CN101363136B - 六钛酸钠晶须的合成方法 - Google Patents

六钛酸钠晶须的合成方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101363136B
CN101363136B CN2007100447759A CN200710044775A CN101363136B CN 101363136 B CN101363136 B CN 101363136B CN 2007100447759 A CN2007100447759 A CN 2007100447759A CN 200710044775 A CN200710044775 A CN 200710044775A CN 101363136 B CN101363136 B CN 101363136B
Authority
CN
China
Prior art keywords
sodium
water
quenching
whisker
mentioned
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN2007100447759A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101363136A (zh
Inventor
黄继芬
岳双霞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nantong whisker Ceramic Manufacturing Co., Ltd
SHANGHAI JINGXU COMPOSITE MATERIAL Co.,Ltd.
Original Assignee
SHANGHAI JINGXU COMPOSITE MATERIAL CO Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SHANGHAI JINGXU COMPOSITE MATERIAL CO Ltd filed Critical SHANGHAI JINGXU COMPOSITE MATERIAL CO Ltd
Priority to CN2007100447759A priority Critical patent/CN101363136B/zh
Publication of CN101363136A publication Critical patent/CN101363136A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101363136B publication Critical patent/CN101363136B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

本发明公开了一种六钛酸钠晶须的制造方法。该方法采用熔融骤冷法工艺进行合成，工艺流程简易可行。先将含钛原料、含钠原料和助熔剂混料机混和，进入坩锅，坩锅固定到高温炉上烧结，倾斜高温炉，让熔融体均匀流出，进到底部有冷水和水雾的专用骤冷设备上爆炸冷却，再在酸性溶液中溶出部分钠离子，经过滤、洗涤、浸泡表面活性剂，再进行重结晶烧结，即可得到成品。重结晶过程无结块和团聚现象。整个过程无污染。应用本发明工艺合成方法得到的六钛酸钠晶须平均长度5～50微米，平均直径0.5～3微米，收率大于95％，热导率低，红外线反射率高，而且成本较低。

Description

六钛酸钠晶须的合成方法
技术领域
本发明属于一种无机盐晶须的制造方法，特别涉及六钛酸钠晶须的制造方法。
背景技术
在六钛酸钠晶须的合成上，主要有水热法，即高温高压下的水热合成。烧结法也可以合成六钛酸钠晶须，但分离极为困难，几乎分不开。钛酸钠纳米管的合成方法，对原料的要求极高，条件也十分苛刻，难以实现产业化，而且成本也很高，用户难以接受。
现有技术中，中国专利申请200610029749.4号公开了一种生产六钛酸钠晶须的方法，将含钛原料、含钠原料和助熔剂混和，进入高温容器中进行烧结，到熔融后取出，在专用骤冷设备上骤冷，再在酸性溶液中溶出部分钠离子，经过滤、洗涤、干燥后，再进行烧结，即可得到成品。
这种六钛酸钠晶须的合成方法的缺点是：
1、熔融态三钛酸钠的流动性较差，不容易倾倒出来；
2、即使在专用设备上骤冷，也会出现较大的颗粒状，甚至大块状，无法形成粒径小于0.1mm的颗粒；
3、颗粒状和大块状的三钛酸钠必须进行机械破碎成小于0.1mm的颗粒，才能进行下一步的操作，这种操作对钛酸钠晶须的破坏性很大，因为三钛酸钠晶须块非常坚硬，不破碎到一定的细度，钠离子就无法溶解出来；
4、重结晶过程中，六钛酸钠晶须容易结块和成团，而且硬度较高，也需要机械破碎才能分开。以上的多次机械破碎，使六钛酸钠晶须的断裂量非常大，形成了实际上的六钛酸钠粉末。
发明内容
六钛酸钠晶须的化学性能非常稳定，而且机械强度也较高，作为增强型摩擦材料，用途很广，尤其以低的热导率、合适的硬度、高的红外线反射率，显示出稳定的摩擦系数及极低的磨损率而备受青睐。
本发明也使用熔融法，旨在克服现有熔融法的一些缺陷，提高六钛酸钠晶须的品质。
本发明提供一种新的六钛酸钠晶须的工艺合成方法。
六钛酸钠晶须的合成路线
(1)将含钛原料和含钠原料按照TiO2：Na2O＝2.5～3.0摩尔比的比例称量，助熔剂按总重量的1～3％称量，将称量好的原料用混料机混和均匀，倒入坩锅；
(2)将上述坩锅固定到900～1300℃的高温炉中，停留20～100分钟，使原料混和物成为熔融体；
(3)将上述高温炉缓慢倾斜，使熔融体能够从坩锅里均匀流出，进入高速运转的专用骤冷机上，分散成大小不一的颗粒；骤冷机底部为深约1米的冷水，并同时在骤冷机下部进行压力喷水雾，使骤冷下来的颗粒直接与冷水接触，产生爆炸式的能量，促使粗颗粒大部分快速炸开成细小粉末状。待至固体粉末量接近水体积一半左右时，进行固液分离，液体进反应器循环使用，固体包装备用。此时形成的是三钛酸钠晶须束；此时也会形成块状体，但块状体非常松散，无需进行破碎加工；
(4)将上述细小粉末按固液比1：15至1：5的比例，进入到60～99℃的含硫酸浓度0.5～25(wt.)％的反应器中，反应100～300分钟；
(5)将上述反应器中的溶液过滤，液体部分单独蓄积，是纯的硫酸钠溶液，留待专门处理；固体部分用40～60℃热水反复洗涤，洗尽硫酸根离子(SO4 2-)，洗涤水返回到反应器中循环使用；再用1～5％的表面活性剂浸泡5分钟，过滤，含表面活性剂的水循环使用；
(6)将上述过滤机里卸出的物料，直接进入隧道窑，在100～1000℃下停留300～600分钟，完成重结晶转换，冷却至室温后即为成品。此时的六钛酸钠晶须不结块、不成团，大小均匀。
含钛原料是指各种型号钛白粉、锐钛矿、板钛矿等中的一种或两种的混合。
含钠原料是指无水碳酸钠、无水碳酸氢钠、硝酸钠、氢氧化钠等的一种或两种的混合。
助熔剂是指碳酸钠、硫酸钠、硼酸、氯化钠、硅酸钠等的一种或两种的混合。
表面活性剂是指溶于水或无水乙醇的一类硅烷偶联剂。
由本发明合成的六钛酸钠晶须，大小尺寸的均匀性好，成本低，热导率小，红外线反射率高，晶须的平均长度为5～50微米，平均直径0.5～3微米，可以用作增强材料、摩擦材料、隔热材料等。
具体实施方式
实施例1
(1)将锐钛型钛白粉和无水碳酸钠按照TiO2：Na2O＝2.4摩尔比的比例称量，将称量好的原料用混料机混和均匀，倒入坩锅；
(2)将上述坩锅固定到1200℃的高温炉中，停留50分钟，使原料混和物成为熔融体；
(3)将上述高温炉缓慢倾斜，熔融体从坩锅里均匀流出，进入到底部为冷水并有压力喷水雾的高速运转的专用骤冷机上，在水中形成了大小均匀的粒径小于100μ的颗粒；固液分离，液体进反应器中；
(4)将上述细小粉末按固液比1：10的比例，进入到80℃的含硫酸5％的反应器中，反应240分钟；
(5)将上述反应器中的溶液过滤，液体部分单独蓄积，是纯的硫酸钠溶液，留待专门处理；固体部分用50℃热水洗涤，洗尽硫酸根离子(SO4 2-)，用1％BaCl2溶液检验无混浊，洗涤水返回到反应器中循环使用；再用3％的KH550溶液浸泡5分钟，过滤，含KH550的溶液循环使用；
(6)将上述过滤机里卸出的物料，进入隧道窑，在100～900℃下停留540分钟，完成重结晶转换，冷却至室温后即为六钛酸钠晶须成品。此时的六钛酸钠晶须无结块、无团聚体，平均长度10～20μ，平均直径0.5～2μ，收率大于95％。
实施例2：
(1)将锐钛矿和无水碳酸氢钠按照TiO2：Na2O＝2.7摩尔比的比例称量，将助熔剂硫酸钠按总量的2％称量，将称量好的原料用混料机混和均匀，倒入坩锅；
(2)将上述坩锅固定到1100℃的高温炉中，停留90分钟，使原料混和物成为熔融体；
(3)将上述高温炉缓慢倾斜，熔融体从坩锅里均匀流出，进入到底部为冷水并有压力喷水雾的高速运转的专用骤冷机上，在水中形成了大小均匀的粒径小于100μ的颗粒；固液分离，液体进反应器中；
(4)将上述细小粉末按固液比1：8的比例，进入到90℃的含硫酸10％的反应器中，反应300分钟；
(5)将上述反应器中的溶液过滤，液体部分单独蓄积，是纯的硫酸钠溶液，留待专门处理；固体部分用60℃热水反复洗涤，洗尽硫酸根离子(SO4 2-)，用1％BaCl2溶液检验无混浊，洗涤水返回到反应器中循环使用；再用3％的KH550溶液浸泡5分钟，过滤，含KH550的溶液循环使用；
(6)将上述过滤机里卸出的物料，进入隧道窑，在100～1000℃下停留600分钟，完成重结晶转换，冷却至室温后即为六钛酸钠晶须成品。此时的六钛酸钠晶须无结块、无团聚体，平均长度15～30μ，平均直径0.5～3μ，收率大于95％。

Claims (4)

1.六钛酸钠晶须的合成方法，工艺流程如下：
(1)将含钛原料和含钠原料按照TiO2∶Na2O＝2.5～3.0摩尔比的比例称量，助熔剂按总重量的1～3％称量，将称量好的原料用混料机混和均匀，倒入坩锅；
助熔剂选用碳酸钠或硫酸钠；
(2)将上述坩锅固定到900～1300℃的高温炉中，停留20～100分钟，使原料混和物成为熔融体；
(3)将上述高温炉缓慢倾斜，使熔融体能够从坩锅里均匀流出，进入高速运转的专用骤冷机上，分散成大小不一的颗粒；骤冷机底部为深约1米的冷水，并同时在骤冷机下部进行压力喷水雾，使骤冷下来的颗粒直接与冷水接触，产生爆炸式的能量，促使大部分粗颗粒快速炸开成细小粉末状。待至固体粉末量接近水体积一半左右时，进行固液分离，液体进反应器循环使用，固体包装备用。此时形成的是三钛酸钠晶须束；此时形成的是三钛酸钠晶须束；此时也会形成块状体，但块状体非常松散，无需进行破碎加工；
(4)将上述细小粉末按固液比1∶15至1∶5的比例，进入到60～99℃的含硫酸浓度0.5～25％的反应器中，反应100～300分钟；
(5)将上述反应器中的溶液过滤，液体部分单独蓄积，是纯的硫酸钠溶液，留待专门处理；固体部分用40～60℃热水反复洗涤，洗尽硫酸根离子，洗涤水返回到反应器中循环使用；再用1～5％的表面活性剂浸泡5分钟，过滤，含表面活性剂的水循环使用；
(6)将上述过滤机里卸出的物料，直接进入隧道窑，在100～1000℃下停留300～600分钟，完成重结晶转换，冷却至室温后即为成品，此时的六钛酸钠晶须不结块、不成团，大小均匀，收率高于95％。
2.按权利要求1所述的六钛酸钠晶须的合成方法，其特征在于含钛原料是指各种型号钛白粉、锐钛矿、板钛矿中的一种或两种的混合。
3.按权利要求1或2所述的六钛酸钠晶须的合成方法，其特征是含钠原料是指无水碳酸钠、无水碳酸氢钠、硝酸钠、氢氧化钠的一种或两种的混合。
4.按权利要求1所述的六钛酸钠晶须的合成方法，其特征是表面活性剂是指能够溶于水或无水乙醇的硅烷偶联剂。
CN2007100447759A 2007-08-10 2007-08-10 六钛酸钠晶须的合成方法 Active CN101363136B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2007100447759A CN101363136B (zh) 2007-08-10 2007-08-10 六钛酸钠晶须的合成方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2007100447759A CN101363136B (zh) 2007-08-10 2007-08-10 六钛酸钠晶须的合成方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101363136A CN101363136A (zh) 2009-02-11
CN101363136B true CN101363136B (zh) 2012-05-23

Family

ID=40389730

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2007100447759A Active CN101363136B (zh) 2007-08-10 2007-08-10 六钛酸钠晶须的合成方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101363136B (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103911664B (zh) * 2014-04-30 2016-06-29 潍坊中晶新材料科技有限公司 一种晶体状六钛酸钾的合成方法
CN104762659B (zh) * 2015-05-08 2017-11-07 唐山晶须复合材料制造有限公司 一种柱状六钛酸钠的合成方法
CN107868980A (zh) * 2017-11-17 2018-04-03 武汉科技大学 一种六钛酸钠晶须隔热材料及其制备方法
CN107858755A (zh) * 2017-11-17 2018-03-30 武汉科技大学 以含钛废料为原料的六钛酸钠晶须及其制备方法
CN109928422A (zh) * 2018-08-14 2019-06-25 华北理工大学 一种熔盐制备钛酸钾晶体的方法
CN110846717A (zh) * 2019-11-29 2020-02-28 南京科技职业学院 利用含NaCl废盐制备钛酸钠晶须的方法
CN115072773B (zh) * 2022-06-16 2023-06-23 西安交通大学 一种用于织构锆钛酸铅基陶瓷的模板及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0855992A1 (en) * 1995-10-20 1998-08-05 AlliedSignal Inc. Partially crystalline layered sodium titanate
CN1378977A (zh) * 2002-05-24 2002-11-13 清华大学 一种制备水合钛酸钠盐及系列钛酸盐纳米管的工艺方法
CN1789141A (zh) * 2004-12-15 2006-06-21 河南大学 一种纳米管状钛酸钠/钛酸的制备方法
CN101003385A (zh) * 2006-01-17 2007-07-25 河南大学 纳米管钛酸盐制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0855992A1 (en) * 1995-10-20 1998-08-05 AlliedSignal Inc. Partially crystalline layered sodium titanate
CN1378977A (zh) * 2002-05-24 2002-11-13 清华大学 一种制备水合钛酸钠盐及系列钛酸盐纳米管的工艺方法
CN1789141A (zh) * 2004-12-15 2006-06-21 河南大学 一种纳米管状钛酸钠/钛酸的制备方法
CN101003385A (zh) * 2006-01-17 2007-07-25 河南大学 纳米管钛酸盐制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
龚强等.水热条件下钛酸钠盐纳米晶须与纳米管的选择制备.《材料科学与工程学报》.2007,第25卷(第1期),43-47. *

Also Published As

Publication number Publication date
CN101363136A (zh) 2009-02-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101363136B (zh) 六钛酸钠晶须的合成方法
CN102849790B (zh) 柱状六钛酸钾的制备方法
CN101144186B (zh) 六钛酸钾晶须的合成方法
CN109476544A (zh) 用于生产地质聚合物或地质聚合物复合材料的方法
CN103194098B (zh) 复合钛白粉的制备方法
CN102559025B (zh) 高性能透明玻璃隔热涂料的制备方法
CN103571334B (zh) 氧化铈抛光粉及其制备方法
CN103204525A (zh) 内酰胺作为溶剂在纳米材料制备中的应用
CN107601568B (zh) 一种钨青铜粉体的低温熔盐合成法
CN102086087A (zh) 高折射率玻璃微珠的制造方法
CN101363135B (zh) 六钛酸钾晶须的合成方法
CN101234750A (zh) 一种超细微粒和纳米颗粒的制备方法
CN102745702A (zh) 纳米高岭土的制备方法
CN100408480C (zh) 一种纳米氧化锌粉体的制备方法
CN102627312A (zh) 一种具有纳米花状微结构的氧化锌微球的制备方法
CN101857430B (zh) 一种钛酸盐系列电子陶瓷纳米晶体材料的合成方法
CN101319378A (zh) 碱式硫酸镁晶须的制备方法
CN101381586A (zh) 一种液晶显示器抛光粉的生产方法
CN101117728B (zh) 一种六钛酸钠晶须的合成方法
CN105734670B (zh) 一种六钛酸钾柱晶的合成方法
CN103101963A (zh) 一种透明纳米氧化锌溶胶的制备及提纯方法
CN101654280B (zh) 一种二氧化钛纳米粉体的制备方法
Marfur et al. A Review on Recent Progression of Modifications on Titania Morphology and its Photocatalytic Performance.
CN104762659B (zh) 一种柱状六钛酸钠的合成方法
CN101791702A (zh) 一种铂纳米片的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
DD01 Delivery of document by public notice
DD01 Delivery of document by public notice

Addressee: Huang Jifen

Document name: Notice of conformity

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20201125

Address after: 201908 Shanghai city Baoshan District Luo Road No. 591

Patentee after: SHANGHAI JINGXU COMPOSITE MATERIAL Co.,Ltd.

Patentee after: Nantong whisker Ceramic Manufacturing Co., Ltd

Address before: 201908 Shanghai city Baoshan District Luo Road No. 591

Patentee before: SHANGHAI JINGXU COMPOSITE MATERIAL Co.,Ltd.