碳酸钙作为一种功能性无机填料，具有价格低廉、无毒无味、色泽优良、白度高等突出优点，被广泛应用于塑料加工领域。在树脂中添加碳酸钙，既能显著降低制品生产成本，又能有效改善聚合物的刚性、尺寸稳定性、坚硬度及力学性能。然而，碳酸钙表面存在大量羟基，与有机高分子材料相容性较差，且自身易团聚导致分散性不佳，这给塑料制品的生产加工和使用性能带来诸多困扰。粉体表面改性是解决团聚与相容性问题的关键技术，其中钛酸酯和硅烷是应用最广泛的偶联剂——从反应机理来看，钛酸盐属于无需水缩合的质子反应物，硅烷则是需要水缩合的羟基反应物。

一、碳酸钙与PBAT复合的偶联剂选择

当碳酸钙与可降解聚酯（如聚对苯二甲酸/己二酸丁二醇酯PBAT）复合时，硅烷偶联剂展现出更优的适用性。核心原因在于硅氧烷能与碳酸钙及PBAT表面残留的水分子发生反应，从而减缓分子链的降解速度。研究人员通过采用不同化学结构的硅烷偶联剂改性微米碳酸钙，再将其与PBAT共混，成功制备出使用性能接近PE膜的PBAT/CaCO₃薄膜，攻克了高填充量微米级碳酸钙与生物降解塑料共混时分散性差、易团聚的技术难题。

二、PBAT/CaCO₃薄膜的人工老化实验结果

为探究PBAT/CaCO₃薄膜的老化性能与降解特性，研究人员在无水干燥和有水潮湿两种环境下，对纯PBAT膜及PBAT/CaCO₃膜进行了人工老化实验，具体结果如下：

• 降解速率的调控作用：在两种老化条件下，纯PBAT膜的降解速率均最快；而添加碳酸钙后，得益于碳酸钙的遮光作用，薄膜降解速率明显延迟，实现了降解过程的可控调节。

• 硅烷改性的增效作用：采用硅烷改性碳酸钙的薄膜，其碳酸钙分散性及与PBAT基体的结合性均大幅改善。与未改性碳酸钙薄膜相比，该类薄膜的遮阳效果更优，抗老化功能显著增强，进一步验证了硅烷偶联剂的改性价值。

• 水环境对性能的双重影响：两种老化条件对比显示，PBAT在水雾环境中的降解速率高于干燥环境，这是因为水解作用加速了PBAT的降解；但值得注意的是，硅烷包覆碳酸钙薄膜在水喷雾条件下力学性能下降更慢——尽管水解加快了PBAT分子量的降低速度，但硅烷分子在水存在时会自交联形成三维网络结构，有效弥补了PBAT基体因分子量降低而损失的力学性能，形成性能互补。

• 实际环境中的应用潜力：考虑到实际环境中普遍存在水分子，硅烷改性带来的“水解补偿”效应，对延长PBAT/CaCO₃膜的实际使用寿命至关重要。基于此，PBAT/CaCO₃复合薄膜有望成为传统地膜及快递包装膜的可行替代品，为绿色包装产业提供有力支撑。

三、总结与展望

在快递包装绿色转型与生物降解材料需求激增的背景下，硅烷偶联剂改性碳酸钙与PBAT的复合体系，凭借成本优势、可控降解性及优异的力学稳定性，解决了生物降解塑料应用中的关键技术难题。未来，随着该体系在配方优化、生产工艺升级等方面的进一步突破，其在包装、农业等领域的应用将更加广泛，为实现“双碳”目标与绿色发展提供重要材料保障。

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