硅灰石粉體的針狀結構使其可用作塑料、橡膠、尼龍等高聚物基復合材料的無機增強填料。但未經表面處理的硅灰石粉與有機高聚物的相容性差，難以在高聚物基料中均勻分散。必須對其進行適當的表面改性，以改善其與高聚物基料的相容性，提高填充增強效果。
　　
　　例如，用硅烷偶聯劑處理的硅灰石填充聚碳酸酯后，其彈性模量是未填充時的三倍，強度增加約15%；填充到聚乙烯中，能改善其強度和電絕緣性能；填充聚丙烯，與未改性的硅灰石填料相比，在填充量相同條件下，拉伸強度、彎曲強度等顯著提高。
　　
　　1、硅灰石表面改性藥劑
　　
　　硅灰石粉體的表面改性主要采用化學方法，常用的表面改性劑主要有硅烷偶聯劑、鈦酸酯和鋁酸酯偶聯劑、表面活性劑及甲基丙烯酸甲脂等。
　　
　?。?）硅烷偶聯改性
　　硅烷偶聯改性是硅灰石粉體常用的表面改性方法之一。一般采用干法改性工藝，偶聯劑的用量與要求的覆蓋率及粉體的比表面積有關。用氨基硅烷處理硅灰石時，用量為硅灰石重量的0.5%左右；甲基丙烯含氧硅烷的用量為硅灰石重量的0.75%，這二種改性產品分別填充尼龍6和聚酯代替30%的玻璃纖維可顯著提高制品的力學性能。
　　
　?。?）表面活性劑改性
　　用硅烷偶聯劑處理硅灰石，可大大改善其與聚合物的相容性，增強填充效果，但硅烷偶聯劑改性生產成本較高。因此，在某些應用條件下，可用較便宜的表面活性劑，如硬脂酸（鹽）、季胺鹽、聚乙二醇、高級脂肪醇聚氧乙烯醚（非離子型表面活性劑）等對硅灰石粉進行表面改性處理。這些表面活性劑通過極性基團與顆粒表面的作用，覆蓋于顆粒表面，可大大增強硅灰石填料的親油性。
　　
　　用非離子型表面活性劑高級脂肪醇聚氧乙烯醚類作表面改性劑對硅灰石粉體進行表面改性，試驗表明，其效果也較好。非離子型表面活性劑對填充體系的作用機理與偶聯劑相似，親水基團和親油基團分別與填料及樹脂發生相互作用，加強二者的聯系，提高了體系的相容性和均勻性。二極性基團之間的柔性碳鏈起增塑潤滑作用，賦予體系柔韌性和流動性，使體系黏度下降，改善了加工性能。
　　用高級脂肪醇聚氧乙烯醚改性處理硅灰石，經表面處理后的活性硅灰石粉體吸水率降低，吸油率變小，粒徑變細，活化指數大于90%。將這種表面改性處理后的硅灰石粉體填充到PVC電纜材料中，不僅可使制品的成本下降，而且還能改善制品的綜合性能。
　　
　?。?）有機單體聚合反應改性
　　有機單體在硅灰石粉體/水懸浮液中的聚合反應試驗結果表明，其聚合體可以吸附于顆粒表面，這樣既改變了硅灰石粉體的表面性質，有不影響其粒徑和白度。將此硅灰石粉體作涂料的填料，可降低涂料的沉降性和增強分散性。目前選擇在硅灰石粉體/水懸浮液中進行聚合反應的單體是甲基丙烯酸甲酯。
　　
　　2、硅灰石表面改性工藝
　　
　　硅灰石改性主要有兩種工藝，分別為濕法改性和干法改性，工藝流程圖如下：
　　

濕法改性工藝流程

　　
干法改性工藝流程

　　
　　3、硅灰石表面改性最新研究進展
　　
　　徐昊等利用干法工藝改性法庫地區硅灰石，適宜的改性劑為KH-570，最佳改性工藝為改性劑用量3%（占粉體總質量），改性溫度80℃，改性時間40min。最佳條件下，改性硅灰石的接觸角為109.186°，活化指數為99.97%。表面改性過程對硅灰石的物相組成、化學結構、熱分解和形貌沒有明顯影響。KH-570改性硅灰石的實質為KH-570水解生成硅醇或硅羥基，包覆在硅灰石表面，從而使得硅灰石表面由親水性變為疏水性。
　　
　　孫楠等以硅灰石為主要填料，以PP-SBM相容劑改性硅灰石并將其與PP進行復合，質量分數達到30%時，PP/W的力學性能最佳，維卡軟化溫度提高了14.4℃。
　　
　　顧善發等以硬脂酸鈉為改性劑對硅灰石進行表面改性，結果表明改性后硅灰石的接觸角由10.83°增加到69.33°，表面自由能由102.17mJ/m2降低至41.78mJ/m2，改性后硅灰石在煤油中的分散性得到顯著提高。
　　
　　陳苗等以鹽酸為改性劑對硅灰石進行改性，與未改性硅灰石漿料相比，改性后硅灰石漿料的抗拉強度提高73%。
　　
　　胡鴻等以陽離子聚丙烯酰胺（CPAM）為改性劑對硅灰石進行改性，結果表明利用改性硅灰石纖維填充所得紙張的物理性能更好，可以替代部分植物纖維。