硫酸鋇作為體質顔料廣泛應用于塗料領域，對提高塗膜的厚度、耐磨性、耐水性、耐熱性、表面硬度、耐沖擊性等至關重要。另外，硫酸鋇在波長300-400μm範圍内有很高的反射性，可以保護漆膜免遭光老化，是一種有效而廉價的白色無機光穩定劑，可替代10%-25%的钛白粉。

硫酸鋇經超細化（粒度為0.1-1μm）和表面改性處理後，一次粒子平均粒徑小，粒度分布範圍窄，分散性好，吸油量低，産品穩定性、耐候性、抗沉澱性和濕潤性均有較大提高，硫酸鋇近年來成為塗料行業關注的重點。

超細硫酸鋇質量指标對比

1.超細硫酸鋇有哪些制備方法？

（1）沉澱法

一般超細粒子用沉澱法制備是由兩個過程構成：一是核的形成過程，稱為成核過程；二是核的長大過程，稱為生長過程，當成核速率小于生長速率時，有利于形成大而少的粗粒子，當成核速率大于生長速率時，有利于形成超細粒子。

硫酸鋇在常溫下難溶于水，但易溶于質量份數為98%以上的濃硫酸。将重晶石粉溶解于質量分數為98.07%的濃硫酸中，進行攪拌溶解，在溫度不超過50℃，硫酸鋇過飽和度大于1.1×10^-3g/L，可保證成核速率大于生長速率，反應完畢後傾出清液，向其中滴加一定的蒸餾水，使硫酸鋇析出，然後進行離心沉澱。用質量分數為5%的氫氧化鈉洗滌2次，水洗3次，在80℃條件下噴霧幹燥，可得到達到要求的超細硫酸鋇。

（2）分散劑液體噴霧法

分散劑液體噴霧法是在約0.1mol/L的BaCl₂溶液中加入一定量的分散劑（如聚氧化乙烯十二烷胺），以1500-2000r/min速度攪拌，同時以150-100mL/h的速度噴霧約0.2mol/L的Na₂SO₄，使其充分反應，反應完畢後離心，水洗數次，幹燥，可得到粒度<150nm的顆粒占93.4%以上的超細硫酸鋇。

（3）表面活性劑法

該方法是用表面活性劑卵磷脂（PC）與水形成有序體系中可制備超細硫酸鋇。卵磷酸是一種兩性分子，其分子具有親水性頭部和疏水性鍊尾部，當它的濃度超過膠束濃度（CMC，1.6×10^-3mol/L）時，在水中可形成有序的分子排列，而這種有序具有隔室化作用形成納米空間。

在此微小隔室中使符合化學劑量的鋇鹽水溶液（考慮到氫氧化鋇與硫酸反應的副産物是水，故最好采用氫氧化鋇）和硫酸鹽水溶液反應，并用超聲波将反應後的乳濁液分散，再用SDS洗去的卵磷脂、水洗、過濾，pH調至6，可得到超細硫酸鋇顆粒。

由于硫酸鋇微粒帶負電荷，若防止硫酸鋇微粒團聚，可在懸浮液中加入反絮凝劑，如枸橼酸鈉等。

（4）氣流式粉碎

該方法是利用氣流式粉碎機在高速氣流作用下，硫酸鋇顆粒本身之間的撞擊、氣流對BaSO₄顆粒的沖擊、剪切、摩擦等作用以及BaSO₄顆粒與其它部件的沖擊、剪切、摩擦作用而使物料粉碎。

（5）高速旋轉撞擊式粉碎機

這類型的粉碎主要是利用高速旋轉的部件産生強大的沖擊力、剪切力、摩擦力而使BaSO₄顆粒粉碎，如配以合适的分級裝置并進行循環粉碎，則可獲得理想的BaSO₄超細粉。

（6）其它制備法

其它可用于制備超細顆粒的方法還有物理氣相沉積（PVD）法、化學氣相沉澱（CVD）法、微乳液法、等離子體噴霧法、固相合成法、微反應器法、陰離子交換法等。

2.超細硫酸鋇如何進行表面改性？

無機礦物填料的表面改性滿足了現代有機高分子材料及高聚物基複合材料提高綜合性能的要求，已成為粉體表面改性的一個重要領域之一。

改性後的硫酸鋇可使它的表面自由能大大降低，表面接觸角增大，用于粉末塗料後可提高塗膜的綜合性能，價格也比未改性的硫酸鋇高2~4倍。

對硫酸鋇超細粉的表面改性一般用化學沉澱或物理-化學吸附的方法，在其表面形成一層或多層無機物膜、低分子量有機物膜、聚合物膜或無機-有機複合物膜。從而調節超細硫酸鋇表面的酸堿平衡和表面疏水性，降低填料顆粒間的附聚力，提高其在塗料中的分散性和穩定性。

（1）機械化學改性

機械化學改性是利用超細粉碎及其它強烈機械作用的過程有目的地對粉體表面進行激活，在一定程度上改變顆粒表面的晶體結構，溶解性能（表面無定形化）化學吸附和反應活性（增加表面的活性點或活性基因）等。

顯然，僅僅依靠機械激活作用進行表面處理目前還難以滿足BaSO₄在塗料中應用的表面物理化學性質的要求。但是機械化學作用激活了顆粒表面，可以提高BaSO₄與其它有機物作用活性，新生表面上産生的遊離基或離子可以引發苯乙烯、烯烴類進行聚合，形成聚合物接枝的填料。

另外，還可以在BaSO₄粉碎過程中添加一種無機物或金屬粉體，使BaSO₄核心材料表面包覆金屬粉或另一種無機粉體，可以大大提高BaSO₄在塗料中的性能。

（2）化學沉積法

該方法主要是利用沉澱反應，加入改性劑或沉澱劑，在适當的pH和溫度下，使無機改性劑以氫氧化物或水合氧化物的形式均勻沉澱，在BaSO₄表面形成一層（或多層）包覆層，然後經洗滌、脫水、幹燥、焙燒等工序将該包覆層牢固地固定在BaSO₄表面，從而達到BaSO₄粉體表面改性的目的。

另外一種方法是将分子量幾百到幾千的低聚物交聯劑或催化劑溶解或分散在一定溶劑中，再加入BaSO₄超細粉、攪拌、加熱、保持一定時間也可獲得填料表面的包覆。

（3）膠囊化改性

膠囊化改性是在BaSO₄顆粒表面上覆蓋均質而且有一定厚度的薄膜的一種表面改性方法。粉體的膠囊化改性指的是微小顆粒膠囊化。這種微小膠囊一般是1到幾百納米的微小殼體，這種殼體的壁膜（外殼，皮膜，保護膜）通常是連續又堅固的薄膜（其厚度為幾分之一納米至幾納米）。微小膠囊化是制備無機-有機複合膠粒的一種重要改性方法。

（4）其他表面改性方法

高能改性：利用紫外線、紅外線、電暈放電和等離子體照射等方法進行表面處理。但高能改性由于技術複雜，成本較高，目前還很少用于對工業用BaO₄的改性。

酸堿處理也是一種表面輔助處理方法。通過酸堿處理可以改善粉體表面（或界面）的吸附和反應活性。此外還有化學氣相沉積法（CVD）和物理氣相沉積（PVD）等方法。

（5）表面改性劑

偶聯劑是具有兩性結構的物質，按其化學結構可分為矽烷類、钛酸酯類、锆鋁酸鹽及絡合物等幾種，其分子中的一部分基團可與粉體表面的各種官能團反應，形成強有力的化學鍵，另一部分基團可與有機高聚物發生某些化學反應或物理纏繞，從而将兩種性質差異很大的材料牢固地結合起來，使塗料中的BaSO₄與有機高聚物分子之間産生具有特殊功能的“分子橋”，這些鍵是可以水解的，但也可以重新組合，因此提供了有機/無機界面間使應力松弛的方法，其結果：塗層的附着力和耐久性得到了改善。用它改性後的BaSO₄填料可增強粉末塗料的抗震、抗沖擊強度、柔韌性和撓曲強度等性能。

表面活性劑包括陽離子、陰離子和非離子型。如高級脂肪酸及其鹽、醇類、胺類及酯類等表面活性劑是主要的表面改性劑。其分子端為長鍊烷基，結構與聚合物分子結構相近，因而和聚烯烴等有機聚合物有一定的相容性。分子另一端為羧基、醚基、氨基等極性基因，可與BaSO₄表面發生物理化學吸附或化學反應。覆蓋了BaSO₄表面，達到改性目的。

超分散劑是一類新型的聚合物分散助劑，主要用于提高BaSO₄在塗料中的分散度。聚合物分散劑主要是通過一種空間穩定化的機制來實現的。它受到熱函及熵因素的影響。它的分散作用是通過聚合物鍊段的一端或兩端錨定在顆粒表面上，形成空間穩定化屏障，使超細顆粒間分散均勻。可用來錨定聚合物鍊于粉體表面的國外專利包括胺類、铵和季胺基因、羧基、磺酸基、磷酸基及其鹽類、酸式磷酸鹽和鹽酸酯類基團。

高分子有機矽是以矽氧鍵鍊（Si-O-Si）為骨架，矽原子上接有機基團的一類聚合物。其無機骨架有很高的結構穩定性和使有機側基呈低表面取向的柔曲性，覆蓋于骨架外的有機基團則決定了其分子的表面活動和其它功能，将其用于BaSO₄類無機填料的表面改性，可防止環氧類粉末塗料結塊。

3.超細硫酸鋇在塗料中的應用特性

超細硫酸鋇許多性能指标（如比重、白度、吸油量、折射率、粒度等）與钛白接近，并且有較好的分散性和适宜的粒徑分布範圍。為了使钛白有效地發揮其遮蓋性能，在钛白中加入适量超細硫酸鋇可控制钛白粒子之間距離，防止發生光學上的絮凝現象，從而達到減少钛白用量而不影響産品遮蓋力的目的，且成品的光澤、耐候性、耐酸堿等指标還有所提高。

（1）在底漆中的應用

超細硫酸鋇比表面積大，具有較佳的粒徑分布範圍，應用于底漆中隻需較少的粘結料即可使産品有較好的施塗性和流變性。用于汽車底漆，即使添加較多的超細硫酸鋇也能獲得光滑和稠密的塗層。

（2）在面漆中的應用

超細硫酸鋇是一種惰性填充劑，耐候性好，用作面漆的填充劑，即使暴露在被侵害的環境中，也能起到長期保護作用。由于該産品具有光澤好、粒徑小等特點，能夠提高漆料的流動性、表面光滑性、硬度和色彩的穩定性。

（3）在乳化漆中應用

由于超細硫酸鋇所具有的優良特性，可用于高光澤和絲光紋理漆以及“防酸”乳化漆。該漆種即使暴露在工業區大氣層中也能起到防腐作用。

（4）在木器、裝飾漆中應用

超細硫酸鋇具有粒徑小和低吸收光特點，特别适用于做木器裝飾的表面漆、清漆和天然漆液的體質填充劑。制出的産品用于木器裝飾，光澤度好，且有化學防腐性和耐候性。

（5）在粉末塗料中應用

超細硫酸鋇具有填充量大、光亮度好、流平性好、保光性強以及與所有的色料有校好兼容性等特點，是粉末塗料最理想的填充劑。

近年來，随着塗料行業的快速發展，其對硫酸鋇的需求量越來越大，質量要求也越來越嚴格和多樣化，市場産品也傾向于功能化、精細化。

我國雖然是重晶石儲量大國和産量大國，但是随着行業産量占世界的比重越來越大，行業的技術卻沒有跟上來。因此，我國重晶石粉行業應加大對高端産品的技術、人才投入，提高生産運營質量，加強對高端産品（如精細鋇化工産品）的技術研發，培養深加工技術（提純、超細、改性、複合）人才，才能加快行業轉型升級，實現優質資源經濟效益最大化。

來源：粉體技術網