[发明专利]以过氧化氢水溶液为结构调节剂制备刺球状硫酸钡微粒的方法

说明书

技术领域

本发明属于仿生合成无机材料领域，具体涉及一种形貌可控的以过氧化氢水溶液为结构调节剂制备刺球状硫酸钡微粒的方法。

背景技术

硫酸钡的主要用途是作为钻探泥浆用材料，其次是同碳酸钙一样，作为填料或助剂用于涂料、塑料、造纸、橡胶、油墨等行业。虽然硫酸钡价格高于碳酸钙，但它拥有许多碳酸钙所不具备的优异性能，且达到相同效果的产品其用量通常少于碳酸钙，因此其在填料和添加剂方面的需求逐年增加。目前我国的消费结构为：硫酸钡在涂料行业占59.2％，塑料行业占10.5％，纸张行业占5.3％，橡胶行业占15.8％，油墨行业占9.2％。硫酸钡作为优质填充剂，在制备工程塑料中填充质量分数为10％～28％的沉淀硫酸钡，可改变其耐老化性能，降低其磨损率，增强力学性能。硫酸钡作为油漆填充材料，用于木器漆、清漆、道路标线漆、船舶厚漆中；由于其良好的耐化学腐蚀性能，可用于生产各种高光面漆，从而强化耐候性能，改善流动状态(强化流平性)，增强漆膜强度，保持颜色稳定。沉淀硫酸钡作为外墙涂料中必不可少的填充材料，充分表现出其优异的耐光、耐候性能，能有效防止涂料的龟裂、皱皮、变黄等，有效延长涂料的使用寿命。硫酸钡还能用于生产高光泽、丝绸状“抗酸雨”乳胶漆，适用于家庭居室及工厂气氛恶劣环境。在粉末涂料中，硫酸钡具有高的填充容量、高亮度、能保护光泽、流动性好、与各种颜料相容性好的特点，成为必不可少的填充材料。沉淀硫酸钡为生产高质量印刷油墨的首选填充剂：由于硫酸钡具有低漆基要求、磨损小、亮度高、中性色彩以及在高颜料体积浓度下的良好流动性特点，能用于生产高光泽油墨。此外，硫酸钡在粘合剂(环氧树脂、不饱和聚酯和聚氨酯类粘结剂)及弹性密封材料、高档纸张(铜板纸)等领域都有其独特的应用性能，成为填料中倍受青睐的一族。

我国有丰富的重晶石矿，自1983年来产量一直居世界首位，是世界主要的重晶石出口国。据统计，2000年中国重晶石出口量即达252万吨。值得注意的是：作为重晶石的最大出口国，我国的重晶石进口却逐年增加，且进出口价格差别悬殊。

表1.硫酸钡进出口价格比较(美元/吨)

由上表可以看出，我国进出口硫酸钡的价格差逐年增大，反映出我国的硫酸钡的生产的品种结构和档次比较低，生产技术的落后已经在很大程度限制了我国硫酸钡生产企业的发展与扩张。提高我国的硫酸钡生产技术水平是我国现在面临的最主要任务，提高我国硫酸钡产品的附加值，从而提高硫酸钡产品价格，使我国在重晶石储量方面的优势得到更充分的发挥，是我国目前的首要任务。

近年来，通过有机物的引导作用来制备具有有序结构和良好力学性能的有机/无机复合材料受到研究人员的广泛关注。许多研究团体报道了有机模板导向硫酸钡晶化的研究。例如，Langmuir单层膜被用作模板来导向重晶石的定向成核和生长(B.R.Heywood；S.Mann，J.Am.Chem.Soc.，1992，114，4681-4686；B.R.Heywood；S.Mann，Langmuir，1992，8，1492-1498)，反相胶束和微乳液也被用来作为模板制备重晶石纳米颗粒或纳米线(L.Qi，Colloids Surf.A，1996，108，117-126；J.D.Hopwood，S.Mann，Chem.Mater.，1997，9，1819-1828)。另一方面，各种有机添加剂也用来作为晶体调控剂在水中对重晶石进行导向成核和生长(A.L.Rohl，J.Am.Chem.Soc.1996，118，642-648.)。近几年来，双亲水嵌段共聚物(DHBC)在对碳酸钙形貌的调控上显示了优异的性能，其在控制硫酸钡形貌方面的作用也受到越来越多的关注(L.Qi，H.Angew.Chem.Int.Ed.2000，39，604-607；L.Qi，H.Chem.Mater.，2000，12，2392-2403)。等通过改变共聚物的嵌段结构和分子链长度，以及温度、离子轻度、溶液pH值等外部条件，制备了棒状、纳米纤维、纤维束/锥，花生壳状、桃子状与十瓣花状等多种结构。通过不同的双亲水嵌段共聚物的协同作用，还可以得到盘锥、带锥及纳米纤维束相互连接排列形成的片状结构等(M.Li，H.，J.Mater.Chem.，2004，14，2269-2276)。

刺球状硫酸钡微粒由于其多刺结构，添加到高分子材料中可以起到“锚”的作用，从而有望在材料增强、增韧方面有着广泛应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种形貌可控的以过氧化氢水溶液为结构调节剂制备刺球状硫酸钡微粒的方法。