一種硫酸鋇晶須及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于化工材料領(lǐng)域，涉及無機(jī)非金屬材料領(lǐng)域，主要是一種硫酸鋇晶須及 其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 硫酸鋇是現(xiàn)今最重要的無機(jī)化工產(chǎn)品之一，在橡膠、塑料、涂料、醫(yī)藥等行業(yè)應(yīng)用 廣泛，也用于石油、天然氣鉆探泥漿的加重劑。傳統(tǒng)的硫酸鋇為白色斜方晶體，大多作為填 料加入到橡膠、塑料制品中，能增強(qiáng)產(chǎn)品的抗老化性能和耐候性，產(chǎn)品不易老化變脆，并能 顯著改善表面光潔度，降低制作生產(chǎn)成本。
[0003] 隨著無機(jī)非金屬材料技術(shù)的發(fā)展，單一形狀的硫酸鋇很難適應(yīng)和滿足市場(chǎng)發(fā)展和 生產(chǎn)的需要，硫酸鋇向著多元化、精細(xì)化、專業(yè)化的方向快速發(fā)展，因而，硫酸鋇正向著異形 結(jié)構(gòu)發(fā)展，諸如纖維狀、片狀、球形、空心、多孔等異形結(jié)構(gòu)的硫酸鋇由于其特殊的結(jié)構(gòu)和性 能使其應(yīng)用中賦予產(chǎn)品特殊的性能。硫酸鋇晶須與傳統(tǒng)的硫酸鋇相比，具有更加優(yōu)異的力 學(xué)性能，對(duì)橡膠、塑料制品具有增韌增強(qiáng)的功能。
[0004] 中國專利公開號(hào)CN102689916A公開了一種硫酸鋇多孔微球的液相制備方法，該 發(fā)明制備的硫酸鋇為單斜晶相硫酸鋇微球，為多孔結(jié)構(gòu)或空心結(jié)構(gòu)，且形貌容易控制，比表 面積大，但不適于將該硫酸鋇用于增加橡膠、塑料制品的增韌增強(qiáng)。
[0005] 中國專利公開號(hào)CN102219250A公開了一種納米硫酸鋇顆粒的制備方法，該方法 制備的硫酸鋇為納米球形顆粒，原料成本低，生產(chǎn)能力大，也不適于將該硫酸鋇用于增加橡 膠、塑料制品的韌性和強(qiáng)度。
[0006] 中國專利公開號(hào)CN102674428A公開了一種高白度球形納米硫酸鋇及其制備方 法，該方法制備得到的硫酸鋇為納米球形硫酸鋇，同樣不適于將該硫酸鋇作為橡膠、塑料制 品的增韌增強(qiáng)材料。
[0007] 根據(jù)上述，目前采用不同方法制備的硫酸鋇多為顆粒狀或球形，由于其形狀不利 于應(yīng)力的分散造成產(chǎn)品內(nèi)部受力不均勻，易斷裂或開口，因而均不適用于作為橡膠、塑料制 品增韌增強(qiáng)材料添加到產(chǎn)品中，使用范圍受到限制，從而限制了硫酸鋇在橡膠、塑料填充中 的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 針對(duì)目前采用不同方法制備的硫酸鋇多為顆粒狀或球形，均不適用于作為橡膠、 塑料制品增韌增強(qiáng)材料添加到產(chǎn)品中，使用范圍受到限制的缺陷提出了一種硫酸鋇晶須及 其制備方法，為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明利用電場(chǎng)和晶型控制劑對(duì)硫酸鋇晶體成長的影響，制 備出一種硫酸鋇晶須，該硫酸鋇晶須不僅具有優(yōu)異的耐候性和抗老化性，而且能增加制品 的耐磨性和抗沖擊強(qiáng)度，顯著提高制品的韌性，且制備方法簡(jiǎn)單，成本低廉，易于工業(yè)化生 產(chǎn)。
[0009] 本發(fā)明一種硫酸鋇晶須，其特征在于利用電場(chǎng)和晶型控制劑對(duì)硫酸鋇晶體成長的 影響制備出的具有輕微交錯(cuò)的松纖維結(jié)構(gòu)的硫酸鋇，長徑比為10~200 : 1。
[0010] 本發(fā)明一種硫酸鋇晶須的制備方法，其特征在于以平行電場(chǎng)和晶型控制劑為手 段，利用平行電場(chǎng)中帶電粒子隨電場(chǎng)線遷移運(yùn)動(dòng)和晶型控制劑對(duì)晶面的激活作用，使硫酸 鋇沿著平行電場(chǎng)線進(jìn)行結(jié)晶生長，得到一種硫酸鋇晶須，其具體制備步驟如下： 1) 將300-500重量份的蒸餾水加入到反應(yīng)池中，再加入20-30重量份的晶須控制劑，并 加熱至60-75°C，待其溶解后，將反應(yīng)池置入平行電場(chǎng)中； 2) 保持步驟1)的溫度和電場(chǎng)強(qiáng)度不變，將15-25重量份的物質(zhì)的量濃度為30-50mmol/ L的鋇源溶液和15-25重量份的物質(zhì)的量濃度為30-50mmol/L硫酸鹽溶液以0. 2-0. 5重量 份/分鐘的速度分別從電場(chǎng)的正極和負(fù)極的反應(yīng)池兩端同時(shí)加入，反應(yīng)l_2h后停止加熱， 自然降溫，電場(chǎng)保持不變，靜置5-7h ; 3) 將步驟2)得到的溶液進(jìn)行過濾，得到硫酸鋇晶須沉淀，將其在100-200°C的溫度下 真空干燥0. 5-lh，得到硫酸鋇晶須。
[0011] 在一種硫酸鋇晶須的具體制備步驟中，步驟1)中所述的晶型控制劑為檸檬酸銨。
[0012] 在一種硫酸鋇晶須的具體制備步驟中，步驟1)中所述的平行電場(chǎng)強(qiáng)度為5-20N/ C 〇
[0013] 在一種硫酸鋇晶須的具體制備步驟中，步驟2)中所述的鋇源溶液是物質(zhì)的量濃度 為30-50mmol/L的氯化鋇、氫氧化鋇溶液中的一種。
[0014] 在一種硫酸鋇晶須的具體制備步驟中，步驟2)中所述的硫酸鹽溶液是物質(zhì)的量濃 度為30-50mmol/L的硫酸鈉、硫酸鉀、硫酸銨溶液中的一種。
[0015] 本發(fā)明利用帶電粒子在電場(chǎng)中會(huì)隨著電場(chǎng)線的方向遷移的原理，將鋇離子和硫酸 根離子分別從電場(chǎng)的正負(fù)極同時(shí)加入，在電場(chǎng)力的作用下，鋇離子沿著電場(chǎng)線向負(fù)極移動(dòng)， 硫酸根離子沿著電場(chǎng)線向正極移動(dòng)，在此過程中碰撞并發(fā)生反應(yīng)生成硫酸鋇，由于硫酸鋇 不溶于水，結(jié)晶析出，形成晶體；而溶液中的檸檬酸銨在電場(chǎng)的作用下更容易作用在硫酸鋇 晶體沿電場(chǎng)線方向的兩個(gè)面上，因此這兩個(gè)面具有更高的活性，能吸附更多的硫酸鋇并快 速生長，形成纖維狀的晶須；再通過過濾和干燥，得到硫酸鋇晶須，該硫酸鋇晶須不僅具有 優(yōu)異的耐候性和抗老化性，而且能增加制品的耐磨性和抗沖擊強(qiáng)度，顯著提高制品的韌性， 且該制備方法簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低廉，操作方便，易于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0016] 本發(fā)明突出的特點(diǎn)和有益效果在于： 1、本發(fā)明硫酸鋇晶須是利用電場(chǎng)和晶型控制劑對(duì)硫酸鋇晶體成長的影響制備出的具 有輕微交錯(cuò)的松纖維結(jié)構(gòu)的硫酸鋇，長徑比為10~200 : 1。
[0017] 2、本發(fā)明硫酸鋇晶須不僅具有優(yōu)異的耐候性和抗老化性，而且能增加制品的耐磨 性和抗沖擊強(qiáng)度，顯著提高制品的韌性。
[0018] 3、本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低廉，操作方便，易于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0019] 本發(fā)明硫酸鋇晶須與普通硫酸鋇性能對(duì)比：檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)為GB1040-92、GB/T 1843-2008,基體樹脂為PS ;
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種硫酸鋇晶須，其特征在于利用電場(chǎng)和晶型控制劑對(duì)硫酸鋇晶體成長的影響制備 出的具有輕微交錯(cuò)的松纖維結(jié)構(gòu)的硫酸鋇，長徑比為10~200 : 1。
2. -種硫酸鋇晶須的制備方法，其特征在于以平行電場(chǎng)和晶型控制劑為手段，利用平 行電場(chǎng)中帶電粒子隨電場(chǎng)線遷移運(yùn)動(dòng)和晶型控制劑對(duì)晶面的激活作用，使硫酸鋇沿著平行 電場(chǎng)線進(jìn)行結(jié)晶生長，得到一種硫酸鋇晶須，其具體制備步驟如下： 1) 將300-500重量份的蒸餾水加入到反應(yīng)池中，再加入20-30重量份的晶須控制劑，并 加熱至60-75°C，待其溶解后，將反應(yīng)池置入平行電場(chǎng)中； 2) 保持步驟1)的溫度和電場(chǎng)強(qiáng)度不變，將15-25重量份的物質(zhì)的量濃度為30-50mmol/ L的鋇源溶液和15-25重量份的物質(zhì)的量濃度為30-50mmol/L硫酸鹽溶液以0. 2-0. 5重量 份/分鐘的速度分別從電場(chǎng)的正極和負(fù)極的反應(yīng)池兩端同時(shí)加入，反應(yīng)l_2h后停止加熱， 自然降溫，電場(chǎng)保持不變，靜置5-7h ; 3) 將步驟2)得到的溶液進(jìn)行過濾，得到硫酸鋇晶須沉淀，將其在100-200°C的溫度下 真空干燥0. 5-lh，得到硫酸鋇晶須。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述一種硫酸鋇晶須的制備方法，其特征在于所述的晶型控制劑為 朽1檬酸銨。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述一種硫酸鋇晶須的制備方法，其特征在于所述的平行電場(chǎng)強(qiáng)度 為 5-20N/C。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述一種硫酸鋇晶須的制備方法，其特征在于所述的鋇源溶液是物 質(zhì)的量濃度為30-50mmol/L的氯化鋇、氫氧化鋇溶液中的一種。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述一種硫酸鋇晶須的制備方法，其特征在于所述的硫酸鹽溶液是 物質(zhì)的量濃度為30-50mmol/L的硫酸鈉、硫酸鉀、硫酸銨溶液中的一種。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種硫酸鋇晶須及其制備方法，具體講是本發(fā)明利用電場(chǎng)和晶型控制劑對(duì)硫酸鋇晶體成長的影響，制備出一種硫酸鋇晶須，該硫酸鋇晶須不僅具有優(yōu)異的耐候性和抗老化性，而且能增加制品的耐磨性和抗沖擊強(qiáng)度，顯著提高制品的韌性，且制備方法簡(jiǎn)單，成本低廉，易于工業(yè)化生產(chǎn)。
【IPC分類】C30B29-46, C30B29-62, C30B30-02
【公開號(hào)】CN104651943
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510034577
【發(fā)明人】陳慶, 李興文
【申請(qǐng)人】成都新柯力化工科技有限公司
【公開日】2015年5月27日
【申請(qǐng)日】2015年1月23日