一种介孔硫酸钡的制备方法及其应用与流程

本发明属于无机填料改性，具体涉及一种介孔硫酸钡的制备方法及其应用。

背景技术：

1、塑料是以单体为原料，通过加聚或缩聚反应聚合而成的高分子化合物(macromolecules)，其抗形变能力中等，介于纤维和橡胶之间，由合成树脂及填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、色料等添加剂组成。塑料的主要成分是树脂。树脂约占塑料总重量的40％-100％。塑料的基本性能主要决定于树脂的本性，但添加剂也起着重要作用。

2、通常生产塑料制品是采用纯树脂，如聚乙烯、聚丙烯、丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物等作为原料直接加工成型目前有关塑料无机填充改性的研究较多，涉及的无机填充材料有碳酸钙、硅灰石、二氧化硅、水镁石、滑石粉、云母粉、蒙脱土、二氧化钛及硫酸钡等。

3、baso4作为无机填料，主要用于高分子聚合物的改性，使该复合材料的力学性能、冲击断面形貌、加工流变及结晶行为都得到了提高。由于baso4为无机材料，与高分子聚合物混合存在一定的不相容性。一般情况下，解决两者的相溶性问题可以通过对无机材料进行表面修饰使其与高分子更好地相容。研究结果表明，表面处理后的baso4粒子与高分子聚合物之间存在着改善的界面粘附，在一定作用力下baso4粒子会发生界面脱粘而形成孔穴，完成无机粒子对应力的传递与释放，并促使塑性形变在界面脱粘后发生，阻止初期应力所致细裂纹的扩展，从而增加基体树脂的韧性和刚性；复合材料界面的改性会增加baso4的成核能力，阻碍高分子链的转移，在基体中形成不完善的、更小尺寸的晶体，能够用于材料表面处理，提高材料的分散性和树脂粘接。但当无机材料的添加量增加后，表面修饰剂的量随之增加，这是由于表面修饰剂的过多加入会影响高分子聚合物自身结构，导致高分子的各项性能发生改变，不利于力学性能的提升。

4、因此，亟需提供一种方法，在减少表面修饰剂或不使用表面修饰剂的情况下，也能够增加硫酸钡与高分子聚合物的接触面积，提高两者的相溶性，进而提升塑料的力学性能。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种介孔硫酸钡的制备方法及其应用。采用本发明提供的方法制备的硫酸钡，能够增加与高分子聚合物的接触面积，提高两者的相溶性，进而提升塑料的力学性能。

2、本发明第一方面提供了一种介孔硫酸钡的制备方法。

3、具体地，一种介孔硫酸钡的制备方法，包括以下步骤：

4、向可溶性钡盐溶液中加入水溶性聚合物，溶解，然后加入可溶性硫酸盐反应生成沉淀；再将所述沉淀进行高温高压反应，制得介孔硫酸钡；

5、所述高温高压反应的过程为在1-5mpa、140-200℃下反应1-10h。

6、优选地，所述高温高压反应的过程为在2-3mpa、150-200℃下反应2-6h。

7、优选地，在所述可溶性钡盐溶液中可溶性钡盐的质量浓度为0.0005-0.01mol/l；进一步优选地，在所述可溶性钡盐溶液中可溶性钡盐的质量浓度为0.002-0.01mol/l。

8、优选地，所述可溶性钡盐选自氯化钡、硝酸钡或醋酸钡中的一种。

9、优选地，所述水溶性聚合物选自聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基淀粉、醋酸淀粉、羟甲基纤维素、羧甲基纤维素中的至少一种。

10、优选地，所述水溶性聚合物与所述可溶性钡盐的质量比为(0.1-3)：(3-30)；进一步优选地，所述水溶性聚合物与所述可溶性钡盐的质量比为(0.2-2)：(4-30)。

11、优选地，所述溶解的过程为于50-70℃下搅拌溶解30-60min；进一步优选地，所述溶解的过程为于55-65℃下搅拌溶解30-60min。

12、优选地，所述可溶性硫酸盐包括但不限于硫酸铵、硫酸钠、硫酸钾。

13、优选地，所述可溶性硫酸盐与所述可溶性钡盐的物质的量的比为1:(1-15)；进一步优选地，所述可溶性硫酸盐与所述可溶性钡盐的物质的量的比为1:(1-13)。使用过量的钡盐能够促使反应进行，而过量的钡离子可以在后续步骤中清洗去掉，不会带来杂质。

14、优选地，所述沉淀在进行高温高压反应之前先采用去离子水和乙醇进行清洗。

15、本发明第二方面提供了一种介孔硫酸钡。

16、具体地，一种介孔硫酸钡，由上述制备方法制得，所述介孔硫酸钡具有多孔结构。

17、本发明第三方面提供了上述介孔硫酸钡的应用。

18、具体地，上述介孔硫酸钡在塑料薄膜中的应用。

19、本发明第四方面提供了一种塑料薄膜。

20、具体地，一种塑料薄膜，包括上述介孔硫酸钡和高分子聚合物。

21、优选地，所述介孔硫酸钡的质量占所述高分子聚合物的质量的1％-8％；进一步优选地，所述介孔硫酸钡的质量占所述高分子聚合物的质量的1％-5％。

22、优选地，所述高分子聚合物选自聚乙烯(pe)、聚氯乙烯(pvc)、聚对苯二甲酸乙二酯(pet)、聚碳酸酯(pc)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(abs)中的一种。

23、本发明第四方面提供了一种塑料薄膜的制备方法。

24、具体地，一种塑料薄膜的制备方法，包括以下步骤：

25、将所述介孔硫酸钡与所述高分子聚合物混合，挤出、吹塑，制得所述塑料薄膜。

26、相对于现有技术，本发明的有益效果如下：

27、(1)本发明提供了一种介孔硫酸钡的制备方法，该方法采用共沉淀初步制备硫酸钡和水溶性聚合物的复合材料，然后通过高温高压水热法分解水溶性聚合物形成具有多孔结构的介孔硫酸钡。采用该方法制备的介孔硫酸钡与聚合物分子的接触面更大，能够提高两者的相溶性，在制备塑料薄膜时能够更好地释放薄膜的应力，进而提升塑料薄膜的力学性能。

28、(2)本发明提供的介孔硫酸钡的制备方法，先采用水溶性聚合物与可溶性钡盐等形成硫酸钡复合材料，然后在高温高压反应中将水溶性聚合物完全分解，形成具有多孔结构的介孔硫酸钡。该方法使得最终制备的硫酸钡材料不含表面修饰剂或改性剂，避免表面修饰剂对高分子聚合物性能的影响。

29、(3)本发明提供的介孔硫酸钡的制备方法，其制备过程简单，原料易得。

技术特征：

1.一种介孔硫酸钡的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述高温高压反应的过程为在2-3mpa、150-200℃下反应2-6h。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，在所述可溶性钡盐溶液中可溶性钡盐的质量浓度为0.0005-0.01mol/l；优选地，在所述可溶性钡盐溶液中可溶性钡盐的质量浓度为0.002-0.01mol/l。

4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述水溶性聚合物选自聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基淀粉、醋酸淀粉、羟甲基纤维素、羧甲基纤维素中的至少一种。

5.一种介孔硫酸钡，其特征在于，由权利要求1-4中任一项所述的制备方法制得，所述介孔硫酸钡具有多孔结构。

6.权利要求5所述的介孔硫酸钡在塑料薄膜中的应用。

7.一种塑料薄膜，其特征在于，包括权利要求5所述的介孔硫酸钡和高分子聚合物。

8.根据权利要求7所述的塑料薄膜，其特征在于，所述介孔硫酸钡的质量占所述高分子聚合物的质量的1％-8％；优选地，所述介孔硫酸钡的质量占所述高分子聚合物的质量的1％-5％。

9.根据权利要求7或8所述的塑料薄膜，其特征在于，所述高分子聚合物选自聚乙烯、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物中的一种。

10.权利要求7-9中任一项所述的塑料薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明属于无机填料改性技术领域，公开了一种介孔硫酸钡的制备方法及其应用。该制备方法包括以下步骤：向可溶性钡盐溶液中加入水溶性聚合物，溶解，然后加入可溶性硫酸盐反应生成沉淀；再将沉淀进行高温高压反应，制得介孔硫酸钡；高温高压反应的过程为在1‑5MPa、140‑200℃下反应1‑10h。采用该方法制备的介孔硫酸钡与聚合物分子的接触面更大，能够提高两者的相溶性，在制备塑料薄膜时能够更好地释放薄膜的应力，进而提升塑料薄膜的力学性能；该方法使得最终制备的硫酸钡材料不含表面修饰剂或改性剂，避免表面修饰剂对高分子聚合物性能的影响。该制备方法的制备过程简单，原料易得。

技术研发人员：叶炜浩,陈焰,胡广齐,梁敏婷,郑明东
受保护的技术使用者：佛山安亿纳米材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13