本发明属于一种二氧化硅改性硫酸钡粉体的制备方法。
背景技术：
硫酸钡是一种重要的化工原料，广泛地应用于涂料、油墨、橡胶、医药、塑料、纺织，钻探等领域。随着应用领域对产品不断升级，普通硫酸钡由于粉体颗粒粒度大，分布不均、表面性能单一，杂质含量较高，批次之间差异性大等已不能满足产品需要。人们设法开发一些满足市场要求的超细功能性硫酸钡制备技术，建立高附加值的硫酸钡微粉生产线，推出粒度分布均匀、多功能的亚微米级硫酸钡系列产品，来提高我国硫酸钡的市场竞争力。
河北科技大学白新芳(2010年硕士论文“亚微米级硫酸钡的制备研究”硕士论文中，以bas和baso4为原料先制得硫酸钡晶种，之后通过对精种的调节制得了粒径分布约0.3μm～0.5μm，的亚微米级硫酸钡颗粒。曲超(“化学沉淀法制备硫酸钡超细粉体”机械工程材料，2009，1，14-16)以氯化钡和硫酸钠为原料，无水乙醇为改性剂制备了平均粒径为80nm硫酸钡超细粉体。黄洁芳等(“粒度及分布可控的亚微米级硫酸钡的制备研究”，应用化工，2015(3)423-427，430)采用edta络合沉淀法在室温下合成了近球形亚微米级硫酸钡颗粒，但络合物在应用过程中不易清洗，影响其应用。焦其帅等(产业与科技论坛，2015(3)59-59，60)以硫酸钠和氯化钡溶液为原料，采用自制的撞击流反应器，制备出了平均粒径0.1～0.15μm的亚微米级硫酸钡,设备要求高，工艺复杂。胡智勇(cn200810143661.4)将碳酸钡、硫酸溶液和隔离剂进行合成反应，反应后得到的硫酸钡粉体悬浮液经熟化、分离、洗涤、浆化后再进行表面改性处理，干燥后得到成品。刘学习(cn201410078367.5)以硫酸钡浆料为原料，添加润滑剂、改性剂、分散剂等制备出了粒径为10-1000nm的硫酸钡粒子。该方法制备过程复杂，不易于产业化生产。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种工艺简单，设备投资低,可大规模化产业的二氧化硅改性硫酸钡粉体的制备方法。
本发明内容针对目前超细硫酸钡制备过程存在的分散不均匀、工艺复杂及有机物改性等问题。采用无机二氧化硅对超细硫酸钡粒子进行包覆改性，使得到的硫酸钡粒子表面存在二氧化硅的羟基，有利于在应用体系中更好地均匀分散。
本发明是利用硅酸钠在酸性加热条件下生成二氧化硅，该二氧化硅在生成过程中就包覆在超细硫酸钡粒子的表面，达到对硫酸钡粒子的改性，减轻粒子的团聚，增强硫酸钡在应用体系中的活性。并利用高剪切搅拌方式来提高反应的传质速度，合理控制粒子的成核和生长速度。进一步提高超细硫酸钡粒子的大小尺寸和分散性。该方法工艺简单，碳酸钠循环利用，能达到对超细硫酸钡大小性质的控制，适宜于产业化生产应用。
一种二氧化硅改性硫酸钡粉体的制备工艺过程中化学反应如下步骤(1)，(2)，(3)
bas+na2co3→baco4+nas(1)
一种二氧化硅改性硫酸钡粉体的制备方法，包括如下步骤：
(1)配制浓度为0.1～15wt％的硫化钡溶液，浓度1％～25wt％碳酸钠溶液，按硫化钡与碳酸钠摩尔比为1:1.2～1:1.5，将硫化钡溶液加入碳酸钠溶液中，于20℃～95℃搅拌反应0.5小时～4小时；
(2)步骤(1)经过滤洗涤后，按硫酸钠与硫化钡摩尔比为1:1.2～1:1.5，将滤饼加入到浓度为1～25wt％硫酸钠溶液中，进行高剪切搅拌反应，反应温度20℃～95℃，反应时间0.5小时～8小时；
(3)完成步骤(2)之后，在步骤(2)中加入浓度为10～15wt％硅酸钠，加入量为硫化钡摩尔量的0.1％～10％，按硫酸与硅酸钠摩尔比为1.1～1.2：1，再加入浓度为0.2～0.8moll-1硫酸溶液，继续搅拌反应1～2小时后，过滤、水洗涤、100℃～200℃干燥，即得二氧化硅改性的硫酸钡。
如上所述的二氧化硅改性的硫酸钡粒径为50nm～500nm，比表面积为5m2/g～30m2/g。
步骤(2)中步骤(1)经过滤洗涤后中产生的na2co3副产物经分离提取循环应用于步骤(1)的反应中，达到资源的综合应用。
步骤(3)中生成的sio2包覆在步骤(2)产生的baso4粒子表面。
上述一种二氧化硅改性超细硫酸钡粉体的制备方法，其特征是改性剂是无机材料sio2。
如上所述的步骤(1)，(2),(3)的搅拌装置为高剪切搅拌,转速为500～8000r/min。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1.利用高剪切搅拌方式来提高反应的传质速度，合理控制粒子的成核和生长速度，能达到对超细硫酸钡大小性质的控制。
2.方法工艺简单，碳酸钠循环利用，节约能源，适宜于产业化生产应用。
具体实施方式
实施例1
(1)配制浓度为15wt％的硫化钡溶液,按照摩尔比为1:1.5加入到浓度25wt％碳酸钠溶液中，于30℃转速8000r/min的速度高剪切搅拌反应4小时；
(2)步骤(1)经过滤洗涤后，按硫酸钠与硫化钡摩尔比为1:1.5,将滤饼加入到浓度为25wt％硫酸钠溶液中进行转速8000r/min的速度高剪切搅拌反应，反应温度30℃，反应时间8小时；
(3)完成步骤(2)之后，在步骤(2)中加入浓度15wt％硅酸钠,加入量为硫化钡摩尔量的10％，同时再加入与硅酸钠摩尔比为1.2：1的0.8moll-1硫酸溶液，继续以转速8000r/min的速度搅拌反应2小时后，过滤、水洗涤、200℃干燥，即可得超细二氧化硅改性的硫酸钡粒子。粒径为500nm，比表面积为5m2/g。
实施例2
(1)配制浓度为0.1wt％的硫化钡溶液,按照摩尔比为1:1.2加入到浓度1wt％碳酸钠溶液中，于20℃转速500r/min的速度高剪切搅拌反应0.5小时；
(2)步骤(1)经过滤洗涤后，按硫酸钠与硫化钡摩尔比为1:1.2,将滤饼加入到浓度为1wt％硫酸钠溶液中进行转速500r/min的速度高剪切搅拌反应，反应温度20℃，反应时间0.5小时；
(3)完成步骤(2)之后,在步骤(2)中加入浓度10wt％硅酸钠,加入量为硫化钡摩尔量的0.1％，同时再加入与硅酸钠摩尔比为1.1：1的0.2moll-1硫酸溶液，继续以500r/min的速度高剪切搅拌反应1小时后，过滤、水洗涤、100℃干燥，即可得超细二氧化硅改性的硫酸钡粒子。粒径为50nm，比表面积为30m2/g。
实施例3
(1)配制浓度为10wt％的硫化钡溶液,按照摩尔比为1:1.3加入到浓度15wt％碳酸钠溶液中，于65℃转速3000r/min的速度高剪切搅拌反应2小时；
(2)步骤(1)经过滤洗涤后，按硫酸钠与硫化钡摩尔比为1:1.3,将滤饼加入到浓度为15wt％硫酸钠溶液中进行转速3000r/min的速度高剪切搅拌反应，反应温度65℃，反应时间2小时；
(3)完成步骤(2)之后,在步骤(2)中加入浓度为12wt％硅酸钠,加入量为硫化钡摩尔量的5％，同时再加入与硅酸钠摩尔比为1.1：1的0.4moll-1硫酸溶液，继续以3000r/min的速度高剪切搅拌反应1.5小时后，过滤、水洗涤、150℃干燥，即可得超细二氧化硅改性的硫酸钡粒子。粒径为83nm，比表面积为16m2/g。
实施例4
(1)配制浓度为2wt％的硫化钡溶液,按照摩尔比为1:1.4加入到浓度10wt％碳酸钠溶液中，于50℃转速2000r/min的速度高剪切搅拌反应2小时；
(2)步骤(1)经过滤洗涤后，按硫酸钠与硫化钡摩尔比为1:1.4,将滤饼加入到浓度为10wt％硫酸钠溶液中进行转速2000r/min的速度高剪切搅拌反应，反应温度40℃，反应时间3小时；
(3)完成步骤(2)之后,在步骤(2)中加入浓度为13wt％硅酸钠,加入量为硫化钡摩尔量的1％，同时再加入与硅酸钠摩尔比为1.2：1的0.3moll-1硫酸溶液，继续以2000r/min的速度高剪切搅拌反应2小时后，过滤、水洗涤、160℃干燥，即可得超细二氧化硅改性的硫酸钡粒子。粒径为200nm，比表面积为15m2/g。
实施例5
(1)配制浓度为0.5wt％的硫化钡溶液,按照摩尔比为1:1.2加入到浓度5wt％碳酸钠溶液中，于75℃转速4000r/min的速度高剪切搅拌反应2小时；
(2)步骤(1)经过滤洗涤后，按硫酸钠与硫化钡摩尔比为1:1.3,将滤饼加入到浓度为5wt％硫酸钠溶液中进行转速4000r/min的速度高剪切搅拌反应，反应温度75℃，反应时间2小时；
(3)完成步骤(2)之后,在步骤(2)中加入12％硅酸钠,加入量为硫化钡摩尔量的4％，同时再加入与硅酸钠摩尔比为1.1：1的0.5moll-1硫酸溶液，继续以4000r/min的速度高剪切搅拌反应1小时后，过滤、水洗涤、150℃干燥，即可得超细二氧化硅改性的硫酸钡粒子。粒径为320nm，比表面积为20m2/g。
实施例6
(1)配制浓度为5wt％的硫化钡溶液,按照摩尔比1:1.4加入到浓度6wt％碳酸钠溶液中，于85℃,以转速3000r/min的速度高剪切搅拌反应2小时；
(2)步骤(1)经过滤洗涤后，按硫酸钠与硫化钡摩尔比为1:1.4，将滤饼加入到浓度为1wt％硫酸钠溶液中以3000r/min的转速高剪切搅拌反应，反应温度85℃，反应时间2小时；
(3)完成步骤(2)之后,在步骤(2)中加入浓度为5wt％硅酸钠,加入量为硫化钡摩尔量的6％，同时再加入与硅酸钠摩尔比为1.1：1的0.6moll-1硫酸溶液，继续以转速3000r/min的速度高剪切搅拌反应2小时后，过滤、水洗涤、180℃干燥，即可得超细二氧化硅改性的硫酸钡粒子。粒径为400nm，比表面积为18m2/g。