CN107555463B - 一种硫酸钡粉体的制备方法 - Google Patents

Abstract

一种硫酸钡粉体的制备方法是按硫化钡与碳酸钠摩尔比为1:1.2～1:1.5，将硫化钡水溶液加入碳酸钠溶液中搅拌，并加入复合表面活性剂，复合表面活性剂的加入量为硫化钡质量的1‰～5%，于20℃～95℃搅拌0.5小时～4小时,经过滤洗涤；按硫酸钠与硫化钡摩尔比为1:1.2～1:1.5，滤饼加入到硫酸钠溶液中，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，过滤、水洗涤、100℃～200℃干燥，即得超细硫酸钡。本发明具有工艺简单，设备投资低,可规模化生产的优点。

Description

一种硫酸钡粉体的制备方法

技术领域

本发明属于一种硫酸钡的制备方法，具体的说涉及一种超细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，之后通过对晶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。

上述技术均处于实验室研究阶段，工艺复杂，设备投资高,产业化应用较困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种工艺简单，设备投资低,可规模化生产的超细硫酸钡粉体的制备方法。

本发明是针对目前超细硫酸钡制备过程存在的分散不均匀、工艺复杂及产业化困难的问题。采用复合表面活性剂非离子表面活性剂和阳离子表面活性剂，及非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂对超细硫酸钡粒子进行有效改性，利用高剪切制备过程加入复合表面活性剂来改变硫酸钡的生长环境和表面性质，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。

一种硫酸钡粒子的制备方法，包括如下步骤：

(1)配制浓度为0.1～15wt％的硫化钡水溶液，浓度1～25wt％碳酸钠水溶液，按硫化钡与碳酸钠摩尔比为1:1.2～1:1.5，将硫化钡水溶液加入碳酸钠溶液中搅拌，并加入复合表面活性剂，复合表面活性剂的加入量为硫化钡质量的1‰～5％，于20℃～95℃搅拌0.5小时～4小时,经过滤洗涤；

(2)按硫酸钠与硫化钡摩尔比为1:1.2～1:1.5，将步骤(1)洗涤后的滤饼加入到浓度为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，过滤、水洗涤、100℃～200℃干燥，即得超细硫酸钡。

如上所述超细硫酸钡的粒径为50nm～500nm，比表面积为5m²/g～30m²/g。

步骤(2)中过滤和洗涤后产生的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。

如上所述的复合表面活性剂是指复合表面活性剂是指非离子表面活性剂C₁₂～C₁₈封端脂肪醇聚氧乙烯醚和阳离子表面活性剂双十二烷基二甲基氯化铵复合物，质量比1：1～5；非离子表面活性剂C₁₂～C₁₈封端脂肪醇聚氧乙烯醚和阴离子表面活性剂C₁₂～C₁₈磺基琥珀酸酯单钠盐复合物，质量比1：1～5。

如上所述的步骤(1)的搅拌转速500～8000r/min。步骤(2)高剪切搅拌的转速500～8000r/min。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1，利用新型复合表面活性剂对硫酸钡进行改性，很好地改变硫酸钡粒子的表面性质，明显地解决了粒子的团聚问题；

2，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，达到控制硫酸钡粒子的大小和分散性；

3，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。

具体实施方式

实施例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％碳酸钠溶液中搅拌，并加入量为硫化钡质量的1‰的非离子表面活性剂C12～C18封端脂肪醇聚氧乙烯醚和阴离子表面活性剂C12～C18磺基琥珀酸酯单钠盐(两者按质量比1：5混合)复合表面活性剂，于20℃温度下500r/min速度进行高剪切搅拌反应0.5小时,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为500r/min的速度进行高剪切搅拌反应，反应温度20℃，反应时间0.5小时。过滤、水洗涤、100℃干燥，即可得超细硫酸钡粒子。超细硫酸钡粒子的平均粒径为50nm，比表面积为30m2/g，粒子分散性良好。

实施例2

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％碳酸钠溶液中搅拌，再加入5wt％的非离子表面活性剂C12～C18封端脂肪醇聚氧乙烯醚和阳离子表面活性剂双十八烷基二甲基氯化铵(两者按质量比1：5混合)复合表面活性剂，于95℃温度下，8000r/min速度进行高剪切搅拌反应,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为8000r/min的速度进行高剪切搅拌，反应温度95℃，反应时间8小时。过滤、水洗涤、100℃～200℃干燥，即可得超细硫酸钡粒子，平均粒径为500nm，比表面积为5m2/g，粒子分散性良好。

实施例3

配制浓度为1wt％的硫化钡溶液按照摩尔比为1:1.3加入到浓度10wt％碳酸钠溶液中搅拌，并加入量为硫化钡质量的5‰的非离子表面活性剂C12～C18封端脂肪醇聚氧乙烯醚和阴离子表面活性剂C12～C18磺基琥珀酸酯单钠盐(两者按质量比1：2混合)复合表面活性剂，于65℃温度下，4000r/min速度进行高剪切搅拌反应2小时,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4000r/min速度进行高剪切搅拌，反应温度65℃，反应时间4小时。过滤、水洗涤、150℃干燥，即可得超细硫酸钡粒子，平均粒径为210nm，比表面积为12m2/g，粒子分散性良好。

实施例4

配制浓度为10wt％的硫化钡溶液按照摩尔比为1:1.4加入到浓度10wt％碳酸钠溶液中搅拌，并加入量为硫化钡质量的2％的非离子表面活性剂C12～C18封端脂肪醇聚氧乙烯醚和阳离子表面活性剂双十八烷基二甲基氯化铵(两者按质量比1：3混合)复合表面活性剂，于40℃，4000r/min高剪切搅拌反应1小时,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8wt％硫酸钠溶液中，按硫酸钠与硫化钡摩尔比为1:1.4进行4000r/min高剪切搅拌反应，反应温度40℃，反应时间3小时。过滤、水洗涤、130℃干燥，即可得超细硫酸钡粒子。平均粒径为350nm，比表面积为9m2/g。粒子分散性良好。

实施例5

配制浓度为5wt％的硫化钡溶液按照摩尔比为1:1.3加入到浓度10wt％碳酸钠溶液中搅拌，并加入量为硫化钡质量的2％的的非离子表面活性剂C12～C18封端脂肪醇聚氧乙烯醚和阴离子表面活性剂C12～C18磺基琥珀酸酯单钠盐(两者按质量比1：4混合)复合表面活性剂，于60℃，1000r/min高剪切搅拌反应2小时,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10wt％硫酸钠溶液中进行200r/min高剪切搅拌反应，反应温度60℃，反应时间4小时。过滤、水洗涤、180℃干燥，即可得超细硫酸钡粒子。平均粒径为400nm，比表面积为18m²/g，粒子分散性良好。

实施例6

配制浓度为2wt％的硫化钡溶液按照摩尔比为1:1.2加入到浓度5wt％碳酸钠溶液中搅拌，并加入量为硫化钡质量的3‰的非离子表面活性剂C12～C18封端脂肪醇聚氧乙烯醚和阳离子表面活性剂双十八烷基二甲基氯化铵(两者按质量比1：4混合)复合表面活性剂，于75℃，7000r/min高剪切搅拌反应3小时,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7000r/min高剪切搅拌反应，反应温度75℃，反应时间5小时。过滤、水洗涤、180℃干燥，即可得超细硫酸钡粒子。平均粒径为230nm，比表面积为16m²/g，粒子分散性良好。

Claims (4)

1.一种硫酸钡粉体的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）配制浓度为0.1～15wt%的硫化钡水溶液，浓度1～25wt%碳酸钠水溶液，按硫化钡与碳酸钠摩尔比为1:1.2～1:1.5，将硫化钡水溶液加入碳酸钠溶液中搅拌，并加入复合表面活性剂，复合表面活性剂的加入量为硫化钡质量的1‰～5%，于20℃～95℃搅拌0.5小时～4小时,经过滤洗涤；

（2）按硫酸钠与硫化钡摩尔比为1:1.2～1:1.5，将步骤（1）洗涤后的滤饼加入到浓度为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，过滤、水洗涤、100℃～200℃干燥，即得超细硫酸钡；

所述的复合表面活性剂是复合表面活性剂是指非离子表面活性剂C₁₂～C₁₈封端脂肪醇聚氧乙烯醚和阳离子表面活性剂双十二烷基二甲基氯化铵复合物，质量比1：1～5；或非离子表面活性剂C₁₂～C₁₈封端脂肪醇聚氧乙烯醚和阴离子表面活性剂C₁₂～C₁₈磺基琥珀酸酯单钠盐复合物，质量比1：1～5。

2.如权利要求1所述的一种硫酸钡粉体的制备方法，其特征在于步骤（2）中过滤和洗涤后产生的Na₂CO₃副产物经分离提取循环应用于步骤（1）的反应中。

3.如权利要求1或2所述的一种硫酸钡粉体的制备方法，其特征在于所述的步骤（1）的搅拌转速500～8000r/min。

4.如权利要求1或2所述的一种硫酸钡粉体的制备方法，其特征在于步骤（2）高剪切搅拌的转速500～8000r/min。