CN103952765A - 导电硫酸钙晶须的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种导电硫酸钙晶须的制备方法，特征是，包括以下步骤：（1）将锡盐和锑盐溶解在盐酸溶液中，得到混合溶液A；混合溶液A中锑盐和锡盐的摩尔比为1～50:100；（2）将硫酸钙晶须在水中打浆，并超声处理进行充分分散，得到硫酸钙悬浮液，硫酸钙悬浮液的固含量为1～20%；将混合溶液A滴入硫酸钙悬浮液中，混合溶液A与硫酸钙悬浮液的体积比为5～30:100，并用浓度为1～10mol/L的碱液调节pH值为1～4，得到浅黄色悬浊液；其中，锡盐与硫酸钙的摩尔比为1～50:100；（3）将悬浊液进行过滤、洗涤、干燥后研磨成颗粒；再400～800℃高温处理1～5小时，得到所述的导电硫酸钙晶须。本发明得到的导电硫酸钙晶须导电性能优异、成本低廉、形貌均匀。
Description
技术领域
本发明涉及一种导电硫酸钙晶须的制备方法，属于化工技术领域。
背景技术
静电作为一种普遍物理现象，近十多年来伴随着集成电路的飞速发展和高分子材料的广泛应用，其作用力、放电和感应现象引起的危害日益凸显。为了避免这些危害，国内外许多科研人员都在通过不同的途径去寻找解决方法，而通过物理或化学方法赋予材料一定的导电/抗静电性能，已成为解决一系列静电危害最直接又有效的重要方法。目前，比较经济实用的方法是在涂料、塑料、橡胶、纤维等高电阻率的材料中添加导电粉体，使制品保持优良的成型加工性能的同时，又具有导电/防静电的功能。这种方法相比单纯的制备导电有机高分子化合物而言，其具有较大的成本优势，相比在高分子材料内部或外部添加有机抗静电剂而言，其导电和抗静电效果更加稳定和持久。
随着研究的不断发展和深入，导电粉体的种类也是越来越多，不过总的来说，可以归为以下三大类别：炭系粉体（如炭黑、石墨、石墨烯、碳纤维等）、金属系粉体（如银粉、金粉、电解铜粉、片状镍粉、铝粉、金属纤维等）、金属氧化物系粉体。其中，炭系粉体能赋予材料良好的导电性能，是科研人员一直以来研究的焦点，特别是新兴材料石墨烯，更是凭借其优良的导电性和电化学性能，成为了大家争相研究的对象。但是，碳系粉体有一个致命的缺点，就是使材料的色彩单一、着色性差，很难满足不同用户和领域的要求；金属粉体中铜、铁、铝等易氧化而降低导电性能，金、银的化学性质稳定但价格成本太高；许多金属氧化物粉体多数导电性较差，且颜色深。
随着高分子材料应用领域的不断扩大，电子制品、通讯产业的迅速发展和普及，人们对洁净生活环境的要求不断提高，需要施行防静电的范围越来越广，开发色浅、导电性好、稳定性高、成本低的导电填料具有广阔的市场前景。
掺杂锑的二氧化锡，具有优秀的导电特性，但是粉体白度很低，显然不符合色浅导电粉体的要求。对于高分子纤维而言，无机粉体颗粒的添加会带来粉体能否均匀在纤维内分布的难题，所以要尽可能少地添加导电颗粒，而同时又要使纤维具有一定的导电性。
为解决这一难题，晶须作为一种新型改性材料逐渐受到重视。如果用晶须替代颗粒作为基体制备导电填料加入导电纤维中，则能够具有比颗粒更好的分散性，而且由于晶须是棒状结构，分散在纤维中可以通过搭接的方式首尾相接，更利于纤维导电。此外，晶须材料的长径比较高，对高分子纤维的形态和各方面性能影响也较颗粒材料小的多。而且，一些研究结果表明，少量晶须的添加对高分子材料的各项力学性能反而起到了显著的改善作用。
经文献检索发现，中国专利：CN 200410015659.0，名称为导电晶须的制备方法，该专利自述为：一种导电晶须的制备方法，其中晶须原料为六钛酸钾，尺寸为直径0.1～2 μm，长度为1～20 μm，锑锡的混合溶液中，锑与锡的摩尔比为1～20%，该导电晶须的电阻率在25 Ω·cm以下，白度在80以上。此法虽然得到了导电的晶须，但是此法缺乏对锡锑固溶体颗粒粒径的控制，且原料六钛酸钾晶须尺寸比较大，价格成本较高，在实际投入生产之前仍有许多方面有待进一步改善。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种导电硫酸钙晶须的制备方法，得到的导电硫酸钙晶须导电性能优异、成本低廉、形貌均匀。
按照本发明提供的技术方案，一种导电硫酸钙晶须的制备方法，特征是，包括以下步骤：
（1）将锡盐和锑盐溶解在盐酸溶液中，得到混合溶液A；混合溶液A中锑盐和锡盐的摩尔比为1～50:100，盐酸溶液的质量百分浓度为5%～20%；
（2）将硫酸钙晶须在水中打浆，并超声处理进行充分分散，得到硫酸钙悬浮液，硫酸钙悬浮液的固含量为1～20%；将混合溶液A滴入硫酸钙悬浮液中，混合溶液A与硫酸钙悬浮液的体积比为5～30:100，并用浓度为1～10mol/L的碱液调节pH值为1～4，温度为40～80℃，滴定时间为20～60min，得到浅黄色悬浊液；其中，锡盐与硫酸钙的摩尔比为1～50:100；
（3）将步骤（2）得到的悬浊液进行过滤、洗涤、干燥后研磨成颗粒；再400～800℃高温处理1～5 小时，得到所述的导电硫酸钙晶须。
步骤（1）中，所述锡盐为硫酸锡、氯化锡、氯化亚锡或硝酸锡。
步骤（1）中，所述锑盐为硫酸锑、氯化锑、硝酸锑或醋酸锑。
步骤（2）中，所述碱液为氨水、尿素、碳酸铵、碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠或氢氧化钾。
步骤（2）中，超声处理时间为10～60 min，超声处理功率为60～3600W。
步骤（3）中，所述干燥温度为60～100 ℃，干燥时间为6～16小时。
本发明所用到的硫酸钙晶须其生产成本的优势远远高于其他晶须，也就是说，以硫酸钙晶须为原料制得的产品，既能起到对材料性能良好的改性作用，又可控制材料的成本；本发明得到的导电硫酸钙晶须具有导电性能优异、成本低廉、形态优良的优点。
附图说明
图1为电镜标尺为20μm时，导电硫酸钙晶须的扫描电镜照片。
图2为电镜标尺为10μm时，导电硫酸钙晶须的扫描电镜照片。
图3为电镜标尺为5μm时，导电硫酸钙晶须的扫描电镜照片。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：一种导电硫酸钙晶须的制备方法，包括以下步骤：
（1）将硫酸钙晶须在水中打浆，并超声处理进行充分分散，超声处理时间为10 min，超声处理功率为3600W，得到硫酸钙悬浮液，硫酸钙悬浮液的固含量为1%；
（2）向硫酸钙悬浮液中滴入锑锡混合溶液，锑锡混合溶液与硫酸钙悬浮液的体积比为5:100，锑锡混合溶液由硫酸锡和硫酸锑溶解在质量百分浓度为5%盐酸溶液中得到，锑锡混合溶液中硫酸锑和硫酸锡的摩尔比为1:100，硫酸锡与硫酸钙的摩尔比为1:100；并用浓度为1mol/L的氨水调节pH值为1，温度为40℃，滴定时间为60min，得到浅黄色悬浊液；
（3）将步骤（2）得到的悬浊液进行过滤、洗涤、于60 ℃干燥16小时后研磨成颗粒；再400℃高温处理5 小时，得到所述的导电硫酸钙晶须。得到的导电硫酸钙晶须的体积电阻率为80Ω·cm，白度值L=90。
实施例2：一种导电硫酸钙晶须的制备方法，包括以下步骤：
（1）将硫酸钙晶须在水中打浆，并超声处理进行充分分散，超声处理时间为60 min，超声处理功率为60W，得到硫酸钙悬浮液，硫酸钙悬浮液的固含量为20%；
（2）向硫酸钙悬浮液中滴入锑锡混合溶液，锑锡混合溶液与硫酸钙悬浮液的体积比为30:100，锑锡混合溶液由氯化锡和氯化锑溶解在质量百分浓度为20%盐酸溶液中得到，锑锡混合溶液中氯化锑和氯化锡的摩尔比为50:100，氯化锡与硫酸钙的摩尔比为50:100；并用浓度为10mol/L的尿素调节pH值为4，温度为80℃，滴定时间为20min，得到浅黄色悬浊液；
（3）将步骤（2）得到的悬浊液进行过滤、洗涤、于100 ℃干燥6小时后研磨成颗粒；再800℃高温处理1 小时，得到所述的导电硫酸钙晶须。得到的导电硫酸钙晶须的体积电阻率为20 Ω·cm，白度值L=75。
实施例3：一种导电硫酸钙晶须的制备方法，包括以下步骤：
（1）将硫酸钙晶须在水中打浆，并超声处理进行充分分散，超声处理时间为30 min，超声处理功率为360W，得到硫酸钙悬浮液，硫酸钙悬浮液的固含量为3%；
（2）向硫酸钙悬浮液中滴入锑锡混合溶液，锑锡混合溶液与硫酸钙悬浮液的体积比为10:100，锑锡混合溶液由硝酸锡和硝酸锑溶解在质量百分浓度为5%盐酸溶液中得到，锑锡混合溶液中硝酸锑和硝酸锡的摩尔比为20:100，硝酸锡与硫酸钙的摩尔比为20:100；并用浓度为5mol/L的氢氧化钠调节pH值为2，温度为60℃，滴定时间为30min，得到浅黄色悬浊液；
（3）将步骤（2）得到的悬浊液进行过滤、洗涤、于80 ℃干燥10小时后研磨成颗粒；再600℃高温处理2小时，得到所述的导电硫酸钙晶须。得到的导电硫酸钙晶须的体积电阻率为45Ω·cm，白度值L=85。
本发明得到的导电硫酸钙晶须的体积电阻率采用四探针法测量，本发明得到的导电硫酸钙晶须的体积电阻率为20～80 Ω·cm，白度值（L）为75～95。
本发明的导电硫酸钙晶须，采用形貌均匀的硫酸钙晶须作为基体，因此导电晶须的尺寸不会因为煅烧时间、温度等因素变化而发生改变，从而保持产品形貌的均匀性，克服了现有技术的不足。如图1～图3所示，分别为电镜标尺为20μm、10μm、5μm时，导电硫酸钙晶须的扫描电镜照片。由图1～图3可以看出，本发明得到的导电硫酸钙晶须形貌均匀性较好、形态优良。
Claims (6)
1. 一种导电硫酸钙晶须的制备方法，其特征是，包括以下步骤：
（1）将锡盐和锑盐溶解在盐酸溶液中，得到混合溶液A；混合溶液A中锑盐和锡盐的摩尔比为1～50:100，盐酸溶液的质量百分浓度为5%～20%；
（2）将硫酸钙晶须在水中打浆，并超声处理进行充分分散，得到硫酸钙悬浮液，硫酸钙悬浮液的固含量为1～20%；将混合溶液A滴入硫酸钙悬浮液中，混合溶液A与硫酸钙悬浮液的体积比为5～30:100，并用浓度为1～10mol/L的碱液调节pH值为1～4，温度为40～80℃，滴定时间为20～60min，得到浅黄色悬浊液；其中，锡盐与硫酸钙的摩尔比为1～50:100；
（3）将步骤（2）得到的悬浊液进行过滤、洗涤、干燥后研磨成颗粒；再400～800℃高温处理1～5 小时，得到所述的导电硫酸钙晶须。
2.如权利要求1所述的导电硫酸钙晶须的制备方法，其特征是：步骤（1）中，所述锡盐为硫酸锡、氯化锡、氯化亚锡或硝酸锡。
3.如权利要求1所述的导电硫酸钙晶须的制备方法，其特征是：步骤（1）中，所述锑盐为硫酸锑、氯化锑、硝酸锑或醋酸锑。
4.如权利要求1所述的导电硫酸钙晶须的制备方法，其特征是：步骤（2）中，所述碱液为氨水、尿素、碳酸铵、碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠或氢氧化钾。
5.如权利要求1所述的导电硫酸钙晶须的制备方法，其特征是：步骤（2）中，超声处理时间为10～60 min，超声处理功率为60～3600W。
6.如权利要求1所述的导电硫酸钙晶须的制备方法，其特征是：步骤（3）中，所述干燥温度为60～100 ℃，干燥时间为6～16小时。
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