重質碳酸鈣機械粉碎過程中產生的Ca2+和CO32-不飽和顆粒容易與吸附的水分子反應產生羥基，使重質碳酸鈣具有親水性。然而，有機聚合物具有親脂性和疏水性。兩者相反的表面性質導致重質碳酸鈣在有機聚合物基體中相容性差、分散不均勻、界面結合弱，使得聚合物基複合材料在使用過程中容易產生界面缺陷，降低其性能。因此，必須對重質碳酸鈣的表面進行有機改質。
目前常用的表面改質劑主要可分為偶聯劑、界面活性劑、複合改質劑、超分散劑和無機物。
偶聯劑表面改質劑
鋁酸酯偶聯劑對重質碳酸鈣的改質機制是鋁酸酯結構一端的烷氧基與CaCO3表面的親水性羥基產生化學反應。
鈦酸酯偶聯劑對碳酸鈣的改質機制是鈦酸酯偶聯劑與CaCO3形成Ti-O化學鍵，在CaCO3表面形成一層新的分子膜，該膜具有疏水性，增強了CaCO3的流動性。
矽烷偶聯劑應用廣泛，但常規矽烷偶聯劑羥基數量少，難以與重質CaCO3發生化學反應。能夠成功改質重質CaCO3的矽烷偶聯劑價格較高，工業上難以大規模生產。
界面活性劑改質劑
脂肪酸界面活性劑是陰離子界面活性劑。分子鏈一端的結構是與聚合物結構相似的長鏈烷基結構，因此可以與聚合物基體很好地相容，而分子鏈另一端的結構是極性基團，可以與聚合物基體相容。
磷酸鹽界面活性劑的改質機制是磷酸鹽與CaCO3發生化學反應，形成磷酸鹽塗層，使CaCO3表面由親水性變為疏水性。
季銨鹽界面活性劑是陽離子界面活性劑。分子鏈的一端可與聚合物交聯，另一端可透過正電荷吸附在CaCO3表面。
複合偶聯處理改質劑
複合偶聯處理改質劑主要以偶聯劑為基礎，與界面活性劑或交聯劑結合對CaCO3進行改性，利用它們的協同作用達到更好的改質效果，以提高CaCO3的界面活性。
超分散改質劑
超分散劑是兩親性結構，其一端是可以吸附在固體顆粒表面的錨定基團，另一端是易於分散在極性基質中的溶劑化鏈。不同的溶劑化鏈適合分散在不同的極性基質中。
無機改質劑
常用無機改質劑來降低重質CaCO3的pH值，增加其耐酸性，並增強CaCO3在水中的分散性。主要包括縮合磷酸、二氧化矽等。
表面改質對於提高重質碳酸鈣的應用價值和性能起著至關重要的作用。在加工生產中，應加強對改質劑的研究，根據表面改質機理、基材性能、加工製程技術，針對性地選擇表面改質劑、輔助改質劑和改質設備。 。