2021年度绿色矿山科学技术奖（非金属矿、矿物材料相关领域）申报工作由中关村绿色矿业联盟非金属矿业委员会负责组织评审，申报请关注V字公众号《粉体科技网》。
传统的纸填料主要包括滑石粉、碳酸钙、高岭土、石膏晶须、硅灰和钛白粉等无机矿物，这些物质与植物纤维的结合力较差，在大量添加中可能导致纸张的物理强度下降，且填料保留率会降低。
目前，对填料的研究主要集中在复合填料的改性与制备上，在众多的填充改性方法中，利用生物质材料（如淀粉、纤维素、壳聚糖）作为改性剂是一个非常有前途的研究课题。
1. 纤维素及其衍生物
纳米糖（CNF）具有机械强度高，比表面积大，直径比大，阻隔性好，尺寸稳定性好，生物降解性好等优点。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可以填补纤维之间添加填料所产生的间隙，使填料与填料、纤维与填料之间的连接更紧密，提高纤维网络的强度。
MINGH等人制备的PCC-CNF复合填料，填料保留率几乎达到90.0%，并发现PCC-CNF复合填料的絮凝量与PCC絮凝量相比越来越大，并且CNF包裹好PCC颗粒，增加了填料和纸纤维的粘附面积，从而提高了纸张的强度。
纤维素通常不溶于水，需要特定的溶剂才能溶解，而甲基纤维素在保持纤维素性质的同时易溶于水。JINGS等人用碳酸钙（CMC）和明矾作为改性剂对沉淀碳酸钙填料进行了改性，研究发现，加入明矾后，甲基纤维素能有效包被沉淀的碳酸钙，使填料的保留率提高。改性沉淀碳酸钙颗粒更有效地与纤维结合，降低了对纸张物理强度的负面影响，提高了纸张的光学性能和透气性。
2、淀粉及其衍生物
淀粉及其衍生物可以通过增强纤维与纤维之间的结合力来提高填充纸的强度，用淀粉及其衍生物包裹填料，一方面增加填料的粒径，另一方面淀粉及其衍生物可以与纸浆纤维形成氢键， 这可以保留填料的作用，同时减轻填料的负面影响。
赵伟等用淀粉改性碳酸钙，改性碳酸钙颗粒被完全包裹，粒径较大，能与纸浆纤维形成有效组合;
C-淀粉是在淀粉大分子中引入隼碱或季节性铵基，具有淀粉阳离子特性。阳离子淀粉可以通过离子键结合，提高细纤维的保留率，促进纤维的结合，从而提高纸张的物理强度。
以阳离子淀粉和硅藻土为原料，尚等人采用阳离子淀粉-六磷酸钠络合物对硅藻土进行改性，改性硅藻土表面阳离子淀粉沉积率达98.0%以上，填埋后的保存率超过78.0%。
常建东等人利用阳离子淀粉和聚甲基二烯丙烯氯化物（PDADMAC）对硅灰进行表面包层改性处理，使分子与纤维形成氢键，提高纤维之间的结合力，减少填充后对纸张物理强度的负面影响。
3、壳聚糖及其衍生物
壳聚糖一般是由甲壳素脱乙酰生产的，壳聚糖分子中含有大量的活性基团（例如-NH2，-OH），在酸性条件下和溶液H-形成溶胶电解质溶液，在碱性条件下和溶液中OH生成的凝胶溶液，显示出良好的絮凝和吸附性能。
程伟等人用壳聚糖对石膏晶须进行改性，发现与未脱漆的石膏晶须和填充纸相比，改性石膏晶须中添加的类纸填料的保留率提高了15.1%，抗片指数提高了5.6%。于扬等人利用甲壳类多糖和硫酸铝对纸质填料滑石粉进行表面涂层改性，发现当甲基甲壳类多糖用量时，硫酸铝的用量与填料包的最终性能有较大关系，当时硫酸铝用量为6.0%， 与未变形填充纸相比，改性填充纸阻力指数提高了22.5%，而白度和不透明度更好。
由于壳聚糖成本高，因此需要将其与其他物质接枝以降低成本，陈友伦用阳离子壳多糖接枝改性碳酸钙。小麦淀粉经硅烷偶联剂改性后，再与碳酸钙填料混合作糊溶胀，最后加入阳离子壳多糖等活性成分研磨干燥处理，使碳酸钙填料颗粒颗粒增多，产油性好，抗剪切性能强，保留率高，当加入时为10.0%-40.0%， 其在页面复制过程中的留存率在28.3%-65.5%之间提升。
资料来源：刘强、韩青、陈卓、庄伟。纸张填料改性及新型增强剂研究进展：造纸科学与技术，2021，40（01）：1-8加34，由粉体技术网编辑整理，转载请注明出处！