碳酸鈣是一種重要的功能性無機填料，具有價格低廉、無毒、無味、色澤好、白度高等優點而被廣泛用於塑膠中。在樹脂中新增碳酸鈣，不僅可以降低製品的成本，還可使聚合物的剛性、尺寸穩定性、堅硬度和力學效能得到有效改善。
但是，由於碳酸鈣表面有許多羥基，與有機高分子材料不能很好的相容，且自身易團聚造成分散性變差，從而給塑膠製品的生產加工及使用效能帶來了一系列問題。
粉體表面改性是解決團聚和不相容問題的最有效方法之一，而鈦酸酯和矽烷是應用最廣泛的偶聯劑，根據反應機理，鈦酸鹽是不需要水縮合的質子反應物，矽烷是需要水縮合的羥基反應物。當碳酸鈣的表面與可降解聚酯（例如聚對苯二甲酸/己二酸丁二醇酯PBAT）結合時，更適合用矽烷偶聯劑改性。這是因為矽氧烷能與CaCO3和PBAT表面殘留的水分子發生反應，減緩分子鏈的降解速度。
北京工商大學翁雲宣教授/張彩麗副教授等採用不同化學結構的矽烷偶聯劑改性微米碳酸鈣，並將其與PBAT複合，製備出了使用效能與PE膜接近的PBAT/CaCO3薄膜，攻克了高填充量微米級碳酸鈣與生物降解塑膠共混時分散性差及易團聚的難題。
圖1 PBAT/CaCO3膜的製備及應用
透過在無水乾燥和有水潮溼兩種不同的環境下對純PBAT膜及PBAT/CaCO3膜進行人工老化實驗，結果表明：
（1）在兩種不同的老化條件下，純PBAT膜的降解速率最快。新增碳酸鈣後，由於碳酸鈣的遮光作用，降解速率延遲。
（2）對於含有矽烷改性碳酸鈣的薄膜，表面改性後碳酸鈣的分散性和與基體的結合性都得到了改善。與未改性碳酸鈣薄膜相比，其遮陽效果得到改善，抗老化功能增強。
（3）在兩種不同的老化條件下，PBAT在水霧條件下的降解速率高於在乾燥條件下，這是由於水解加速了PBAT的降解速率。然而，矽烷包覆碳酸鈣薄膜的力學效能在水噴霧條件下比在乾燥條件下下降更慢。雖然水解反應加快了PBAT的分子量降低速度，但同時，矽烷分子在水存在的情況下自交聯形成三維網路，彌補了PBAT基體因分子量降低而喪失的力學效能。
（4）由於實際環境中存在水分子，對延長PBAT/CaCO3膜在實際環境中的使用壽命至關重要。因此，PBAT/CaCO3複合薄膜有望作為傳統地膜應用的可行替代品。
資料來源：高分子科學前沿
