CN101519317A

CN101519317A - 一种基于导电纤维的防静电陶瓷及其制备方法

Info

Publication number: CN101519317A
Application number: CN200910113859A
Authority: CN
Inventors: 颜东亮; 吴建青; 汪永清
Original assignee: Guilin University of Electronic Technology
Current assignee: Guilin University of Electronic Technology
Priority date: 2009-02-09
Filing date: 2009-02-09
Publication date: 2009-09-02
Anticipated expiration: 2029-02-09
Also published as: CN101519317B

Abstract

本发明公开了一种基于导电纤维的防静电陶瓷及其制备方法，它以氧化硅纤维作载体，通过液相包覆法先在纤维载体表面包覆一层ATO前驱体；经热处理，得到耐高温导电纤维；然后把制得的导电纤维通过搅拌的方式均匀分散到陶瓷釉中，再将釉施于陶瓷表面，经干燥、煅烧，得到防静电陶瓷。本发明是先制备出耐高温导电纤维以代替传统的球状ATO作为导电填料来制造防静电陶瓷，相对于球状的导电填料，导电纤维因其较大的长径比而易于在陶瓷中形成桥联结构，使得它在陶瓷中能以较少的量就能形成完善的导电网络，从而能极大的减少ATO的用量。

Description

一种基于导电纤维的防静电陶瓷及其制备方法

技术领域

本发明涉及防静电陶瓷及其制备方法，特别是一种基于导电纤维的防静电陶瓷及其制备方法。

背景技术

防静电陶瓷作为一种新型的防静电材料，具有美观、防火、耐腐蚀、耐磨、不起尘、强度高、耐久性好等优点。一般地，通过固相法或液相法先制得导电填料(粉体)—锑掺杂氧化锡(ATO)(这一常规方法所制备的导电填料通常为球形)，再将导电填料均匀分散加入陶瓷釉中。当ATO加入到一定量时，导电填料才能在陶瓷中形成完善的导电网络，这时陶瓷才能拥有良好的静电耗散性能。

发明内容

本发明目的是要公开一种能大大减少导电填料ATO用量的基于导电纤维的防静电陶瓷及其制备方法。

实现本发明目的的技术方案是：

本发明以氧化硅纤维为载体，通过液相包覆法先制备出耐高温导电纤维，并把其应用到防静电陶瓷的制备中。其制备方法包括如下顺序步骤：

1、选取长度与直径比>5的氧化硅纤维作载体；

2、通过液相包覆法在纤维载体表面包覆一层ATO前驱体；

3、热处理，热处理温度为500-1200℃，得到耐高温导电纤维；

4、把上述制得的导电纤维通过搅拌的方式均匀分散到陶瓷釉中，再将釉施于陶瓷表面，待干燥后，进行煅烧，即得到基于导电纤维的防静电陶瓷。

本发明的积极效果是：本发明是先制备出耐高温导电纤维以代替传统的球状ATO作为导电填料来制造防静电陶瓷，相对于球状的导电填料，导电纤维因其较大的长径比而易于在陶瓷中形成桥联结构，使得它在陶瓷中能以较少的量就能形成完善的导电网络，从而能极大的减少导电填料的用量。

附图说明

图1为本发明实施例热处理温度及包覆率对导电纤维电阻率的影响曲线及热处理温度对同条件下制备的纯ATO电阻率的影响曲线图；

图2为本发明实施例加入20％包覆率为25％的导电纤维的防静电陶瓷的扫描电镜图。

具体实施方式

通过下面给出的本发明的具体实施例，可以进一步清楚了解本发明，但不是对本发明的限定。

实施例1

一种基于导电纤维的防静电陶瓷的制备方法，方法步骤如下：

(1)称取一定量直径为8μm左右，长度为250～300μm氧化硅纤维放入盛有蒸馏水的容器中，保持氧化硅在蒸馏水中的含量为0.4g/ml，并将烧杯置于水浴池中恒温(50℃)搅拌。另将SnCl₄·5H₂O溶解于盐酸中配成浓度为0.6mol/L的溶液，同时加入SbCl₃，形成Sn⁴⁺/Sb³⁺的摩尔比为1:0.03的混合液。将配好的含Sn⁴⁺和Sb³⁺的盐酸溶液与适量的碱液同时滴入到纤维的悬浮液中，酸液的滴入速度为0.5ml/min，调节碱液的滴入速度以调节悬浮液中的pH值保持在1.5～2.5的范围；分别选取12.5％、25％、50％、75％或100％的包覆率来对纤维进行包覆，混合酸液滴加完后，继续加热搅拌一段时间；陈化、抽滤、洗涤后得到前驱体，经干燥后，置于电炉中于500-1200℃进行热处理，最后得到耐高温导电纤维。

(2)把上述制得的导电纤维放入一种陶瓷釉(所用釉的化学成分见下表一)中，通过搅拌等形式使其在釉中分散均匀，再把釉通过喷釉或浸釉等形式施于陶瓷坯体上，等其干燥后，置于炉中在1070℃焙烧，得到防静电陶瓷。

所述的包覆率是指SnO₂与Sb₂O₃的理论转化质量与氧化硅纤维质量之比：

包覆率越大，最后所形成的导电纤维的导电率越高；

如表二所示，同条件下制备的纯ATO与不同包覆率导电纤维加入陶瓷后陶瓷表面电阻对比表明：未加导电填料时，普通透明釉的表面电阻为5.1×10¹¹Ω/口；加入导电填料后，陶瓷的表面电阻明显降低，而且随着导电粉体加入量的增多，陶瓷的表面电阻不断下降；由表二中的数据还可以知道，当导电粉体加入量相同时，加ATO的陶瓷表面电阻较加ATO包覆氧化硅纤维陶瓷的表面电阻要小。

但是由于包覆粉体中ATO所占的比例较少，总体来说采用本发明的导电纤维作为导电填料所制备的防静电陶瓷的ATO的用量比用纯ATO的要少。如加入20％的ATO包覆氧化硅纤维(包覆率为12.5％)的防静电陶瓷表面电阻率已略低于加入10％的纯ATO的陶瓷的表面电阻率。

由包覆率的公式可以计算出包覆率为12.5％的导电纤维中ATO的量仅占11.1％。计算过程如下：先由包覆率的公式可以求出导电纤维中ATO与氧化硅纤维量之间关系：

则代入下式并由下式可以求出导电纤维中ATO所占的比例为11.1％：

= \frac{0.125}{0.125 + 1} \times 100 % = 11.1 %

则如果统一以100克干釉进行计算的话，加10％的纯的ATO就应加入100×10％＝10克ATO；而加20％包覆率为12.5％导电纤维中只用了100×20％×11.1％＝2.22克ATO，这样可以计算出使用12.5％包覆率的ATO包覆氧化硅纤维作为导电填料可以节省超过

\frac{10 - 2.22}{10} \times 100 % = 77.8 %

的ATO用量。

又如加入30％的包覆率为25％的ATO包覆纤维的陶瓷的表面电阻接近于纯ATO在陶瓷中加入20％时的表面电阻，此时该纤维中ATO占总重量的20％，同法可计算出这一过程可以节省大约70％的ATO用量。照此方法计算，包覆物加入率为50％、75％、100％时包覆粉体加入陶瓷中均可以节省超过50％的ATO用量。

表一本实施例所用陶瓷釉的化学成分

表二同条件下制备的纯ATO与不同包覆率导电纤维加入陶瓷后陶瓷表面电阻对比

Claims

1、一种基于导电纤维的防静电陶瓷的制备方法，其特征是：该方法步骤如下：

(1)选取氧化硅纤维作载体；

(2)通过液相包覆法在纤维载体表面包覆一层ATO前驱体；

(3)热处理，热处理温度为500-1200℃，得到耐高温导电纤维；

(4)把制得的导电纤维通过搅拌的方式均匀分散到陶瓷釉中，再将釉施于陶瓷表面，待干燥后，进行煅烧，即得到基于导电纤维的防静电陶瓷。

2、根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：所述的氧化硅纤维的长度与直径比>5。

3、权利要求1所述的制备方法制备的基于导电纤维的防静电陶瓷。