專利名稱：形貌可控的單分散硫酸鋇晶體顆粒的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于仿生合成無(wú)機(jī)材料領(lǐng)域，具體涉及一種形貌可控的單分散硫酸鋇晶體顆粒的制備方法。
背景技術(shù)：
硫酸鋇的主要用途是作為鉆探泥漿用材料，其次是同碳酸鈣一樣，作為填料或助劑用于涂料、塑料、造紙、橡膠、油墨等行業(yè)。雖然硫酸鋇價(jià)格高于碳酸鈣，但它擁有許多碳酸鈣所不具備的優(yōu)異性能，且達(dá)到相同效果的產(chǎn)品其用量通常少于碳酸鈣，因此其在填料和添加劑方面的需求逐年增加。目前我國(guó)的消費(fèi)結(jié)構(gòu)為涂料行業(yè)占59. 2%，塑料行業(yè)占 10.5%,紙張行業(yè)占5. 3%，橡膠行業(yè)占15. 8%，油墨行業(yè)占9. 2%。作為優(yōu)質(zhì)填充劑，在工程塑料中填充質(zhì)量分?jǐn)?shù)10% 的沉淀硫酸鋇，可改變其耐老化性能，降低其磨損率， 增強(qiáng)力學(xué)性能。作為油漆填充材料，用于木器漆、清漆、道路標(biāo)線漆、船舶厚漆中；由于其良好的耐化學(xué)腐蝕性能，可用于生產(chǎn)各種高光面漆，從而強(qiáng)化耐候性能，改善流動(dòng)狀態(tài)(強(qiáng)化流平性)，增強(qiáng)漆膜強(qiáng)度，保持顏色穩(wěn)定。沉淀硫酸鋇作為外墻涂料必不可少的填充材料，充分表現(xiàn)出其優(yōu)異的耐光、耐候性能，能有效防止龜裂、皺皮、變黃等，有效延長(zhǎng)使用壽命。它還能用于生產(chǎn)高光澤、絲綢狀“抗酸雨”乳膠漆，適用于家庭居室及工廠氣氛惡劣環(huán)境。在粉末涂料中，具有高的填充容量、高亮度、能保護(hù)光澤、流動(dòng)性好、與各種顏料相容性好的特點(diǎn)，成為必不可少的填充材料。沉淀硫酸鋇為生產(chǎn)高質(zhì)量印刷油墨的首選填充劑由于具有低漆基要求、磨損小、亮度高、中性色彩以及在高顏料體積濃度下的良好流動(dòng)性特點(diǎn)，能用于生產(chǎn)高光澤油墨。此外，在粘合劑(環(huán)氧樹(shù)脂、不飽和聚酯和聚氨酯類粘結(jié)劑)及彈性密封材料、高檔紙張(銅板紙)等領(lǐng)域都有其獨(dú)特的應(yīng)用性能，成為填料中倍受青睞的一族。我國(guó)有豐富的重晶石礦，自1983年來(lái)產(chǎn)量一直居世界首位，是世界主要的重晶石 (即硫酸鋇)出口國(guó)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2000年中國(guó)重晶石出口量即達(dá)252萬(wàn)噸。值得注意的是作為重晶石的最大出口國(guó)，我國(guó)的重晶石高端產(chǎn)品的進(jìn)口卻逐年增加，且進(jìn)出口價(jià)格差別懸殊。表1.硫酸鋇進(jìn)出口價(jià)格比較(美元/噸)
權(quán)利要求
1. 一種形貌可控的單分散硫酸鋇晶體顆粒的制備方法，其特征是在攪拌下用酸溶液或堿液調(diào)節(jié)濃度為0. OOlg 2g/L的聚合物溶液的pH值為1 13，以相同的流量同時(shí)向聚合物溶液中注入摩爾濃度相同的鋇鹽水溶液和硫酸鹽水溶液；待聚合物水溶液中產(chǎn)生明顯混濁后停止注入鋇鹽水溶液和硫酸鹽水溶液，防塵、室溫下靜止老化5 120小時(shí)；分離干燥，得到形貌可控的單分散硫酸鋇晶體顆粒；所述的聚合物溶液為聚天冬氨酸與選自含羥基、磺酸根或磷酸根官能團(tuán)的有機(jī)試劑中的一種共同混合溶于水中得到的混合物溶液，或所述的聚合物溶液為具有式(I)結(jié)構(gòu)的含非羧基官能團(tuán)的聚天冬氨酸衍生物溶于水中得到的溶液；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是通過(guò)調(diào)節(jié)聚合物溶液的濃度和/或聚合物溶液的PH值，實(shí)現(xiàn)形貌可控的單分散硫酸鋇晶體顆粒的形貌從圓片到微球的連續(xù)變化。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征是所述的形貌可控的單分散硫酸鋇晶體顆粒的粒徑為0. 5 5 μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是所述的流量是0.05 lOml/min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征是所述的聚合物溶液的濃度為 0. OOlg lg/L。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是所述的聚天冬氨酸與選自含羥基、磺酸根或磷酸根官能團(tuán)的有機(jī)試劑中的一種共同混合溶于水中得到的混合物溶液中的羥基、磺酸根或磷酸根官能團(tuán)與聚天冬氨酸的羧基的摩爾比值為0. 001 0. 4。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的制備方法，其特征是所述的含羥基的有機(jī)試劑選自羥胺、一乙醇胺、氨基烷醇、N-(2-羥乙基)-乙二胺和2-(2-氨基-乙氧基)_乙醇所組成的組中的至少一種；所述的含磺酸根的有機(jī)試劑選自氨基磺酸、氨基烷磺酸和氨基苯磺酸所組成的組中的至少一種；所述的含磷酸根的有機(jī)試劑選自氨基苯磷酸、氨基磷酸、氨基烷磷酸和氨基磷酸所組成的組中的至少一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是所述的鋇鹽水溶液和硫酸鹽水溶液的濃度都是0. 1 10mol/L。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的制備方法，其特征是所述的鋇鹽選自乙酸鋇、氯化鋇、硝酸鋇和硫化鋇中的一種；所述的硫酸鹽選自硫酸鈉、硫酸銨、硫酸鉀、硫酸鈣、硫酸鋅、硫酸鋰、硫酸鐵、硫酸亞鐵和硫酸鎂中的一種。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是所述的酸溶液選自鹽酸溶液、硝酸溶液和醋酸溶液中的一種；所述的堿液選自氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液、氫氧化鈣溶液、氫氧化鋰溶液和氨水中的一種。
全文摘要
本發(fā)明屬于仿生合成無(wú)機(jī)材料領(lǐng)域，具體涉及一種形貌可控的單分散硫酸鋇晶體顆粒的制備方法。將容器清洗干凈后，配制濃度為0.001g～2g/L的聚合物溶液；攪拌下用酸溶液或堿液調(diào)節(jié)聚合物溶液的pH值為1～13，以相同的流量同時(shí)向聚合物溶液中注入摩爾濃度相同的鋇鹽水溶液和硫酸鹽水溶液；待聚合物水溶液中產(chǎn)生明顯混濁后停止注入鋇鹽水溶液和硫酸鹽水溶液，防塵、室溫下靜止老化5～120小時(shí)；分離干燥，得到形貌可控的單分散硫酸鋇晶體顆粒。本發(fā)明方法操作簡(jiǎn)單，能夠節(jié)約能源。制備的硫酸鋇晶體顆粒的粒徑均勻，形貌可控，顆粒形貌可實(shí)現(xiàn)從圓片狀到微球的連續(xù)控制變化，具備大規(guī)模生產(chǎn)的潛力。
文檔編號(hào)C01F11/46GK102381724SQ20101026989
公開(kāi)日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2010年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月1日
發(fā)明者張抒峰, 張曉慧, 袁國(guó)卿, 郭存悅, 閆豐文 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所