2021年度綠色礦山科學技術獎（非金屬礦、礦物材料相關領域）申報工作由中關村綠色礦業聯盟非金屬礦業委員會負責組織評審，申報請關注V字公衆号《粉體科技網》。
傳統的紙填料主要包括滑石粉、碳酸鈣、高嶺土、石膏晶須、矽灰和钛白粉等無機礦物，這些物質與植物纖維的結合力較差，在大量添加中可能導緻紙張的實體強度下降，且填料保留率會降低。
目前，對填料的研究主要集中在複合填料的改性與制備上，在衆多的填充改性方法中，利用生物質材料（如澱粉、纖維素、殼聚糖）作為改性劑是一個非常有前途的研究課題。
1. 纖維素及其衍生物
納米糖（CNF）具有機械強度高，比表面積大，直徑比大，阻隔性好，尺寸穩定性好，生物降解性好等優點。填料用CNF改性，填料可以更好的絮凝，提高填料的保留率，而CNF可以填補纖維之間添加填料所産生的間隙，使填料與填料、纖維與填料之間的連接配接更緊密，提高纖維網絡的強度。
MINGH等人制備的PCC-CNF複合填料，填料保留率幾乎達到90.0%，并發現PCC-CNF複合填料的絮凝量與PCC絮凝量相比越來越大，并且CNF包裹好PCC顆粒，增加了填料和紙纖維的粘附面積，進而提高了紙張的強度。
纖維素通常不溶于水，需要特定的溶劑才能溶解，而甲基纖維素在保持纖維素性質的同時易溶于水。JINGS等人用碳酸鈣（CMC）和明礬作為改性劑對沉澱碳酸鈣填料進行了改性，研究發現，加入明礬後，甲基纖維素能有效包被沉澱的碳酸鈣，使填料的保留率提高。改性沉澱碳酸鈣顆粒更有效地與纖維結合，降低了對紙張實體強度的負面影響，提高了紙張的光學性能和透氣性。
2、澱粉及其衍生物
澱粉及其衍生物可以通過增強纖維與纖維之間的結合力來提高填充紙的強度，用澱粉及其衍生物包裹填料，一方面增加填料的粒徑，另一方面澱粉及其衍生物可以與紙漿纖維形成氫鍵， 這可以保留填料的作用，同時減輕填料的負面影響。
趙偉等用澱粉改性碳酸鈣，改性碳酸鈣顆粒被完全包裹，粒徑較大，能與紙漿纖維形成有效組合;
C-澱粉是在澱粉大分子中引入隼堿或季節性铵基，具有澱粉陽離子特性。陽離子澱粉可以通過離子鍵結合，提高細纖維的保留率，促進纖維的結合，進而提高紙張的實體強度。
以陽離子澱粉和矽藻土為原料，尚等人采用陽離子澱粉-六磷酸鈉絡合物對矽藻土進行改性，改性矽藻土表面陽離子澱粉沉積率達98.0%以上，填埋後的儲存率超過78.0%。
常建東等人利用陽離子澱粉和聚甲基二烯丙烯氯化物（PDADMAC）對矽灰進行表面包層改性處理，使分子與纖維形成氫鍵，提高纖維之間的結合力，減少填充後對紙張實體強度的負面影響。
3、殼聚糖及其衍生物
殼聚糖一般是由甲殼素脫乙酰生産的，殼聚糖分子中含有大量的活性基團（例如-NH2，-OH），在酸性條件下和溶液H-形成溶膠電解質溶液，在堿性條件下和溶液中OH生成的凝膠溶液，顯示出良好的絮凝和吸附性能。
程偉等人用殼聚糖對石膏晶須進行改性，發現與未脫漆的石膏晶須和填充紙相比，改性石膏晶須中添加的類紙填料的保留率提高了15.1%，抗片指數提高了5.6%。于揚等人利用甲殼類多糖和硫酸鋁對紙質填料滑石粉進行表面塗層改性，發現當甲基甲殼類多糖用量時，硫酸鋁的用量與填料包的最終性能有較大關系，當時硫酸鋁用量為6.0%， 與未變形填充紙相比，改性填充紙阻力指數提高了22.5%，而白度和不透明度更好。
由于殼聚糖成本高，是以需要将其與其他物質接枝以降低成本，陳友倫用陽離子殼多糖接枝改性碳酸鈣。小麥澱粉經矽烷偶聯劑改性後，再與碳酸鈣填料混合作糊溶脹，最後加入陽離子殼多糖等活性成分研磨幹燥處理，使碳酸鈣填料顆粒顆粒增多，産油性好，抗剪切性能強，保留率高，當加入時為10.0%-40.0%， 其在頁面複制過程中的留存率在28.3%-65.5%之間提升。
資料來源：劉強、韓青、陳卓、莊偉。紙張填料改性及新型增強劑研究進展：造紙科學與技術，2021，40（01）：1-8加34，由粉體技術網編輯整理，轉載請注明出處！