[发明专利]一种高白度球形纳米硫酸钡及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及精细无机化工填料制备技术领域，特别是涉及一种高白度球形纳米硫酸钡及其制造方法。

背景技术

纳米硫酸钡广泛应用于油漆、油墨、涂料、纤维以及塑料等行业，与此同时，高档汽车面漆、太阳能电池背光膜和远红外反射薄膜等领域对纳米硫酸钡的纯度、白度和形貌提出了严格的要求。

纳米硫酸钡的制备方法较多，大部分制备方法由于在体系中加入活性剂、表面处理剂或改性剂，但该种方法会给该产品在下游产品的生产带来了不利影响。CN101423239A公开了一种将硫酸钠和氯化钡等摩尔通过全返混液膜反应器进行反应，通过调节该反应器的转子和定子间隙宽度和转速，控制反应进行的条件得到粒径可控的硫酸钡，其中所用的硫酸和氯化钡均为分析纯试剂，这样会导致整体制备的成本提高，工业化应用受到较大的制约，同时该方法也未提及白度的提高方法。

发明内容

本发明解决的技术问题是在不添加其它活性剂或改性剂，通过微腔并流连续合成工艺获得了窄分布的球状BaSO₄；通过酸性氧化洗涤工序获得了高白度BaSO₄；并通过控制洗涤获得了高纯度BaSO₄。

本发明首先控制氢氧化钡和硫酸铵摩尔比使二者进行并流连续反应从而产生窄分布的球状硫酸钡，然后利用双氧水在酸性条件下除去硫酸钡中混有的杂质，特别是影响颜色的含硫化合物，将铁锰等元素转化为离子状态溶解到溶液中被除去，通过该步骤使得到球状硫酸钡具有高白度的特征；最后将上述得到的高白度硫酸钡进行洗涤，使其中的杂质和离子全部洗涤除去最终得到高纯度、高白度的纳米球状硫酸钡。重要的是，本发明将并流连续反应与酸性氧化除杂步骤结合应用，同时进一步结合洗涤的步骤，使本发明的制备方法最终获得了高白度的纳米硫酸钡产品。

具体来说，本发明通过如下技术方案解决上述技术问题的：

一种球形纳米硫酸钡的制备方法，包括如下步骤：

（1）将氢氧化钡溶液与硫酸铵溶液分别处理后，以[Ba²⁺]/[SO₄^2-]的摩尔比为1.00/(1.05～1.10)进行并流连续反应，优选[Ba²⁺]/[SO₄^2-]的摩尔比为1.00/1.08，反应后进行固液分离，得到滤饼和滤液；

（2）将步骤（1）得到的滤饼分散到水中制成料浆，加入硫酸调整溶液pH2.5～3.0，后加入双氧水在70～75℃反应，反应结束后固液分离得到滤饼2及滤液；以及

（3）将步骤（2）得到的滤饼分散到水中形成料浆，加入硫酸铵使硫酸铵溶液浓度为0.04-0.07mol/L，优选硫酸铵的浓度为0.05mol/L，调整pH为6.5～7.5，优选通入氨气调整pH7.0，后在75～80℃温度下洗涤，固液分离得到滤饼，滤饼经蒸发、烘干后得到球形纳米硫酸钡产品。

其中，步骤（1）所述的将氢氧化钡溶液处理是在温度为30～35℃下过滤，优选过滤用滤膜的孔径为0.4-0.7μm；优选孔径为0.5μm；所述的硫酸铵溶液处理是过滤；优选过滤用滤膜的孔径为0.4-0.7μm；优选孔径为0.5μm。

其中，步骤（1）所述的氢氧化钡溶液中钡离子浓度为0.20～0.30mol/L，优选0.25～0.30mol/L，氢氧化钡溶液流量为2000～6000L/h、优选4000～5000L/h、更优选4500L/h；硫酸铵溶液的浓度为0.05～0.50mol/L、优选0.25～0.30mol/L，硫酸铵溶液流量在2000～10000L/h范围、优选4000～6000L/h、更优选5000L/h。

其中，步骤（1）所述并流连续反应中，搅拌速度为400～1500rpm，优选1000～1200rpm。

其中，步骤（1）所述滤液加入CaO后，回收NH₃。

其中，步骤（2）中加入双氧水的量为每立方米料浆加入2-3升，优选2.5升。

其中，步骤（2）中所述的在70～75℃反应的反应时间为1-3小时，优选2小时。

其中，步骤（3）所述的在75～80℃温度下洗涤洗涤时间为0.5-2小时，优选为1小时。

其中，步骤（2）和步骤（3）所述的水为去离子水，优选步骤（2）和步骤（3）加入水的质量分别为滤饼质量的5-8倍，优选加入水的质量分别为滤饼质量的6倍。

一种球形纳米硫酸钡，其特征在于，白度均大于98.5%，一次粒子的粒径范围为20-40nm。