一种亚微米硫酸钡粉体的制备方法与流程

本发明涉及无机材料技术领域，具体涉及一种亚微米硫酸钡粉体的制备方法。

背景技术：
：

亚微米材料是指物质颗粒尺寸介于100-1000nm的超微粉末，它的比表面积很大。随着新功能器件的开发利用和材料行业的蓬勃发展，硫酸钡作为众多行业的重要原料，其应用领域日益扩大，对其质量要求明显提高。近些年，许多国家积极开展对传统合成工艺的改进，特别是在提高产品结构和质量、降低能耗、简化工艺等方面寻求新的突破，同时加强对附加价值高的微粉与纳米粉、电子及专用钡盐品种的开发和应用研究，更注重推出高纯纳米、在粒度及相关规格方面有特殊价值的超微细粉新品种。从而使钡盐产品在现代工业中占有相当重要的位置。

亚微米硫酸钡不仅有普通硫酸钡的相同用途，还在涂料、造纸、橡胶、油墨、塑料等工业有着特殊而广泛的应用。譬如微细鳞片状硫酸钡用于复印纸制造，可使纸表面平滑光亮。平均粒径为0.2μm的硫酸钡产品，由于其具有良好的分散性，可有效地用于有色颜料中作分散剂，使涂料、印刷、油墨等色调更为鲜明，更富于光泽。平均粒度在0.3μm以下的微粒型硫酸钡，可用于高级树脂和橡胶的填充剂。X射线双重造影技术的发展也需要细微均匀的硫酸钡粉体。

作为一种新型的无机材料，亚微米硫酸钡具有高比表面、高活性、分散性好等优点，已在纳米复合材料等领域显示出了良好的应用前景。纯度、粒径和分散性是决定纳米材料性质的三个主要指标，传统工艺制备的硫酸钡粒子纯度低、粒径大、粒径分布宽，其性能无法满足实际的需求。因此研究开发高质量的纳米硫酸钡制备工艺一直是国内外许多科研工作者的课题。

技术实现要素：
：

本发明所要解决的技术问题在于提供一种纯度高、粒度分布窄且适用于规模化生产的亚微米硫酸钡粉体的制备方法。

本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：

一种亚微米硫酸钡粉体的制备方法，包括如下步骤：

(1)在搅拌条件下，将络合剂溶液滴加到同等浓度的氯化钡溶液中，控制反应温度在20-80℃，滴加完毕后停止反应，得到混合物A；

(2)在搅拌条件下，用氨水调节混合物A的pH值为6-10，待混合均匀后滴加硫酸钠溶液，控制反应温度在20-80℃，滴加完毕后继续反应30-90min，得到混合物B；

(3)在搅拌条件下，向混合物B中加入与所生成硫酸钡相同质量的硅粉，再加入占硅粉质量20-50％的碱性物质做催化剂，并于50-80℃下反应5-10h，得到混合物C；

(4)将混合物C用离子清洗机清洗2-3遍，以水为溶剂，过滤，将滤饼在150℃烘箱中烘干后即得粒径在100-200nm之间的硫酸钡粉体。

所述络合剂溶液浓度为0.1-2mol/L，滴加流速为1-100mL/min。

所述硫酸钠溶液浓度为0.1-2mol/L，滴加流速为1-100mL/min。

所述氯化钡溶液、络合剂溶液与硫酸钠溶液的体积比为1:0.1-0.3:1。

所述络合剂选自氨三乙酸、乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二钠、乙二胺四乙酸四钠、二乙烯三胺五羧酸盐、羟乙二胺四乙酸、乙二醇双(2-氨基乙基醚)四乙酸、二羟基甘氨酸、单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、酒石酸、庚糖酸钠、葡萄糖酸钠、海藻酸钠中的一种。

所述络合剂优选乙二胺四乙酸二钠。

所述碱性物质选自固体氢氧化钠、氨水中的一种。

所述碱性物质优选固体氢氧化钠。

本发明的有益效果是：本发明通过络合剂的使用，在降低原料成本的基础上，避免采取氯化钡与硫酸钠直接反应存在的反应物易结块、产物烘干后团聚严重且无法打散的问题；并通过原料滴加速度、反应pH值、反应温度和反应时间的控制得到亚微米级硫酸钡浆体；再通过硅粉水热合成法制备硅溶胶包覆硫酸钡，即得粒径在100-200nm的超细硫酸钡粉体，所得粉体粒径分布范围窄、外观松散且分散性好，制备方法简单、条件温和、易于控制、适用面广、适合企业工业化生产。

附图说明：

图1为本发明实施例1所制亚微米硫酸钡粉体的粒度分布图；

图2为本发明实施例1所制亚微米硫酸钡粉体的XRD图；

图3为本发明实施例1所制亚微米硫酸钡粉体的TEM图；

图4为本发明对照例所制亚微米硫酸钡粉体的SEM图。

具体实施方式：

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。

实施例1

将0.3mol/L氯化钡溶液1m³放入反应釜中，用0.3mol/L乙二胺四乙酸二钠溶液0.2m³按照100mL/min的流速加入到反应釜中，反应温度为30℃，搅拌速度适中，混合后搅拌10min，用氨水调节pH至6，再将0.3mol/L的硫酸钠溶液1m³按同样流速加入到反应釜中，加入时同时搅拌，反应完后用离子清洗机洗涤浆料2-3遍，即可制得亚微米硫酸钡，颗粒尺寸在100-200nm之间。

向所得硫酸钡浆料中加入15kg硅粉和5kg氢氧化钠，在80℃搅拌状态下反应6h，反应结束后，用不同尺寸滤网将未反应完的硅粉分离出来，再将包覆后的硫酸钡过滤出来，将滤饼在100℃烘箱中烘干即可制得分散性很好的亚微米硫酸钡粉体材料。

实施例2

将0.3mol/L氯化钡溶液1m³放入反应釜中，用0.3mol/L乙二胺四乙酸二钠溶液0.3m³按照100mL/min的流速加入到反应釜中，反应温度为30℃，搅拌速度适中，混合后搅拌10min，用氨水调节pH至6，再将0.3mol/L的硫酸钠溶液1m³按同样流速加入到反应釜中，加入时同时搅拌，反应完后用离子清洗机洗涤浆料2-3遍，即可制得亚微米硫酸钡，颗粒尺寸在100-200nm之间。

向所得硫酸钡浆料中加入15kg硅粉和5kg氢氧化钠，在80℃搅拌状态下反应6h，反应结束后，用不同尺寸滤网将未反应完的硅粉分离出来，再将包覆后的硫酸钡过滤出来，将滤饼在100℃烘箱中烘干即可制得分散性很好的亚微米硫酸钡粉体材料。

对照例

将0.3mol/L的氯化钡溶液1m³放入反应釜中，用0.3mol/L的乙二胺四乙酸二钠溶液0.2m³按照100mL/min的流速加入到反应釜中，反应温度为30℃，搅拌速度适中，混合后搅拌十分钟，用氨水调节pH至8，再将0.3mol/L的硫酸钠溶液1m³按同样流速加入到反应釜中，加入时同时搅拌，反应完后用离子清洗机洗涤浆料2-3遍，过滤，将滤饼在100℃烘箱中烘干硫酸钡粉体材料。

由图1的粒度分布图可知，所制得的硫酸钡粉末粒度分布窄而小，平均粒度为163nm。

由图2的TEM图可知，所制得的硫酸钡粉末为单分散的颗粒。

图3(a)是未包覆二氧化硅所制硫酸钡粉末的XRD图谱，(b)是包覆二氧化硅所制硫酸钡粉末的XRD图谱。由图3可知，二者主要成分一致。

图4是未包覆二氧化硅所制硫酸钡的SEM图，由图4可见，所得粉末粒度较大，并且团聚严重。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。