[其他]具有化学活性表面的硫酸钡的制备方法

说明书

本发明涉及具有化学活性表面的沉淀硫酸钡的制备方法。

沉淀的硫酸钡是一种周知的颜料，例如它在橡胶工业用作填充剂，在印刷技术和照相纸以及塑料工业中用作遮光剂，以及在纺织工业中用作增白剂和人造纤维-消光剂。硫酸钡以已知湿化学方法由水溶性钡盐和水溶性硫酸盐或硫酸沉淀制得。上述常规沉淀工艺牵涉到从等温过饱和溶液中的结晶作用，此过程或多或少耗费时间。由于沉淀物的溶解度极低，因而结晶很小而且转化量几乎总是约100%。从应用技术方面看，颜料和增光剂的最高性质可由一定的粒度分布获得。因此，在规定的化学组合物中不足以形成所希望的硫酸钡沉淀，但是湿化学工艺必须控制以致得到所希望的初始粒度。

沉淀的硫酸钡在许多领域中被用作惰性颜料。已知的应用范围是，例如在染料和油漆工业、在塑料和橡胶工业中沉淀硫酸钡作为填充剂使用，或在人造纤维生产中用作消光剂。在上述应用领域中，硫酸钡实质上是利用其化学和物理的相当大的惰性作为惰性白色填充料使用。在其它的应用中，要求“填充剂”具有功能性质以便给予使用填充剂的系统以一定的性质轮廓。这一般可由称之为活性填充剂，例如可是天然的、矿物源或合成制得的硅酸盐、氧化物、碳黑、硫来实现。

所有被称之为活性填充剂的特征在于：由于存在可酯化的羟基、可还原的羰基或羧基或基团易分裂的分子（聚硫化物），而有表面活性。

硫酸钡缺乏这种表明活性：在（SO₄）^2-四面体中，中心原子具有最高氧化序数。Ba²⁺离子的高电菏密度可保证在晶体表面上呈饱和状态。

一种包括用无机和/或硅烷化之类的有机助剂进行后处理的已知方法用硫酸钡将不会得到所希望的结果，因为与TiO₂、ZnO和SiO₂之类的有机颜料以及碳相对立，BaSO₄颗粒不具有能被酯化和/或络合的表面中心，而且后处理组分不能通过形成共价键而被固定。

一种纯粹的物理-机械方法，例如用简单混合方法混入添加组分，将不会得到所希望的结果。通常将涂覆硫酸钡混入聚合物系统时，由于物理吸附作用结合的后处理组分脱离表面。为了防止连续脱离，后处理组分必须通过共价键或静电作用被固定到BaSO₄表面。

已发表的德国专利申请2850609公开了稳定的多元醇-填充剂分散体，填充剂是由硫酸钡和硅酸的共沉淀物组成。该共沉淀物的平均粒度为70μm。

由已发表的德国专利申请1717096所揭晓的含磷酸盐颜料是通过将硫酸盐离子和磷酸氢盐离子加到含钡离子的溶液中共沉淀而制得。沉淀在0°到100℃温度下进行。已发表的德国专利申请3347191公开了一种制备表面处理的硫酸钡的制备方法，这种硫酸钡在树脂块中具有更好的分散性。在这种已知的方法中将碱性硅酸盐水溶液加到硫酸钡水悬浮液中，而这种悬浮液含有过剩的钡离子。结果硅酸钡沉淀在硫酸钡表面上。其后用无机酸处理以便分解硅酸钡，形成含水的或水合的二氧化硅。该产物还可再用硅烷偶合剂处理。

本发明的目的是提供一种制备沉淀的化学活性硫酸钡的方法，该方法中硫酸钡适合于用作功能填充剂。

在类似于开始所述的制备有化学活性表面的硫酸钡方法中，钡离子是通过在水溶液中的硫酸盐离子而被沉淀的这一目的可由本发明完成，本发明方法中，沉淀（共沉淀）是因存在添加的水溶性化合物阴离子而得以实现，该阴离子可与钡离子共沉淀，从而形成各种难溶的钡化合物。

发现当有能与钡离子形成各种难溶性化合物的阴离子存在时，硫酸钡的沉淀将会产生一种产物，该产物中，根据浓度，外加离子或均匀分布遍及晶体，或富集在表面上。

根据阴离子和添加组分的电荷密度和分子大小，BaSO₄晶格中的空隙将被填满，或晶格点因不规则分布而被填满，或表面电菏被长非极性分子残基（疏水）屏蔽。

本发明方法中，可使用有机或无机水溶性化合物的阴离子。在某些情况下，使用这些化合物的混合物可能是希望的。

为了实现本发明的方法，将所说添加组分加到含无机硫酸盐成分例如碱性硫酸盐的水溶液中是适宜的，添加组分的使用量，以待沉淀的硫酸钡为基准，为0.1至50%（按重量）。添加组分的使用量最好是1至10%（按重量）。