一种纤维状硫酸钡的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于化工材料领域，涉及无机非金属材料领域，主要是一种纤维状硫酸钡 的制备方法。
【背景技术】
[0002] 硫酸钡是现今最重要的无机化工产品之一，在橡胶、塑料、涂料、医药等行业应用 广泛，也用于石油、天然气钻探泥浆的加重剂。硫酸钡作为填料加入到橡胶、塑料制品中，能 增强产品的抗老化性能和耐候性，产品不易老化变脆，并能显著改善表面光洁度，降低制作 生产成本。但由于硫酸钡为白色斜方晶体，对产品的拉伸强度和断裂伸长率没有提高的作 用，使其应用受到限制。随着无机非金属材料技术的发展，硫酸钡向着多元化、精细化、专业 化的方向快速发展，单一形状的硫酸钡很难适应和满足市场发展和生产的需要，因而，硫酸 钡正向着异形结构发展，诸如纤维状、片状、球形、空心、多孔等异形结构的硫酸钡由于其特 殊的结构和性能使其应用中赋予产品特殊的性能。纤维状硫酸钡与传统的硫酸钡相比，不 仅优良的性能得到保持，并且赋予了优异的拉伸强度和断裂伸长率。
[0003] 中国专利公开号CN102689916A公开了一种硫酸钡多孔微球的液相制备方法，该 发明制备的硫酸钡为单斜晶相硫酸钡微球，为多孔结构或空心结构，且形貌容易控制，比表 面积大，但不适于将该硫酸钡用于增加橡胶、塑料制品的拉伸强度和断裂伸长率。
[0004] 中国专利公开号CN102219250A公开了一种纳米硫酸钡颗粒的制备方法，该方法 制备的硫酸钡为纳米球形颗粒，原料成本低，生产能力大，也不适于将该硫酸钡用于增加橡 胶、塑料制品的拉伸强度和断裂伸长率。
[0005] 中国专利公开号CN102674428A公开了一种高白度球形纳米硫酸钡及其制备方 法，该方法制备得到的硫酸钡为纳米球形硫酸钡，同样不适于将该硫酸钡用于增加橡胶、塑 料制品的拉伸强度和断裂伸长率。
[0006] 根据上述，目前采用不同方法制备的硫酸钡均存在不适用于增加橡胶、塑料制品 的拉伸强度和断裂伸长率缺陷，从而限制了硫酸钡在橡胶、塑料填充中的应用。
【发明内容】
[0007] 针对目前硫酸钡不适用于增加橡胶、塑料制品的拉伸强度和断裂伸长率的缺陷提 出了一种纤维状硫酸钡的制备方法，为实现上述目的，本发明利用制得的纤维状碳酸钡为 模板，在酸性条件和有机溶剂中与硫酸盐进行反应，得到纤维状硫酸钡。该纤维状硫酸钡作 为填料加入到橡胶、塑料制品中，不仅能增强产品的抗老化性能和耐候性，产品不易老化变 脆，显著改善表面光洁度，降低制作生产成本，而且由于其纤维状的结构特点，还能增强产 品的拉伸强度和断裂伸长率，且制备方法简单，成本低廉，方便实用。
[0008] 本发明一种纤维状硫酸钡的制备方法，其特征在于以纤维状碳酸钡为模板，以能 溶于有机溶剂的硫酸盐为反应剂，利用碳酸钡和硫酸钡均不溶于有机溶剂的特性，在有机 溶剂中形成的固定形状和有限空间的囊泡模板中进行反应、沉淀、结晶，从而得到纤维状硫 酸钡，其具体制备步骤如下： 1) 将35-45重量份的钡源溶液加入到反应池中，先加入4-8重量份的丙二酸，搅拌均匀 后，再加入35-45重量份的碳酸盐溶液，静置反应4-6h，过滤得到纤维状碳酸钡，将其放入 球磨机中研磨4-8min得到纤维状碳酸钡粉体； 2) 将15-25重量份的硫酸铵粉末溶解在100-150重量份的甘油中，再加入30-45重量 份的有机酸，搅拌均匀后得混合溶液； 3) 将步骤1)得到的纤维状碳酸钡粉体加入到200-250重量份的甘油中，在400-500r/ min的搅拌速度下分散均匀，再加入步骤2)得到的混合溶液，静置反应3-4h，得到含有纤维 状硫酸钡的混合溶液； 4) 将步骤3)得到的混合溶液进行过滤，得到纤维状硫酸钡沉淀，将其在200-300°C的 温度下煅烧〇. 5-lh后得到纤维状硫酸钡。
[0009] 上述一种纤维状硫酸钡的制备方法，其特征在于所制备得到的纤维硫酸钡直径为 0? 5-1 u m，长度为 10-20 u m。
[0010] 在一种纤维状硫酸钡的具体制备步骤中，步骤1)中所述的钡源溶液是物质的量浓 度为30-50mmol/L的氯化钡溶液。
[0011] 在一种纤维状硫酸钡的具体制备步骤中，步骤1)中所述的碳酸盐溶液是物质的量 浓度为30-50mmol/L的碳酸钠、碳酸钾、碳酸铵溶液中的一种。
[0012] 在一种纤维状硫酸钡的具体制备步骤中，步骤2)中所述的有机酸为甲酸、乙酸、乙 二酸中的一种或多种。
[0013] 本发明先利用丙二酸做调控剂制备得到纤维状的碳酸钡，再以纤维状的碳酸钡为 模板，将其分散在不溶解的有机溶剂中，形成以有机溶剂为壁，纤维状碳酸钡为芯的囊泡， 再与溶解在有机溶剂中的硫酸盐在酸性条件下进行反应，得到硫酸钡，由于硫酸钡也不溶 于有机溶剂，只能在囊泡中沉淀结晶，因而形成纤维状的硫酸钡。再通过过滤和煅烧，除去 溶剂和杂质，得到纯净的硫酸钡钡纤维。该纤维状硫酸钡作为填料加入到橡胶、塑料制品 中，不仅能增强产品的抗老化性能和耐候性，产品不易老化变脆，显著改善表面光洁度，降 低制作生产成本，还能增强产品的拉伸强度和断裂伸长率，且制备方法简单，成本低廉，方 便实用。
[0014] 本发明突出的特点和有益效果在于： 1、本发明制备得到的硫酸钡为纤维状，直径为0. 5-1 y m，长度为10-20 y m。
[0015] 2、本发明纤维状硫酸钡作为填料加入到橡胶、塑料制品中，由于其纤维状的结构 特点，能显著增强产品的拉伸强度和断裂伸长率。
[0016] 3、本发明制备方法简单，生产成本低，操作方便，易于工业化生产。
[0017] 表一：本发明纤维硫酸钡与普通硫酸钡性能对比，检测标准为GB1040-92、GB/T 1843-2008,基体树脂为PS
【主权项】
1. 一种纤维状硫酸钡的制备方法，其特征在于以纤维状碳酸钡为模板，以能溶于有机 溶剂的硫酸盐为反应剂，利用碳酸钡和硫酸钡均不溶于有机溶剂的特性，在有机溶剂中形 成的固定形状和有限空间的囊泡模板中进行反应、沉淀、结晶，从而得到纤维状硫酸钡，其 具体制备步骤如下： 1) 将35-45重量份的钡源溶液加入到反应池中，先加入4-8重量份的丙二酸，搅拌均匀 后，再加入35-45重量份的碳酸盐溶液，静置反应4-6h，过滤得到纤维状碳酸钡，将其放入 球磨机中研磨4-8min得到纤维状碳酸钡粉体； 2) 将15-25重量份的硫酸铵粉末溶解在100-150重量份的甘油中，再加入30-45重量 份的有机酸，搅拌均匀后得混合溶液； 3) 将步骤1)得到的纤维状碳酸钡粉体加入到200-250重量份的甘油中，在400-500r/ min的搅拌速度下分散均匀，再加入步骤2)得到的混合溶液，静置反应3-4h，得到含有纤维 状硫酸钡的混合溶液； 4) 将步骤3)得到的混合溶液进行过滤，得到纤维状硫酸钡沉淀，将其在200-300°C的 温度下煅烧〇. 5-lh后得到纤维状硫酸钡。
2. 根据权利要求1所述一种纤维状硫酸钡的制备方法，其特征在于所制备得到的纤维 硫酸钡直径为〇? 5-1iim，长度为10-20iim。
3. 根据权利要求1所述一种纤维状硫酸钡的制备方法，其特征在于所述的钡源溶液是 物质的量浓度为30-50mmol/L的氯化钡溶液。
4. 根据权利要求1所述一种纤维状硫酸钡的制备方法，其特征在于所述的碳酸盐溶液 是物质的量浓度为30-50mmol/L的碳酸钠、碳酸钾、碳酸铵溶液中的一种。
5. 根据权利要求1所述一种纤维状硫酸钡的制备方法，其特征在于所述的有机酸为甲 酸、乙酸、乙二酸中的一种或多种。
【专利摘要】本发明涉及一种纤维状硫酸钡的制备方法，具体讲是利用纤维状碳酸钡为模板，在酸性条件和有机溶剂中与硫酸盐进行反应，得到纤维状硫酸钡。该纤维状硫酸钡作为填料加入到橡胶、塑料制品中，不仅能增强产品的抗老化性能和耐候性，产品不易老化变脆，显著改善表面光洁度，降低制作生产成本，而且由于其纤维状的结构特点，还能增强产品的拉伸强度和断裂伸长率，且制备方法简单，成本低廉，具有广泛的应用价值。
【IPC分类】C01F11-46
【公开号】CN104709934
【申请号】CN201510058460
【发明人】陈庆, 李兴文
【申请人】成都新柯力化工科技有限公司
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2015年2月5日