[發明專利]以過氧化鋇為鋇源制備具有不同微結構的硫酸鋇多孔材料的方法

有效

• 申請號: 201210009375.5
• 申請日: 2012-01-12
• 公開（公告）號: CN103204533A
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發明（設計）人: 閆豐文;張曉慧;袁國卿
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: C01F11/46
• 分類號: C01F11/46
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 李柏

技術領域

本發明屬于無機材料制備領域，具體涉及一種以過氧化鋇為鋇源制備具有不同微結構的硫酸鋇多孔材料的方法。

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。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：硫酸鋇在涂料行業占59.2％，塑料行業占10.5％，紙張行業占5.3％，橡膠行業占15.8％，油墨行業占9.2％。硫酸鋇作為優質填充劑，在制備工程塑料中填充質量分數為10％～28％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。硫酸鋇作為油漆填充材料，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(強化流平性)，增強漆膜強度，保持顏色穩定。沉淀硫酸鋇作為外墻涂料中必不可少的填充材料，充分表現出其優異的耐光、耐候性能，能有效防止涂料的龜裂、皺皮、變黃等，有效延長涂料的使用壽命。硫酸鋇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境。在粉末涂料中，硫酸鋇具有高的填充容量、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：由于硫酸鋇具有低漆基要求、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，硫酸鋇在粘合劑(環氧樹脂、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出口國。據統計，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)

由上表可以看出，我國進出口硫酸鋇的價格差逐年增大，反映出我國的硫酸鋇的生產的品種結構和檔次比較低，生產技術的落后已經在很大程度限制了我國硫酸鋇生產企業的發展與擴張。提高我國的硫酸鋇生產技術水平是我國現在面臨的最主要任務，提高我國硫酸鋇產品的附加值，從而提高硫酸鋇產品價格，使我國在重晶石儲量方面的優勢得到更充分的發揮，是我國目前的首要任務。

具有不同微結構的硫酸鋇多孔材料由于其特有的納米孔結構，特殊的納米效應使其在材料增強、增韌等方面具有潛在應用前景。

發明內容

本發明的目的是提供一種以過氧化鋇為鋇源制備具有不同微結構的硫酸鋇多孔材料的方法。

本發明的以過氧化鋇為鋇源制備具有不同微結構的硫酸鋇多孔材料的方法：在質量濃度為0.3～5％的過氧化氫水溶液中加入有機添加劑和無機堿水溶液，使有機添加劑在所述的過氧化氫水溶液中的濃度為0～20g/L，及使所述的過氧化氫水溶液的pH值為11～13.5；攪拌下加入硫酸鹽使過氧化氫水溶液中的硫酸根的濃度為0.1～3.3mol/L；待硫酸鹽完全溶解后加入過氧化鋇，使過氧化氫水溶液中的過氧化鋇的摩爾數大于0，且小于等于所述硫酸根的摩爾數的1/2；室溫靜止老化(一般靜止老化的時間為5～72小時)；分離、干燥，得到具有不同微結構的硫酸鋇多孔材料。

本發明在質量濃度為0.3～5％的過氧化氫水溶液中加入有機添加劑可調控制備硫酸鋇多孔材料的微結構形貌。

所述的有機添加劑選自聚丙烯酸、聚丙烯酸鹽、聚甲基丙烯酸、聚苯乙烯磺酸鈉、聚天冬氨酸、聚天冬氨酸鹽、聚環氧琥珀酸、聚環氧琥珀酸鹽、聚衣康酸、聚衣康酸鹽和多元有機磷等中的一種。

所述的多元有機磷選自羥基乙叉二膦酸、氨基三甲叉膦酸、羥基磷酰乙酸、己二胺四甲叉膦酸、多氨基多醚基甲叉膦酸和雙1，6-亞己基三胺五甲叉膦酸2-膦酸基丁烷-1.2，4-三羧酸等中的一種。

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。

所述的無機堿水溶液選自氫氧化鈉水溶液、氫氧化鉀水溶液、氫氧化鈣水溶液、氫氧化鋰水溶液和氨水中的一種。

所述的分離的方法選自抽濾、過濾、冷凍干燥和離心分離法等中的一種。

所述的微結構為六方形結構、球形結構或棒狀結構中的一種。

所述的孔的孔徑在10nm～600nm范圍內。