改性超细硫酸钡生产工艺介绍
河北辛集化工集团技术中心 尹书城 于之贺 梁翠岩
　　改性超细硫酸钡具有优越的光学性能、良好的分散性和吸附力，广泛应用于涂料油墨、橡胶、塑料、造纸、医
药、玻璃及香料等多种行业。我国关于超细硫酸钡的生产与改性已经有十几年的历史，目前已经实现规模化生产的
工艺主要有两种：第一种是以硫酸和其他钡盐为原料（多数用碳酸钡，因为成本较低）生产，但反应中产生的二氧
化碳溶于反应液中会降低反应速度，而且由于硫酸的腐蚀性，对设备材质要求较高。第二种是以硫化钡和芒硝为原
料生产超细硫酸钡，该工艺设备投资少，产品粒径分布均匀，产品性能可满足不同用户的要求，相对于第一种生产
方法，从原材料到设备的投入较少，生产成本大幅度降低，目前已有厂家实现了1万t/a的规模化生产。第二种方
法是借助传统生产工艺中的粗钡转炉工序和浸取工序，以澄清后的硫化钡溶液和芒硝溶液为原料，使两种原料同时
在管道内先混合然后进入化合容器进行化合反应，所生成的沉淀硫酸钡由化合容器下部不断分离到粒子陈化器内陈
化，将表面活性剂加入到粒子陈化器内，充分搅拌，获得粒子表面包覆改性剂的超细硫酸钡粒子，再经洗涤去除杂
质粒子，通过喷雾烘干得到改性超细硫酸钡粒子。下面主要介绍第二种生产方法（工艺流程见图1）。
1．    制备原理
　　市场上认可的超细硫酸钡是一次成核后均匀增长成较大的粒子，粒径分布范围窄、分散性好，粒子表面规则、
硬且团聚少，然后在此基础上根据不同用途的要求加入各种表面改性剂，以获得改性超细硫酸钡。
　　超细硫酸钡粒径一般在1μm左右，不加分散剂时粉体粒子团聚严重，表面积明显增大，形貌极不规则，由于颗
粒的生长方向自由，从而形成了较大的团聚颗粒。因此未经表面处理的颗粒容易团聚粘联，不利于进一步表面改性。
为了得到分散性好的颗粒，一般在反应体系当中加入表面活性剂，利用其在固液界面的双亲性，吸附在新生成的晶
核表面上，改变体系的粘度和颗粒的表面zeta电位，并形成双电层保护膜，晶核粒子由于表面亲水吸附层的空间位
阻作用和静电排斥作用而不再团聚，从而达到阻碍粒子进一步长大的目的。此过程的表面活性剂采用不同分子量的
聚乙二醇200、4000，按5:1复配使用，加入量为4%时效果较好。
2．    表面改性
　　在反应液相过程中改性超细硫酸钡作为一种无机填料加入到有机体系中时，存在着与有机体的相容性问题，这
直接影响硫酸钡粒子在体系中的分散效果，同时制约着制品的性能，因此需要对其进行改性处理。由于改性超细硫
酸钡粒子表面光滑，缺少活性基团，因此对超细硫酸钡粒子表面改性比较困难。传统的改性方法是将硫酸钡粉料和
改性剂在高速搅拌中充分混合，使改性剂在粒子表面包覆成膜。这种包覆效果不理想，尤其是对小粒径粉料更是如
此。本文介绍的表面处理方法是采用湿法改性，在硫酸钡的沉淀反应阶段加入分散剂、及时在颗粒表面嵌入不同表
面活性剂，分散剂可采用六偏磷酸钠，表面改性剂主要采用有机改性剂，如硬脂酸长碳链分子12-羟基硬脂酸钠、
硬脂酸偶联剂、硅烷偶联剂、聚乙烯、聚丙烯等。
3．    产品烘干
　　改性超细硫酸钡粒子形成以后，进行固液分离、洗涤去除杂质离子，然后用高速剪切搅拌机搅拌为固含量为
40%～50%的浆料，用计量泵打入压力喷雾烘干机进行干燥，这样就得到了分散性好、无团聚的改性超细硫酸钡。如
果采用常规的烘干生产工艺，如烘干转筒、盘式烘干然后雷蒙粉碎，产品仍有团聚现象。
4．    产品特性
　　未经改性处理的硫酸钡表面是亲水性的，在水中分散性好，静置后沉降。而经硬脂酸长碳链分子改性后的超细
硫酸钡由于呈现很强的疏水性而漂浮在水面上，因为12-羟基硬脂酸钠的极性端即羟极端吸附在硫酸钡颗粒表面，
而非极性端即长碳链端定向排列在表面之外，使硫酸钡颗粒表面由亲水性变成了疏水性。另一方面增加了颗粒的体
积，硫酸钡颗粒的表观密度降低，也减少了硫酸钡的沉淀作用。改性超细硫酸钡产品化学指标见表1。
　　　　　　      表1  改性超细硫酸钡产品化学指标                     %
指标项目 硫酸钡含量     水分   水溶物   铁含量  白度  吸油量/ g·(100g)-1  细度/μm
平均数据   ≥97.5    ≤0.15    ≤0.25    ≤0．001  ≥96             28            0.9～1.3
5．    结论和展望
    改性超细硫酸钡通过降低颗粒粒度的大小和改性,用于粉末涂料填充剂时可以提高涂层的耐光、抗冲击性能及涂
膜的综合性能。由于粉末涂料的市场用量很大，因此改性超细硫酸钡具有良好的市场前景，并可为企业带来可观的
经济效益。
　　作为无机物填料，改性超细硫酸钡的表面改性满足了现代有机高分子材料及高聚物基复合材料提高综合性能的
要求，有机高分子领域已成为粉体表面改性的一个重要应用领域之一。