摘要：改性培训：2025年粉体表面改性技术高级研修班将于2025年4月19日-20日在江苏南京举行，报名请关注V信公众号“粉体技术网”，涉及非金属矿粉体企业：碳酸钙，硅微粉，滑石，重晶石，硅灰石，高岭土，膨润土，白云石，石灰石，硅灰粉，云母，硅藻土，海泡石，电气石等

改性培训：2025年粉体表面改性技术高级研修班将于2025年4月19日-20日在江苏南京举行，报名请关注V信公众号“粉体技术网”，涉及非金属矿粉体企业：碳酸钙，硅微粉，滑石，重晶石，硅灰石，高岭土，膨润土，白云石，石灰石，硅灰粉，云母，硅藻土，海泡石，电气石等；功能性粉体企业：氢氧化镁，氢氧化铝，氧化铝，钛白粉，白炭黑，氧化铁红，珠光云母，导热填料，氧化锌，粉煤灰，碳化硅，玻璃微珠，纳米粉体等；药剂和设备企业；粉体填料应用企业；其他需要粉体表面改性的企业。

硫酸钡具有亲水疏油的性质，与聚合物之间存在很大的极性差异，导致在聚合物中也发生团聚，综合性能降低。为提高复合材料的性能，必须对硫酸钡进行表面改性，使其表面亲油疏水，拓宽其应用。

为方便各位同行参考了解，粉体技术网特意整理了10个沉淀硫酸钡表面改性配方，具体如下：

配方1：硬脂酸盐

改性剂：硬脂酸钠、硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸钡、硬脂酸锌。

改性方法：采用原位改性方法，首先用量筒称取预先配制好的0.5mol的氯化钡溶液100mL置于三口烧瓶中加入1.0wt%的改性剂（改性剂的用量是理论上生成超细硫酸钡质量的百分比），将溶液加热到80℃，在适当搅拌速率下使两者充分溶解。然后将相同浓度和体积的硫酸盐溶液以40d/min的速率滴加到三口烧瓶中，该反应体系中迅速生成白色沉淀，反应半小时后停止反应，用离心沉淀机将悬浮液进行离心、洗涤，将滤饼放置烘箱中烘干4个小时，得到硫酸钡产品。

测试与表征：吸油值、TG、粒度分布、沉降体积、红外光谱、SEM、XRD。

改性效果：（1）采用硬脂酸钠对超细硫酸钡改性后吸油值最小，沉降体积最大。原位改性后适宜的工艺条件：硬脂酸钠用量为0.8wt%，反应温度为80℃，反应时间为45min，反应物浓度为0.4mol/L，搅拌器转速为300r/min。得到了分散性较好，D50=390.5nm的类球形硫酸钡。改性后产品的沉降体积（7.0mL/g）比改性前的沉降体积大，表明产品表面疏水亲油。

（2）通过红外光谱分析可知，硬脂酸钠通过化学反应或物理吸附作用包裹在硫酸钡表面，使产品疏水亲油；热重分析进一步表明改性后硫酸钡表面的Ba2+与RCOO-有一定的键合作用。

配方2：十二烷基硫酸钠（SDS）

改性剂：十二烷基硫酸钠（SDS）。

改性方法：取纳米硫酸钡悬浮液加入烧杯，室温下，添加5%SDS，通过高速搅拌对纳米硫酸钡进行表面改性。经过改性操作步骤后得到悬浮液，再对其进行过滤的操作工序，然后利用加人蒸馏水的方式进行搅拌水洗操作，最后产物再经过烘干工序得到具有疏水性的碎块状纳米硫酸钡产品。

测试与表征：活化度、红外光谱仪、热重分析仪和扫描电子显微镜。

改性效果：改性时间为15min，湿法改性可以得到活化度为78.76%的粉末状疏水性纳米硫酸钡。与原位改性相比，湿法改性后的纳米硫酸钡为粉末状且活化度高，对纳米硫酸钡的改性效果更好，分散性较好。

配方3：硅烷偶联剂A174

改性剂：硅烷偶联剂A174。

改性方法：称取一定量超细硫酸钡，加入配制好的改性剂、乙醇和水的混合液，用草酸调节其pH为3～4，然后将回流冷凝管安装到三口烧瓶中，加热搅拌1h，反应完成后将其过滤、洗涤，将得到的改性硫酸钡于80℃干燥4h。

测试与表征：电导率、活化度、包覆率、粒度分布、红外光谱、SEM。

改性效果：（1）通过测电导率的方法确定硅烷A174与混合溶剂的水解条件为：硅烷A174与混合溶剂的质量比为1:8:1、水解时间为30min、pH=4。

（2）超细硫酸钡的适宜改性条件为：改性剂质量是硫酸钡质量的2%、反应时间为1h、反应温度为80℃、搅拌器转速为400r/min。改性后产品的活化度达82.83%，表面疏水，分散性良好，改性剂的包覆率为1.14%。

（3）使用硅烷A174对超细硫酸钡改性后，产品粒径从396.1nm减小到342nm，其粒度分布范围从342～531.2nm减小到295.3～458.7nm，得到了粒度分布更窄的硫酸钡颗粒。

（4）红外光谱分析结果表明，硅烷A174与硫酸钡表面发生了化学键合，反应后颗粒表面被改性剂所包覆。

（5）扫描电镜分析显示，改性前硫酸钡之间有较大的团聚体，粒度分布不均，且形貌不规整；改性后硫酸钡分散性良好，粒径也减小，形貌呈比较规整的类球形。

配方4：铝酸酯偶联（聚酰胺66）

改性剂：铝酸酯偶联剂F2。

改性方法：将硫酸钡在110~120℃的环境中干燥2h后，趁热加入高速搅拌机中，再加入1%的铝酸酯偶联剂与硫酸钡一起在（85±5）℃下高速搅拌10min后放出并紧密打包，备用。实验中需对活化硫酸钡防潮保存。

测试与表征：分散性、聚酰胺66材料性能。

改性效果：（1）与碳酸钙、滑石粉、高岭土相比，用铝酸酯活化的硫酸钡对于PA66来说是一种合适的无机填料，可以实现高含量填充；

（2）活化硫酸钡在对PA66填充的同时具有增韧作用。与弹性体增韧PA66相比，硫酸钡增韧的PA66复合材料的力学强度有所提高；

（3）活化硫酸钡与POE-g-MAH共同增韧PA66可以制得力学性能较好、尺寸稳定性高且较廉价的超韧材料。

配方5：硬脂酸、硅烷偶联剂对比（PVC）

改性剂：γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH-550）、γ-缩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：先将硫酸钡加入到100mL去离子水中，常温下快速搅拌1h后，加入一定量水解后的表面改性处理剂（KH-550、KH-560、KH-570、硬脂酸），在70℃水浴下反应2h，抽滤，反复加入去离子水充分清洗抽滤得到的固体，干燥12h，经研磨后得到改性硫酸钡。

测试与表征：接触角、红外光谱、质量损失率、PVC材料性能。

改性效果：改性硫酸钡的表面接触角显著增大，红外光谱显示有基团峰出现，质量损失率明显变大，其中SA的改性效果最佳，接触角为134.5°，质量损失率为4.65%。和添加未改性硫酸钡的PVC复合材料相比较而言，添加改性硫酸钡的PVC复合材料的拉伸性能和撕裂性能均有所增强，硬度变化不大，其中，总体上SA的表面改性效果最佳，PVC/硫酸钡复合材料的拉伸强度、撕裂强度和邵氏D硬度分别达到28.68MPa、151.03N/mm、70.2。复合材料断裂表面的扫描电子显微镜分析表明，经过改性的硫酸钡粉末在复合材料中的分散性变得更好。

配方6：硬脂酸钠、钛酸酯偶联剂对比（聚四氟乙烯）

改性剂：硬脂酸钠、钛酸酯偶联剂NDZ-101、NDZ-401。

改性方法：将填料在高速混料机中加热到90℃搅拌0.5min；在填料中分两次均匀的加入稀释过的表面处理剂，搅拌30min出料；然后对硫酸钡进行干燥，并过筛，保证填料粒度的均匀性，减少复合材料中可能出现的缺陷。为使表面处理更加均匀，在表面处理剂中加入了少量的溶剂稀释（偶联剂与无水乙醇按1:1混合）。

测试与表征：聚四氟乙烯复合材料性能。

改性效果：（1）硬脂酸钠对填料、基体间结合度的改善作用不大，而钛酸酯偶联剂的改善效果明显，且NDZ-401的处理效果略好于NDZ-101。

（2）采用钛酸酯偶联剂NDZ-401可以较好地改善填料颗粒和PTFE基体间的界面结合度，有利于提高材料性能；采用小粒径硫酸钡填充PTFE材料可有效降低材料的应力松弛率，但拉伸强度下降明显；大粒径硫酸钡的填充改性效果优于小粒径，且当其体积含量约为26%时，可获得综合性能较好的PTFE密封复合材料。

配方7：水溶性聚合物、表面活性剂、偶联剂对比

改性剂：水溶性聚合物（聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇），表面活性剂（硬脂酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、聚乙二醇-4000、吐温-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铵），偶联剂（硅烷偶联剂KH-792、硅烷偶联剂Z-6011、硅烷偶联剂Z-6030、硅烷偶联剂Z-6040、钛酸酯偶联剂UP-311W、钛酸酯偶联剂UP-801、铝酸酯偶联剂）。

改性方法：在烧杯中加入已知固含量的纳米硫酸钡的悬浮液，恒温水浴调节温度加热，然后加入改性剂，控制改性温度和时间，用高转速搅拌器对纳米硫酸钡进行湿法表面改性，改性后真空泵过滤悬浮液，水洗滤饼除去氯化钠和未反应的改性剂，烘箱干燥得到改性纳米硫酸钡。

测试与表征：FT-IR、TG-DSC、活化度、吸油值。

改性效果：（1）和没有添加改性剂对比，所有水溶性聚合物对纳米硫酸钡的改性效果都不理想，而仅有阴离子表面活性剂如硬脂酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠，和偶联剂中的钛酸酯偶联剂UP-801、铝酸酯偶联剂对纳米硫酸钡的改性有效果，经改性后纳米硫酸钡为粉末状固体，分散性好。

（2）十二烷基硫酸钠对纳米硫酸钡的改性效果最好，经过改性后纳米硫酸钡活化度达到100%，吸油值是41.70%。

（3）而对于偶联剂来说，不论水解稳定性好的硅烷偶联剂KH-792，还是水解稳定性差的硅烷偶联剂Z-6011、Z-6030、Z-6040，硫酸钡的硬聚团现象都不能得到很好的控制。钛酸酯偶联剂UP-311W实际上改性效果也不好。经钛酸酯偶联剂UP-801和铝酸酯偶联剂两种改性剂表面改性后纳米硫酸钡的活化度分别为95.76%和90.20%，改性效果均较好。

（4）纳米硫酸钡的最佳改性条件：纳米硫酸钡的粒径为25.17nm、比表面积为52.98m2/g，改性转速为5000rmp，改性温度为65℃，十二烷基硫酸钠用量为5%，改性时间为15min，可得到活化度为99.88%、吸油值为49.75%的分散性好、疏水性粉末状纳米硫酸钡。

（5）SDS改性后的纳米硫酸钡在环氧树脂应用中，与其他改性剂改性后纳米硫酸钡和SDS改性的传统硫酸钡相比，使其具有较高的透光率和耐紫外光老化性能。

配方8：硅烷、钛酸酯、铝酸酯偶联剂对比（ABS）

改性剂：硅烷偶联剂KH-550、KH-560，钛酸酯偶联剂ZJ-105、Z-131，铝酸酯偶联剂DL-411。

改性方法：在高速加热混合机中，加入改性剂对硫酸钡粉体进行改性。KH-550、KH-560、ZJ-105用乙醇稀释，Z-131、DL-411加热熔融成液体。

测试与表征：吸油值、接触角、沉降体积、ABS材料性能。

改性效果：（1）改性硫酸钡粉体的表面接触角显著增大，沉降体积变小，其中钛酸酯偶联剂（ZJ-131）和铝酸酯偶联剂（DL-411）的改性效果最佳，接触角分别为111.4℃和108.1℃，沉降体积均为1.15mL/g。

（2）相对于添加未改性硫酸钡粉体的ABS/硫酸钡复合材料，添加改性硫酸钡粉体的ABS/硫酸钡复合材料的密度和简支梁缺口冲击强度变化不大，MFR、弯曲强度和拉伸强度均有所提高，其中，铝酸酯偶联剂（DL–411）的综合改性效果最佳，ABS/硫酸钡复合材料的弯曲强度、拉伸强度、简支梁缺口冲击强度和MFR分别达到68.86MPa，37.43MPa，17.41kJ/m2和8.73g/（10min）。

（3）扫描电子显微镜观测结果表明，改性硫酸钡粉体在ABS中的分散性变好。

配方9：棕榈酸钠、十二烷基磺酸钠、硬脂酸钠（对比+复配）

改性剂：棕榈酸钠、十二烷基磺酸钠、硬脂酸钠。

改性方法：（1）原位改性：将预先处理过的一定浓度的钡盐溶液置于烧杯内，加入一定量的改性剂，将溶液加热到所需温度，在低速搅拌下使两者充分络合。将一定浓度和体积的硫酸盐溶液以一定的速率滴加到烧杯中。滴加完毕后继续反应30min，反应停止后，趁热将悬浮液过滤、洗涤，将滤饼放在干燥箱内烘干4小时，研磨过筛后得到产品待测。

（2）表面改性：按一定固液比配置硫酸钡悬浮液，置于烧杯内，用铁架台将其固定在恒温槽中加热到一定温度，以一定速度搅拌30min。然后将一定量的改性剂加入到悬浮液中继续搅拌60min后，反应停止后，趁热将悬浮液抽滤、洗涤，将滤饼放在干燥箱内烘干4小时，研磨过筛后得到产品待测。

测试与表征：接触角、活化度、白度、耐热性。

改性效果：（1）选用棕榈酸钠和十二烷基磺酸钠及其与硬脂酸钠复合作为改性剂，采用表面改性方法制备疏水硫酸钡。用棕榈酸钠对硫酸钡产品进行表面改性，当棕榈酸钠加入量1.5wt%、反应温度60℃，产品活化度能达到99.90%；用硬脂酸钠替代30%的棕榈酸钠时，产品的活化度为99.89%，且其产品的耐热性较单一改性剂改性的产品得到了提高。用十二烷基磺酸钠对硫酸钡产品进行表面改性，加入量1.0wt%、反应温度80℃、反应时间80min、搅拌速度500r/min，产品的活化度为99.33%。十二烷基磺酸钠/硬脂酸钠复合最佳替代比为10%，产品的活化度为99.78%，改性后产品的耐热温度较单一改性剂改性提高了20℃。

（2）选用棕榈酸钠、十二烷基磺酸钠及其与硬脂酸钠复合作为改性剂，原位制备疏水硫酸钡。当棕榈酸钠加入量1.0wt%，产品活化度达到99.80%，用硬脂酸钠替代30%的棕榈酸钠时，产品的活化度为99.81%，产品的耐热性提高了20℃。

配方10：棕榈酸钠、硬脂酸钠复配

改性剂：棕榈酸钠、棕榈酸钠/硬脂酸钠。

改性方法：向烧杯中加入固液比1:6的硫酸钡悬浊液，固定在一定温度的恒温槽中，在一定的转速下进行搅拌，加入一定量的改性剂并搅拌50min，趁热过滤硫酸钡悬浮液，干燥，研磨，筛分得到改性产品。

测试与表征：活化度、粒度、FT-IR、白度、接触角。

改性效果：（1）用棕榈酸钠对硫酸钡产品进行表面改性，改性后产品疏水亲油，当棕榈酸质量分数为1.5%，反应温度为60℃，产品活化度能达到99.90%。而用棕榈酸钠时质量分数为2.5%，改性温度为75℃。因此，棕榈酸的制备工艺简单，价格便宜，且此改性工艺更加节能、环保。

（2）用硬脂酸钠替代30%的棕榈酸钠时，产品的活化度为99.89%，且其产品的耐热性较单一改性剂改性的产品得到了提高。这是由于复合改性剂之间的交互作用，降低了各组分之间的分离程度，相容性增强，使其耐热性能增强。

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来源：中国粉体技术网