硫酸鋇具有親水疏油的性質(zhì)，與聚合物之間存在很大的極性差異，導(dǎo)致在聚合物中也發(fā)生團(tuán)聚，綜合性能降低。為提高復(fù)合材料的性能，必須對硫酸鋇進(jìn)行表面改性，使其表面親油疏水，拓寬其應(yīng)用。
為方便各位同行參考了解，粉體技術(shù)網(wǎng)特意整理了10個沉淀硫酸鋇表面改性配方，具體如下：
配方1：硬脂酸鹽
配方2：十二烷基硫酸鈉（SDS）
配方3：硅烷偶聯(lián)劑A174
配方4：鋁酸酯偶聯(lián)（聚酰胺66）
配方5：硬脂酸、硅烷偶聯(lián)劑對比（PVC）
配方6：硬脂酸鈉、鈦酸酯偶聯(lián)劑對比（聚四氟乙烯）
配方7：水溶性聚合物、表面活性劑、偶聯(lián)劑對比
配方8：硅烷、鈦酸酯、鋁酸酯偶聯(lián)劑對比（ABS）
配方9：棕櫚酸鈉、十二烷基磺酸鈉、硬脂酸鈉（對比+復(fù)配）
配方10：棕櫚酸鈉、硬脂酸鈉復(fù)配
配方1：硬脂酸鹽
改性劑：硬脂酸鈉、硬脂酸鈣、硬脂酸鎂、硬脂酸鋇、硬脂酸鋅。
改性方法：采用原位改性方法，首先用量筒稱取預(yù)先配制好的0.5mol的氯化鋇溶液100mL置于三口燒瓶中加入1.0wt%的改性劑（改性劑的用量是理論上生成超細(xì)硫酸鋇質(zhì)量的百分比），將溶液加熱到80℃，在適當(dāng)攪拌速率下使兩者充分溶解。然后將相同濃度和體積的硫酸鹽溶液以40d/min的速率滴加到三口燒瓶中，該反應(yīng)體系中迅速生成白色沉淀，反應(yīng)半小時(shí)后停止反應(yīng)，用離心沉淀機(jī)將懸浮液進(jìn)行離心、洗滌，將濾餅放置烘箱中烘干4個小時(shí)，得到硫酸鋇產(chǎn)品。
測試與表征：吸油值、TG、粒度分布、沉降體積、紅外光譜、SEM、XRD。
改性效果：（1）采用硬脂酸鈉對超細(xì)硫酸鋇改性后吸油值最小，沉降體積最大。原位改性后適宜的工藝條件：硬脂酸鈉用量為0.8wt%，反應(yīng)溫度為80℃，反應(yīng)時(shí)間為45min，反應(yīng)物濃度為0.4mol/L，攪拌器轉(zhuǎn)速為300r/min。得到了分散性較好，D50=390.5nm的類球形硫酸鋇。改性后產(chǎn)品的沉降體積（7.0mL/g）比改性前的沉降體積大，表明產(chǎn)品表面疏水親油。
（2）通過紅外光譜分析可知，硬脂酸鈉通過化學(xué)反應(yīng)或物理吸附作用包裹在硫酸鋇表面，使產(chǎn)品疏水親油；熱重分析進(jìn)一步表明改性后硫酸鋇表面的Ba2+與RCOO-有一定的鍵合作用。
配方2：十二烷基硫酸鈉（SDS）
改性劑：十二烷基硫酸鈉（SDS）
改性方法：取納米硫酸鋇懸浮液加入燒杯，室溫下，添加5%SDS，通過高速攪拌對納米硫酸鋇進(jìn)行表面改性。經(jīng)過改性操作步驟后得到懸浮液，再對其進(jìn)行過濾的操作工序，然后利用加人蒸餾水的方式進(jìn)行攪拌水洗操作，最后產(chǎn)物再經(jīng)過烘干工序得到具有疏水性的碎塊狀納米硫酸鋇產(chǎn)品。
測試與表征：活化度、紅外光譜儀、熱重分析儀和掃描電子顯微鏡。
改性效果：改性轉(zhuǎn)速為7000pm、改性時(shí)間為15min，濕法改性可以得到活化度為78.76%的粉末狀疏水性納米硫酸鋇。與原位改性相比，濕法改性后的納米硫酸鋇為粉末狀且活化度高，對納米硫酸鋇的改性效果更好，分散性較好。
配方3：硅烷偶聯(lián)劑A174
改性劑：硅烷偶聯(lián)劑A174。
改性方法：稱取一定量超細(xì)硫酸鋇，加入配制好的改性劑、乙醇和水的混合液，用草酸調(diào)節(jié)其pH為3～4，然后將回流冷凝管安裝到三口燒瓶中，加熱攪拌1h，反應(yīng)完成后將其過濾、洗滌，將得到的改性硫酸鋇于80℃干燥4h。
測試與表征：電導(dǎo)率、活化度、包覆率、粒度分布、紅外光譜、SEM。
改性效果：（1）通過測電導(dǎo)率的方法確定硅烷A174與混合溶劑的水解條件為：硅烷A174與混合溶劑的質(zhì)量比為1:8:1、水解時(shí)間為30min、pH=4。
?。?）超細(xì)硫酸鋇的適宜改性條件為：改性劑質(zhì)量是硫酸鋇質(zhì)量的2%、反應(yīng)時(shí)間為1h、反應(yīng)溫度為80℃、攪拌器轉(zhuǎn)速為400r/min。改性后產(chǎn)品的活化度達(dá)82.83%，表面疏水，分散性良好，改性劑的包覆率為1.14%。
?。?）使用硅烷A174對超細(xì)硫酸鋇改性后，產(chǎn)品粒徑從396.1nm減小到342nm，其粒度分布范圍從342～531.2nm減小到295.3～458.7nm，得到了粒度分布更窄的硫酸鋇顆粒。
（4）紅外光譜分析結(jié)果表明，硅烷A174與硫酸鋇表面發(fā)生了化學(xué)鍵合，反應(yīng)后顆粒表面被改性劑所包覆。
?。?）掃描電鏡分析顯示，改性前硫酸鋇之間有較大的團(tuán)聚體，粒度分布不均，且形貌不規(guī)整；改性后硫酸鋇分散性良好，粒徑也減小，形貌呈比較規(guī)整的類球形。
配方4：鋁酸酯偶聯(lián)（聚酰胺66）
改性劑：鋁酸酯偶聯(lián)劑F2。
改性方法：將硫酸鋇在110~120℃的環(huán)境中干燥2h后，趁熱加入高速攪拌機(jī)中，再加入1%的鋁酸酯偶聯(lián)劑與硫酸鋇一起在（85±5）℃下高速攪拌10min后放出并緊密打包，備用。實(shí)驗(yàn)中需對活化硫酸鋇防潮保存。
測試與表征：分散性、聚酰胺66材料性能。
改性效果：（1）與碳酸鈣、滑石粉、高嶺土相比，用鋁酸酯活化的硫酸鋇對于PA66來說是一種合適的無機(jī)填料，可以實(shí)現(xiàn)高含量填充；
?。?）活化硫酸鋇在對PA66填充的同時(shí)具有增韌作用。與彈性體增韌PA66相比，硫酸鋇增韌的PA66復(fù)合材料的力學(xué)強(qiáng)度有所提高；
?。?）活化硫酸鋇與POE-g-MAH共同增韌PA66可以制得力學(xué)性能較好、尺寸穩(wěn)定性高且較廉價(jià)的超韌材料。
配方5：硬脂酸、硅烷偶聯(lián)劑對比（PVC）
改性劑：γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH-550）、γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（KH-560）、γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷（KH-570）、硬脂酸（SA）。
改性方法：先將硫酸鋇加入到100mL去離子水中，常溫下快速攪拌1h后，加入一定量水解后的表面改性處理劑（KH-550、KH-560、KH-570、硬脂酸），在70℃水浴下反應(yīng)2h，抽濾，反復(fù)加入去離子水充分清洗抽濾得到的固體，干燥12h，經(jīng)研磨后得到改性硫酸鋇。
測試與表征：接觸角、紅外光譜、質(zhì)量損失率、PVC材料性能。
改性效果：改性硫酸鋇的表面接觸角顯著增大，紅外光譜顯示有基團(tuán)峰出現(xiàn)，質(zhì)量損失率明顯變大，其中SA的改性效果最佳，接觸角為134.5°，質(zhì)量損失率為4.65%。和添加未改性硫酸鋇的PVC復(fù)合材料相比較而言，添加改性硫酸鋇的PVC復(fù)合材料的拉伸性能和撕裂性能均有所增強(qiáng)，硬度變化不大，其中，總體上SA的表面改性效果最佳，PVC/硫酸鋇復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度和邵氏D硬度分別達(dá)到28.68MPa、151.03N/mm、70.2。復(fù)合材料斷裂表面的掃描電子顯微鏡分析表明，經(jīng)過改性的硫酸鋇粉末在復(fù)合材料中的分散性變得更好。
配方6：硬脂酸鈉、鈦酸酯偶聯(lián)劑對比（聚四氟乙烯）
改性劑：硬脂酸鈉、鈦酸酯偶聯(lián)劑NDZ-101、NDZ-401。
改性方法：將填料在高速混料機(jī)中加熱到90℃攪拌0.5min；在填料中分兩次均勻的加入稀釋過的表面處理劑，攪拌30min出料；然后對硫酸鋇進(jìn)行干燥，并過篩，保證填料粒度的均勻性，減少復(fù)合材料中可能出現(xiàn)的缺陷。為使表面處理更加均勻，在表面處理劑中加入了少量的溶劑稀釋（偶聯(lián)劑與無水乙醇按1:1混合）。
測試與表征：聚四氟乙烯復(fù)合材料性能。
改性效果：（1）硬脂酸鈉對填料、基體間結(jié)合度的改善作用不大，而鈦酸酯偶聯(lián)劑的改善效果明顯，且NDZ-401的處理效果略好于NDZ-101。
?。?）采用鈦酸酯偶聯(lián)劑NDZ-401可以較好地改善填料顆粒和PTFE基體間的界面結(jié)合度，有利于提高材料性能；采用小粒徑硫酸鋇填充PTFE材料可有效降低材料的應(yīng)力松弛率，但拉伸強(qiáng)度下降明顯；大粒徑硫酸鋇的填充改性效果優(yōu)于小粒徑，且當(dāng)其體積含量約為26%時(shí)，可獲得綜合性能較好的PTFE密封復(fù)合材料。
配方7：水溶性聚合物、表面活性劑、偶聯(lián)劑對比
改性劑：水溶性聚合物（聚丙烯酸鈉、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇），表面活性劑（硬脂酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、聚乙二醇-4000、吐溫-80、月桂醇聚氧乙烯醚、烯丙醇聚氧乙烯醚、十六烷基三甲基溴化銨），偶聯(lián)劑（硅烷偶聯(lián)劑KH-792、硅烷偶聯(lián)劑Z-6011、硅烷偶聯(lián)劑Z-6030、硅烷偶聯(lián)劑Z-6040、鈦酸酯偶聯(lián)劑UP-311W、鈦酸酯偶聯(lián)劑UP-801、鋁酸酯偶聯(lián)劑）。
改性方法：在燒杯中加入已知固含量的納米硫酸鋇的懸浮液，恒溫水浴調(diào)節(jié)溫度加熱，然后加入改性劑，控制改性溫度和時(shí)間，用高轉(zhuǎn)速攪拌器對納米硫酸鋇進(jìn)行濕法表面改性，改性后真空泵過濾懸浮液，水洗濾餅除去氯化鈉和未反應(yīng)的改性劑，烘箱干燥得到改性納米硫酸鋇。
測試與表征：FT-IR、TG-DSC、活化度、吸油值。
改性效果：（1）和沒有添加改性劑對比，所有水溶性聚合物對納米硫酸鋇的改性效果都不理想，而僅有陰離子表面活性劑如硬脂酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉，和偶聯(lián)劑中的鈦酸酯偶聯(lián)劑UP-801、鋁酸酯偶聯(lián)劑對納米硫酸鋇的改性有效果，經(jīng)改性后納米硫酸鋇為粉末狀固體，分散性好。
?。?）十二烷基硫酸鈉對納米硫酸鋇的改性效果最好，經(jīng)過改性后納米硫酸鋇活化度達(dá)到100%，吸油值是41.70%。
（3）而對于偶聯(lián)劑來說，不論水解穩(wěn)定性好的硅烷偶聯(lián)劑KH-792，還是水解穩(wěn)定性差的硅烷偶聯(lián)劑Z-6011、Z-6030、Z-6040，硫酸鋇的硬聚團(tuán)現(xiàn)象都不能得到很好的控制。鈦酸酯偶聯(lián)劑UP-311W實(shí)際上改性效果也不好。經(jīng)鈦酸酯偶聯(lián)劑UP-801和鋁酸酯偶聯(lián)劑兩種改性劑表面改性后納米硫酸鋇的活化度分別為95.76%和90.20%，改性效果均較好。
（4）納米硫酸鋇的最佳改性條件：納米硫酸鋇的粒徑為25.17nm、比表面積為52.98m2/g，改性轉(zhuǎn)速為5000rmp，改性溫度為65℃，十二烷基硫酸鈉用量為5%，改性時(shí)間為15min，可得到活化度為99.88%、吸油值為49.75%的分散性好、疏水性粉末狀納米硫酸鋇。
?。?）SDS改性后的納米硫酸鋇在環(huán)氧樹脂應(yīng)用中，與其他改性劑改性后納米硫酸鋇和SDS改性的傳統(tǒng)硫酸鋇相比，使其具有較高的透光率和耐紫外光老化性能。
配方8：硅烷、鈦酸酯、鋁酸酯偶聯(lián)劑對比（ABS）
改性劑：硅烷偶聯(lián)劑KH-550、KH-560，鈦酸酯偶聯(lián)劑ZJ-105、Z-131，鋁酸酯偶聯(lián)劑DL-411。
改性方法：在高速加熱混合機(jī)中，加入改性劑對硫酸鋇粉體進(jìn)行改性。KH-550、KH-560、ZJ-105用乙醇稀釋，Z-131、DL-411加熱熔融成液體。
測試與表征：吸油值、接觸角、沉降體積、ABS材料性能。
改性效果：（1）改性硫酸鋇粉體的表面接觸角顯著增大，沉降體積變小，其中鈦酸酯偶聯(lián)劑（ZJ-131）和鋁酸酯偶聯(lián)劑（DL-411）的改性效果最佳，接觸角分別為111.4℃和108.1℃，沉降體積均為1.15mL/g。
?。?）相對于添加未改性硫酸鋇粉體的ABS/硫酸鋇復(fù)合材料，添加改性硫酸鋇粉體的ABS/硫酸鋇復(fù)合材料的密度和簡支梁缺口沖擊強(qiáng)度變化不大，MFR、彎曲強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度均有所提高，其中，鋁酸酯偶聯(lián)劑（DL–411）的綜合改性效果最佳，ABS/硫酸鋇復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、簡支梁缺口沖擊強(qiáng)度和MFR分別達(dá)到68.86MPa，37.43MPa，17.41kJ/m2和8.73g/（10min）。
?。?）掃描電子顯微鏡觀測結(jié)果表明，改性硫酸鋇粉體在ABS中的分散性變好。
配方9：棕櫚酸鈉、十二烷基磺酸鈉、硬脂酸鈉（對比+復(fù)配）
改性劑：棕櫚酸鈉、十二烷基磺酸鈉、硬脂酸鈉。
改性方法：（1）原位改性：將預(yù)先處理過的一定濃度的鋇鹽溶液置于燒杯內(nèi)，加入一定量的改性劑，將溶液加熱到所需溫度，在低速攪拌下使兩者充分絡(luò)合。將一定濃度和體積的硫酸鹽溶液以一定的速率滴加到燒杯中。滴加完畢后繼續(xù)反應(yīng)30min，反應(yīng)停止后，趁熱將懸浮液過濾、洗滌，將濾餅放在干燥箱內(nèi)烘干4小時(shí)，研磨過篩后得到產(chǎn)品待測。
?。?）表面改性：按一定固液比配置硫酸鋇懸浮液，置于燒杯內(nèi)，用鐵架臺將其固定在恒溫槽中加熱到一定溫度，以一定速度攪拌30min。然后將一定量的改性劑加入到懸浮液中繼續(xù)攪拌60min后，反應(yīng)停止后，趁熱將懸浮液抽濾、洗滌，將濾餅放在干燥箱內(nèi)烘干4小時(shí)，研磨過篩后得到產(chǎn)品待測。
測試與表征：接觸角、活化度、白度、耐熱性。
改性效果：（1）選用棕櫚酸鈉和十二烷基磺酸鈉及其與硬脂酸鈉復(fù)合作為改性劑，采用表面改性方法制備疏水硫酸鋇。用棕櫚酸鈉對硫酸鋇產(chǎn)品進(jìn)行表面改性，當(dāng)棕櫚酸鈉加入量1.5wt%、反應(yīng)溫度60℃，產(chǎn)品活化度能達(dá)到99.90%；用硬脂酸鈉替代30%的棕櫚酸鈉時(shí)，產(chǎn)品的活化度為99.89%，且其產(chǎn)品的耐熱性較單一改性劑改性的產(chǎn)品得到了提高。用十二烷基磺酸鈉對硫酸鋇產(chǎn)品進(jìn)行表面改性，加入量1.0wt%、反應(yīng)溫度80℃、反應(yīng)時(shí)間80min、攪拌速度500r/min，產(chǎn)品的活化度為99.33%。十二烷基磺酸鈉/硬脂酸鈉復(fù)合最佳替代比為10%，產(chǎn)品的活化度為99.78%，改性后產(chǎn)品的耐熱溫度較單一改性劑改性提高了20℃。
?。?）選用棕櫚酸鈉、十二烷基磺酸鈉及其與硬脂酸鈉復(fù)合作為改性劑，原位制備疏水硫酸鋇。當(dāng)棕櫚酸鈉加入量1.0wt%，產(chǎn)品活化度達(dá)到99.80%，用硬脂酸鈉替代30%的棕櫚酸鈉時(shí)，產(chǎn)品的活化度為99.81%，產(chǎn)品的耐熱性提高了20℃。
配方10：棕櫚酸鈉、硬脂酸鈉復(fù)配
改性劑：棕櫚酸鈉、棕櫚酸鈉/硬脂酸鈉。
改性方法：向燒杯中加入固液比1:6的硫酸鋇懸濁液，固定在一定溫度的恒溫槽中，在一定的轉(zhuǎn)速下進(jìn)行攪拌，加入一定量的改性劑并攪拌50min，趁熱過濾硫酸鋇懸浮液，干燥，研磨，篩分得到改性產(chǎn)品。
測試與表征：活化度、粒度、FT-IR、白度、接觸角。
改性效果：（1）用棕櫚酸鈉對硫酸鋇產(chǎn)品進(jìn)行表面改性，改性后產(chǎn)品疏水親油，當(dāng)棕櫚酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%，反應(yīng)溫度為60℃，產(chǎn)品活化度能達(dá)到99.90%。而用棕櫚酸鈉時(shí)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%，改性溫度為75℃。因此，棕櫚酸的制備工藝簡單，價(jià)格便宜，且此改性工藝更加節(jié)能、環(huán)保。
?。?）用硬脂酸鈉替代30%的棕櫚酸鈉時(shí)，產(chǎn)品的活化度為99.89%，且其產(chǎn)品的耐熱性較單一改性劑改性的產(chǎn)品得到了提高。這是由于復(fù)合改性劑之間的交互作用，降低了各組分之間的分離程度，相容性增強(qiáng)，使其耐熱性能增強(qiáng)。
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