CN104005080A - 一种含钛晶须的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于无机功能材料制备技术领域，具体地，涉及一种含钛晶须的制备方法。本发明的含钛晶须的制备方法，包括以下步骤：(1)将含钛原料与氯化物盐混合，升温至氯化物盐熔化，反应一段时间后冷却；(2)产物经水洗去除可溶成分，剩余固体经过滤、烘干，即得到含钛晶须。与现有的技术相比，本发明原料廉价易得，可采用多种含钛元素的矿物，而且不需要传统的价格高昂的碱金属碳酸盐或者氢氧化物，显著降低了生产成本。

Description

一种含钛晶须的制备方法

技术领域

本发明属于无机功能材料制备技术领域，具体地，涉及一种含钛晶须的制备方法。

背景技术

晶须是一种性能十分优异的复合材料增强纤维，具有良好的力学性能和物理性能，还具有很高的电绝缘性、耐热(在空气中1200℃)、隔热性能和优异的红外波长区域发射性能。膨胀系数与塑料相当，复合增强塑料相容性好，表现出良好的耐磨性和润滑性。在工程塑料、摩擦材料、隔热、绝缘材料等领域得到了广泛的应用，其主要应用范围如下：(1)作聚合物用强化材料。增强工程塑料，提高工程塑料的耐蠕变性、低摩耗性、耐热性和尺寸稳定性等，制作各种形状复杂的精密零部件，用于汽车、仪器仪表、精密机械、电子电气等领域里；(2)耐磨耗材料。现正代替石棉在轻型汽车的刹车片、盘式衬垫和离合器衬片等方面获得应用；(3)涂料用原材料。含钛晶须由于其隐蔽力强，对红外线反射力高，可作为造纸用有效白色颜料和耐热材料使用。在国外，它正作为涂料原材料开发着红外线反射涂料与耐热隔热涂料；(4)隔热材料。含钛晶须有1200℃的耐热性，同时红外线反射率高，在高温下热传导率低，作隔热材料十分优越；(5)隔膜材料。由于含钛晶须耐碱性好，所以可作碱性电解用隔膜、燃料电池隔膜和电池分选器使用；(6)过滤器原材料。含钛晶须自身亲水性好，采用表面处理剂处理，还有好的亲油性，可做各种过滤材料使用。

目前，含钛晶须的制备技术主要包括烧结法、水热法、熔融法、助融法及微波合成法等，这其中只有烧结法能广泛的用于含钛晶须的工业化生产。中国专利200610031042.7提到了一种六钛酸钾晶须的生产方法，该工艺产品生产周期长，需重结晶转换，而且重结晶烧结过程中会出现结块现象，需要专门进行破碎工艺，然后筛分分级，这样的机械破碎，必然会导致部分晶须的断裂，影响了钛酸钾晶须的均匀性。中国专利201210374730.9提出的一种六钛酸钾晶须的制备方法，产品生产周期过长，需要后期处理，生产工艺复杂。中国专利201110289501.2公开的一种六钛酸钾晶须的制备方法，该方法产品生产周期过长，生产工艺复杂。中国专利201210318802.8提到的一种钛酸钙晶须的制备方法，该方法烧结过程中需要加入矿化剂乙酸铅或乙酸钙，矿化剂烧结后不能回收，增加了生产成本。该方法需要后期处理，产品生产的周期长。《KCl熔盐法合成六钛酸钾晶须的研究》提出以KCl、K₂CO₃和TiO₂为原料，650～1100℃反应生成六钛酸钾晶须，但是K₂CO₃的比KCl贵很多(分别是8500元/吨与3000元/吨)，增加了生产成本。

发明内容

本发明目的是提供一种低成本、可以直接用含钛矿物制备含钛晶须的方法。

具体地，本发明的含钛晶须的制备方法，包括以下步骤：

(1)将含钛原料与氯化物盐混合，升温至氯化物盐熔化，反应一段时间后冷却；

(2)产物经水洗去除可溶成分，剩余固体经过滤、烘干，即得到含钛晶须。

所述的含钛晶须的制备方法，含钛原料需要磨至60目以下。

所述的含钛晶须的制备方法，步骤(1)中含钛原料为硫酸钛、硫酸氧钛、钛铁矿(主要成分是FeTiO₃)或者假板钛矿(主要成分是Fe₂TiO₅)中的一种或几种。

所述的含钛晶须的制备方法，步骤(1)中的含钛原料是硫酸钛、硫酸氧钛、钛铁矿和假板钛矿的任意比例混合的混合物。

所述的含钛晶须的制备方法，步骤(1)中的氯化物盐为KCl或CaCl₂或二者的任意比例混合物。

所述的含钛晶须的制备方法，步骤(1)的反应温度为800～1200℃。

所述的含钛晶须的制备方法，氯化物盐与含钛原料的质量比不低于1，优选为5～30。

所述的含钛晶须的制备方法，步骤(1)的反应时间为不少于1小时，可以根据对晶须的尺寸要求，再结合不同的反应条件而作出具体调整。

与现有的技术相比，本发明原料廉价易得，可采用多种含钛元素的矿物，而且不需要传统的价格高昂的碱金属碳酸盐或者氢氧化物，显著降低了生产成本。

附图说明

图1为本发明实施例1中含钛晶须的电子显微镜(SEM)照片。

图2为本发明实施例2中含钛晶须的电子显微镜(SEM)照片。

图3为本发明实施例3中含钛晶须的电子显微镜(SEM)照片。

图4为本发明实施例4中含钛晶须的电子显微镜(SEM)照片。

具体实施方式

实施例1

(1)钛铁矿破碎、研磨后过200目筛。

(2)称取5g钛铁矿粉末与44g氯化钾混合，氯化钾和钛铁矿的质量比为8.8。

(3)将混合物升温至850℃反应6小时，冷却后得到反应产物。

(4)反应产物经过水洗、过滤、烘干，即可得到含钛晶须。晶须直径为1～2微米，长度为5～20微米(见附图1)。

实施例2

(1)假板钛矿破碎、研磨后过200目筛。

(2)称取5g假板钛矿粉末与44g氯化钾混合，氯化钾和假板钛矿的质量比为8.8。

(3)将混合物升温至950℃反应2小时，冷却后得到反应产物。

(4)反应产物经过水洗、过滤、烘干，即可得到含钛晶须。晶须直径为0.5～1微米，长度为5～10微米(见附图2)。

实施例3

(1)硫酸钛研磨过60目筛。

(2)称取0.5g硫酸钛粉末与15g氯化钾混合，氯化钾和硫酸钛的质量比为30。

(3)将混合物升温至850℃反应1小时，冷却后得到反应产物。

(4)反应产物经过水洗、过滤、烘干，即可得到含钛晶须。晶须直径为1～2微米，长度为10～50微米(见附图3)。

实施例4

(1)硫酸氧钛研磨过100目筛。

(2)称取1g硫酸氧钛粉末与50g氯化钾混合，氯化钾和硫酸氧钛的质量比为50。(3)将混合物升温至850℃反应2小时，冷却后得到反应产物。

(4)反应产物经过水洗、过滤、烘干，即可得到含钛晶须。晶须直径为1～2微米，长度为10～20微米(见附图4)。

实施例5

(1)把钛铁矿破碎、研磨后过200目筛。

(2)称取5g钛铁矿粉末与13.4g氯化钾以及6.6g氯化钙混合，盐-矿质量比为4。

(3)将混合物升温至800℃反应4小时，冷却后得到反应产物。

(4)产物经过水洗、过滤、烘干，即可得到含钛晶须。晶须直径为1～2微米，长度为5～10微米。

实施例6

(1)钛铁矿破碎、研磨后过300目筛。

(2)称取5g钛铁矿粉末与10g氯化钾混合，氯化钾和钛铁矿的质量比为2。

(3)将混合物升温至900℃反应2小时，冷却后得到反应产物。

(4)反应产物经过水洗、过滤、烘干，即可得到含钛晶须。晶须直径为1～2微米，长度为10～20微米。

实施例7

(1)假板钛矿破碎、研磨后过300目筛。

(2)钛铁矿破碎、研磨后过300目筛。

(3)称取2g假板钛矿粉末与3g钛铁矿粉末混匀，再与10g氯化钾混合，氯化钾和含钛原料的质量比为2。

(4)将混合物升温至900℃反应2小时，冷却后得到反应产物。

(5)反应产物经过水洗、过滤、烘干，即可得到含钛晶须。晶须直径为1～2微米，长度为10～20微米。

实施例8

(1)将3g钛铁矿和1g假板钛矿破碎研磨至全部通过200目筛。再向混合物中加入0.5g硫酸氧钛与0.5g硫酸钛，继续研磨至全部通过100目筛。

(2)将含钛原料与30g氯化钙混合，氯化钙和含钛原料的质量比为6。

(3)将混合物升温至1200℃反应6小时，冷却后得到反应产物。

(4)反应产物经过水洗、过滤、烘干，即可得到含钛晶须。晶须直径为0.5～1微米，长度为10～20微米。

Claims (8)

1.一种含钛晶须的制备方法，包括以下步骤：

(1)将含钛原料与氯化物盐混合，升温至氯化物盐熔化，反应一段时间后冷却；

(2)产物经水洗去除可溶成分，剩余固体经过滤、烘干，即得到含钛晶须。

2.如权利要求1所述的含钛晶须的制备方法，其特征在于，所述含钛原料需要磨至60目以下。

3.如权利要求1所述的含钛晶须的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中含钛原料为硫酸钛、硫酸氧钛、钛铁矿或者假板钛矿中的一种或几种。

4.如权利要求1或3所述的含钛晶须的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的含钛原料是硫酸钛、硫酸氧钛、钛铁矿和假板钛矿的任意比例混合的混合物。

5.如权利要求1所述的含钛晶须的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的氯化物盐为KCl或CaCl₂或二者的混合物。

6.如权利要求1所述的含钛晶须的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)的反应温度为800～1200℃。

7.如权利要求1所述的含钛晶须的制备方法，其特征在于，所述氯化物盐与含钛原料的质量比不低于1。

8.如权利要求1所述的含钛晶须的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)的反应时间不少于1小时。