 来 表 征 。

６ ． 结束语

造 纸 工 业 是 国 民 经 济 中 不 可 缺

少 的 重 要 领 域 ，纸 和 纸 板 是 我 们 日

常 生 活 中 不 可 缺 少 的 消 费 品 ，也是

工 业 生 产 的 重 要 原 料 和 符 合 环 境 要

求 的“ 绿 色 ” 包 装 材 料 。造 纸 工 业

因 此 被 国 际 上 誉 为 永 不 衰 退 的 朝 阳

工 业 。而 我 国 石 灰 石 、方 解 石 等 资

源 分 布 广 泛 ， 储 量 丰 富 ，具 有 可 靠

的 原 料 供 应 而 且 价 格 便 宜 。 因 此 ，

纳 米 碳 酸 钙 势 必 成 为 造 纸 业 消 费 量

最 大 、 最 重 要 的 白 色 矿 物 粉 体 材

料 。 由 于 纳 米 碳 酸 钙 的 粒 径 很 小 ，

作 为 造 纸 填 料 时 易 造 成 填 料 流 失 ，

而 且 碳 酸 钙 粒 子 越 细 凝 聚 倾 向 越

大， 这 些 也 是 用 于 造 纸 涂 料 的 纳 米

级 碳 酸 钙 在 使 用 中 遇 到 的 难 题 。 因

此 ，对 纳 米 碳 酸 钙 进 行 改 性 ，从而

合 成 高 效 、价 廉 、适 应 性 强 或 具 有

特 殊 功 能 的 专 用 新 型 改 性 剂 十 分 重

要。 而 且 研 发 先 进 的 改 性 新 工 艺 以

及 先 进 的 改 性 设 备 使 之 能 够 工 业 化

生产，这也是一个发展方向。总之，

加 大 发 展 造 纸 用 纳 米 碳 酸 钙 是 造 纸

工 业 最 具 开 发 潜 力 的 市 场 。

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