專利名稱：形貌可控的單分散硫酸鋇晶體顆粒的制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于仿生合成無機材料領域，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：
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，且達到相同效果的產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。目前我國的消費結構為涂料行業(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)質填充劑，在工程塑料中填充質量分數(shù)10% 的沉淀硫酸鋇，可改變其耐老化性能，降低其磨損率， 增強力學性能。作為油漆填充材料，用于木器漆、清漆、道路標線漆、船舶厚漆中；由于其良好的耐化學腐蝕性能，可用于生產各種高光面漆，從而強化耐候性能，改善流動狀態(tài)(強化流平性)，增強漆膜強度，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，有效延長使用壽命。它還能用于生產高光澤、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、能保護光澤、流動性好、與各種顏料相容性好的特點，成為必不可少的填充材料。沉淀硫酸鋇為生產高質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性特點，能用于生產高光澤油墨。此外，在粘合劑(環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯和聚氨酯類粘結劑)及彈性密封材料、高檔紙張(銅板紙)等領域都有其獨特的應用性能，成為填料中倍受青睞的一族。我國有豐富的重晶石礦，自1983年來產量一直居世界首位，是世界主要的重晶石 (即硫酸鋇)出口國。據(jù)統(tǒng)計，2000年中國重晶石出口量即達252萬噸。值得注意的是作為重晶石的最大出口國，我國的重晶石高端產品的進口卻逐年增加，且進出口價格差別懸殊。表1.硫酸鋇進出口價格比較(美元/噸)
權利要求
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；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的有機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)結構的含非羧基官能團的聚天冬氨酸衍生物溶于水中得到的溶液；
2.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征是通過調節(jié)聚合物溶液的濃度和/或聚合物溶液的PH值，實現(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的有機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與聚天冬氨酸的羧基的摩爾比值為0. 001 0. 4。
7.根據(jù)權利要求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)明屬于仿生合成無機材料領域，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節(jié)聚合物溶液的pH值為1～13，以相同的流量同時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；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)模生產的潛力。
文檔編號C01F11/46GK102381724SQ20101026989
公開日2012年3月21日 申請日期2010年9月1日 優(yōu)先權日2010年9月1日
發(fā)明者張抒峰, 張曉慧, 袁國卿, 郭存悅, 閆豐文 申請人:中國科學院化學研究所