根據美國市場研究公司GrandViewResearch發布的《2016-2024年納米碳酸鈣市場分析及前景預測報告》，到2024年全球對納米碳酸鈣的需求將超過4000萬噸，其中塑料將成為增長最快的應用領域。
納米碳酸鈣直接用於聚合物基體時有兩個缺點:
(1)分子間力、靜電作用、氫鍵和氧橋會引起碳酸鈣粉體的團聚；
(2)納米CaCO _ 3表面具有強親水性和堿性的羥基，會使其與聚合物的親和力變差，容易形成聚集體，導致在聚合物中分散不均勻，造成兩種材料之間的界面缺陷，不能體現納米CaCO _ 3的納米效應。
納米碳酸鈣的表面改性可分為表面物理作用(包括表面包覆和表面吸附)和表面化學作用(包括表面取代、聚合和接枝)，其表面改性方法可分為幹法表面改性工藝和濕法表面改性工藝。
1，納米碳酸鈣的幹法表面改性(見粉體技術在線)
偶聯劑常用作納米碳酸鈣的表面改性劑，其作用機理是偶聯劑壹端的基團與碳酸鈣表面反應形成較強的化學鍵，而偶聯劑的另壹端可以與有機聚合物發生壹些化學反應或機械纏繞，從而將碳酸鈣和有機聚合物這兩種性質截然不同的材料緊密結合在壹起。
通過偶聯劑，在納米碳酸鈣表面和有機高分子材料之間形成了分子橋，大大提高了它們的相容性；此外，偶聯劑的使用還可以增加填料的用量，改善體系的流變性能。
幹法表面改性工藝簡單，具有配方靈活、碳酸鈣表面處理與下遊工序串聯的優點。
在幹法改性過程中，除了快速攪拌使偶聯劑快速包覆每個碳酸鈣顆粒和合適的改性溫度以利於包覆反應外，還有壹個關鍵問題:羥基的來源。如果碳酸鈣中含水量高，偶聯劑會先與水反應，而不是與碳酸鈣表面的羥基反應，達不到表面改性的目的。所以要保證三個基本條件:快速分布、溫度適宜、無水分，才能發揮偶聯劑的作用。
2.納米碳酸鈣的濕法表面改性
濕法改性是對碳化、濃縮後的熟漿溶液中的碳酸鈣進行表面改性，必須在納米碳酸鈣生產企業中完成。
利用碳酸鈣在液相中比在氣相中更容易分散，加入分散劑後分散效果更好的特點，使碳酸鈣顆粒與表面改性劑分子之間的相互作用更加均勻。
濕法改性後碳酸鈣粒子表面能降低，即使壓濾幹燥後形成二次粒子，也只形成結合力較弱的軟團聚，有效避免了幹法改性中化學鍵氧橋形成而導致的硬團聚現象。
濕法改性工藝比幹法改性工藝復雜，表面改性劑用量略多，但在質量上有明顯優勢。
(3)反應性單體、反應性大分子和聚合物的改性技術。
反應性單體是帶有不飽和鍵的小分子羧酸，納米碳酸鈣可以通過其極性和納米碳酸鈣的作用而分散；可利用其反應性(不飽和鍵)與聚烯烴接枝形成接枝物，增強納米碳酸鈣與聚合物的界面。反應性單體對納米碳酸鈣表面進行改性時可以形成羧酸鹽，不飽和鍵可以為進壹步接枝包覆提供條件。
當采用活性大分子(帶有能與碳酸鈣表面相互作用的基團的大分子)作為納米碳酸鈣的表面改性劑時，可以增加納米粒子表面有機塗層的厚度，進壹步提高納米粒子與聚合物基體的親和力，更有利於納米碳酸鈣在聚合物基體中的分散。
如果表面改性劑含有不飽和鍵或其他活性基團，聚合物可以接枝或反應在納米碳酸鈣表面。用聚合物對碳酸鈣進行表面改性，可以提高碳酸鈣在有機相中的穩定性。
這些聚合物包括低聚物、聚合物和水溶性聚合物，例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚馬來酸、聚丙烯酸、烷氧基苯乙烯-苯乙烯磺酸、聚丙烯和聚乙烯。
聚合物表面包覆改性碳酸鈣的過程可分為:
1)首先將高分子單體吸附在碳酸鈣表面，然後使其聚合，從而在其表面形成高分子塗層；
2)將聚合物溶解在適當的溶劑中，然後對碳酸鈣進行表面改性。當聚合物逐漸吸附在碳酸鈣顆粒表面時，溶劑被排除，形成塗層。
這些聚合物定向吸附在碳酸鈣粒子表面，形成物理和化學吸附層，可以防止碳酸鈣粒子團聚，提高分散性，使碳酸鈣在應用中具有更好的分散穩定性。
(4)碳酸鈣等離子體表面改性
等離子體是壹種電離氣體，電子、離子和帶電粒子的這些獨立集合體是物質的第四態，能量相當於化學鍵。
等離子體化學反應主要是電子與分子碰撞激發、解離、電離，在非熱平衡狀態下反應。低溫等離子體技術已廣泛應用於固體表面改性。
利用頻率誘導耦合放電等離子體系統，以惰性氣體和高純反應氣體為等離子體處理氣體，形成氣相自由基並吸附在固體表面，然後在氣相中與單體或衍生單體聚合，在粉體表面形成相對分子質量較大的聚合物薄膜。
如果將Ar-C3H4等離子體體系處理過的碳酸鈣用於復合材料中，材料的沖擊強度和彎曲強度明顯提高。輻照處理是通過紫外和紅外電暈放電對無機粉體進行表面改性。通過高能輻照在粉體表面生成活性斑點，然後加入單體烯烴或聚烯烴進行改性反應，形成有機塗層。如果乙烯基單體輻照的碳酸鈣與高密度聚乙烯(HDPE)復合，該材料具有較低的熔體粘度和較好的溫度敏感性。
(5)超分散劑表面改性碳酸鈣
超分散劑不同於傳統的表面活性劑，主要由溶劑鏈段和錨固鏈段組成。錨定片段通常是極性基團，例如多胺、多元酸和磺酸鹽，例如-R、-NR3+、-COOH、-首席運營官-、-SO3-和-PO4-，它們通過離子對、氫鍵和範德華力以單點錨定或多點錨定的形式緊密結合到顆粒表面。
超分散劑的溶劑部分，如聚酯、聚醚、聚烯烴、聚丙烯酸酯等。具有不同的極性，適用於不同極性的聚合物改性。在極性匹配的分散介質中，溶劑鏈段與分散介質具有良好的相容性，是被分散介質溶劑化的聚合物鏈，通過空間位阻效應穩定顆粒分散。
理論上，通過調節兩種物質的相對分子量和官能團，可以得到幾乎滿足所有要求的表面處理劑，並且由於相對分子量大(壹般為1000-10000)，其熱穩定性也很優異。
4.未來納米碳酸鈣表面改性的重點方向。
(1)幹法改性方面，要特別註意改性碳酸鈣粉體在應用過程中的分散性，選擇價廉物美的偶聯劑，降低改性成本；
(2)濕法改性應是納米碳酸鈣改性工藝的主要方向。在保證改性質量的前提下，應采用常溫濕法改性，以降低能耗和成本。
(3)繼續研究表面改性劑和添加劑的開發與制備、表面改性劑的作用機理以及改性碳酸鈣增韌增強復合填充體系的作用機理。
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