CN105238100A

CN105238100A - 一种制备浅色导电钛白粉的方法

Info

Publication number: CN105238100A
Application number: CN201510689755.1A
Authority: CN
Inventors: 钱建华; 王彦福; 于学成; 姜志刚; 张贺; 孙科; 刘琳; 邢锦娟
Original assignee: Bohai University
Current assignee: Bohai University
Priority date: 2015-10-23
Filing date: 2015-10-23
Publication date: 2016-01-13

Abstract

本发明提供了一种制备浅色导电钛白粉的方法，系将二氧化钛配成一定浓度的二氧化钛悬浊液，超声1小时；用盐酸溶液溶解锡盐和锑盐形成澄清的盐溶液A；将碱液与溶液A用蠕动泵同时滴加到二氧化钛悬浊液中，滴加过程中保持浆料的温度为40～80℃，pH值为1.2～2.1，2～5h滴加完毕，熟化1～2h，将反应完的悬浊液过滤、洗涤、干燥、煅烧、研磨；即得到目的产物浅色导电钛白粉。本发明制备方法简便易操作、成本低廉，制备的产品导电性能优异，耐酸、耐碱、耐高温。

Description

一种制备浅色导电钛白粉的方法

技术领域

本发明属于导电性粉体材料领域，尤其涉及一种制备浅色导电钛白粉的方法。

背景技术

二氧化钛俗称钛白粉，是一种无毒无害的白色无机氧化物半导体材料，具有遮盖性好、着色力强、耐候性好、化学性质稳定以及最佳光亮度等优良的理化性能，且廉价易得对人体无刺激，因此被广泛的应用于涂料、塑料、橡胶、造纸等领域。在这些材料应用的时候，由于受到摩擦、撞击等容易产生静电，静电的聚集给生产、运输、应用带来困扰，甚至造成火灾、爆炸等恶性事件；所以，要求二氧化钛在应用的时候具备一定的导电能力。目前，市场上的导电钛白粉大多来自国外进口，制备技术被垄断，在国内有关导电钛白粉的报道大多处于研究阶段，制备方法较繁琐，成本高，性能不稳定，无法实现大规模工业化生产。

目前，国内外浅色无机导电粉体的开发研究与应用非常活跃，通常是以重晶石、石英粉、钛白粉、氧化锌、云母粉等为核体，通过表面包覆导电层ATO(掺Sb的SnO₂)、ITO(掺Sn的工In₂O₃)、FTO(掺F的SnO₂)的方法来制备无机复合导电粉体。用ATO包覆TiO₂获得的ATO/TiO₂导电粉体，能同时具备ATO与TiO₂的优点：既有一定的导电性、颜色较浅、能吸收紫外光、屏蔽电磁波，又具有很好的耐候性、抗粉化性及高温使用性能。目前已经展开了利用ATO包覆TiO_2-获得导电二氧化钛的研究。现有导电二氧化钛粉体的制备一般采用实验室自制二氧化钛作为载体而非工业级，对实现工业化不利，且尚未对二氧化钛浆料浓度对产品最终性能的影响进行研究，导电性能不稳定，包覆效果一般。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种制备浅色导电钛白粉的方法，该方法简单，操作简便，制备周期短，对环境友好，其目的产物导电性能优异且稳定，颜色较浅，粒径形貌均一，包覆效果好，解决了传统导电粉体颜色深，导电性能不稳定的不足之处。

为解决上述技术问题，本发明是这样实现的。

一种制备浅色导电钛白粉的方法，可按如下步骤实施。

（1）将二氧化钛粉体加入到去离子水中配制成二氧化钛悬浊液，搅拌，超声处理。

（2）将锡盐和锑盐溶解在盐酸溶液中，形成澄清的盐溶液A。

（3）先用盐酸调节步骤（1）所述二氧化钛悬浊液的pH值至1.2～2.1；；然后，将步骤（2）所述盐溶液A缓慢滴加到上述二氧化钛悬浊液中，同时用碱溶液维持悬浊液pH值在1.2～2.1，滴加过程中持续搅拌，同时保持浆料的温度为40～80℃，滴加时间2～5h，熟化0.5～2.5h，得到浅黄色悬浊液。

（4）将步骤（3）所述浅黄色悬浊液过滤、温水洗涤、干燥后将滤饼研磨成粉体、煅烧，即得目的产物浅色导电钛白粉。

作为一种优选方案，本发明步骤（1）所述二氧化钛粒径为50～300nm；所述二氧化钛悬浊液的质量浓度为10～30％；所述的超声处理时间为20～60min。

进一步地，本发明步骤（2）所述的锡盐为硫酸锡、氯化锡、硝酸锡、硫酸亚锡或氯化亚锡中的一种或两种以上的混合物；所述的锑盐为硫酸锑、氯化锑或硝酸锑中的一种或或两种以上的混合物；所述的锑盐与锡盐的质量百分比为5～40％；所述的盐酸浓度为0.5～10mol/L。

进一步地，本发明步骤（3）所述盐溶液A的滴加速度为1～2.5ml/min；所述的碱溶液为氨水、氢氧化钠、氢氧化钾或尿素其中一种；所述的持续搅拌速度为100～300r/min。

进一步地，本发明步骤（4）所述的温水温度为40～70℃；所述的干燥温度为70～120℃，干燥时间为8～24h；所述的煅烧温度为150～900℃，煅烧时间为1～4h。

本发明利用化学共沉淀法对二氧化钛进行表面改性赋予二氧化钛一定的导电性能。化学共沉淀法系通过在含有两种或多种的金属盐离子的溶液中加入合适的沉淀剂，使几种金属离子同时发生水解反应产生均匀的前驱体沉淀物，再将此沉淀物进行干燥和锻烧等处理，从而制得复合粉体颗粒，这种方法的优点：成本低、制备周期短、粒径小易控、形貌规则、分布均匀、工艺简单、条件温和易于控制还能精确控制化学组成，所制备的复合粉体颗粒表面活性好，易分散。产品导电性能优异，耐酸、耐碱、耐高温。

本发明为了得到浅色的导电钛白粉，以SnCl₄·5H₂O、SbCl₃为原料对微纳米二氧化钛进行包覆改性，在二氧化钛表面包覆一层致密均匀的薄膜；适当的锡盐包覆量可以保证在二氧化钛表面形成单分散形态且连续致密的包覆层，同时不浪费原材料，控制锑盐的添加量可以提高二氧化锡中载流子的浓度，使复合粉体具备更加优异的导电性能，不同的pH值包覆温度通过控制水解速率影响包覆膜形貌和包覆剂颗粒的粒径，煅烧温度和时间可以控制锑原子的价态；本发明方法简单，操作简便，制备周期短，对环境友好。通过扫描电镜、透射电镜比较包覆前后二氧化钛的表面形貌，可以看出二氧化钛表面形成了连续致密的薄膜；利用粉体电阻率测试仪在100kg/cm的压力下测定制备导电钛白粉的体积电阻率，按本发明的制备方法所得的导电钛白粉的体积电阻率为18~50Ω·cm，白度为80~95L，吸油量20~40g/100g。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。本发明的保护范围不仅局限于下列内容的表述。

图1为包覆前二氧化钛的扫描电镜图。

图2为包覆连续致密膜之后的二氧化钛的扫描电镜图。

图3为单个二氧化钛颗粒包覆后的扫描电镜图。

图4为包覆前二氧化钛的透射电镜图。

图5为包覆连续致密膜之后的二氧化钛的透射电镜图。

图6为单个二氧化钛颗粒包覆后的透射电镜图。

具体实施方式

参见图1～图6所示，图1为包覆前二氧化钛的扫描电镜图。在图1中，标尺为500nm。图2为包覆连续致密膜之后的二氧化钛的扫描电镜图。在图2中，标尺为300nm。图3为单个二氧化钛颗粒包覆后的扫描电镜图。在图3中，标尺为200nm。图4为包覆前二氧化钛的透射电镜图。在图4中，标尺为100nm。图5为包覆连续致密膜之后的二氧化钛的透射电镜图。在图5中，标尺为100nm。图6为单个二氧化钛颗粒包覆后的透射电镜图。在图6中，标尺为100nm。

本发明二氧化钛粉体可采用申请号为201410153916.0；名称为“一种制备中空金红石型微米二氧化钛的方法”的方法制备。本发明对二氧化钛浆料浓度对产品电阻率的影响进行了研究。

实施例1。

一种制备浅色导电钛白粉的方法，通过以下步骤实现。

（1）将粒径为50～300nm,100g的二氧化钛粉体加入到去离子水中配制成质量浓度为10％的二氧化钛悬浊液，搅拌30min，超声20min。

（2）称取58.17g的SnCl₄·5H₂O和4.85g的SbCl₃溶解在2mol/L的盐酸溶液，形成澄清的盐溶液A。

（3）先用盐酸调节步骤（1）配制的二氧化钛悬浊液的pH值到1.2；然后，将步骤（2）配制的澄清盐溶液A用蠕动泵缓慢（滴加速度为1～2.5ml/min）滴加到二氧化钛悬浊液中，用碱溶液调节pH=1.2，滴加过程中持续搅拌，同时保持浆料的温度为50℃，滴加时间3.5h，熟化1h，得到浅黄色悬浊液。

（4）将步骤（3）得到的浅黄色悬浊液过滤，50℃温水洗涤，105℃干燥8h后将滤饼研磨成粉体，500℃煅烧3h，得浅色导电钛白粉。测试制得的导电钛白粉的体积电阻率为32.3Ω·cm，白度为91L，吸油量22g/100g。

实施例2。

（1）将粒径为50～300nm,100g二氧化钛粉体加入到去离子水中配制成质量浓度为15％的二氧化钛悬浊液，搅拌30min，超声40min。

（2）称取69.8g的SnCl₄·5H₂O和5.82g的SbCl₃溶解在4mol/L的盐酸溶液，形成澄清的盐溶液A。

（3）先用盐酸调节步骤（1）配制的二氧化钛悬浊液的pH值到1.5；然后，将步骤（2）配制的澄清盐溶液A用蠕动泵缓慢（滴加速度为1～2.5ml/min）滴加到二氧化钛悬浊液中，用碱溶液调节pH=1.5，滴加过程中持续搅拌，同时保持浆料的温度为60℃，滴加时间2.5h，熟化1.5h，得到浅黄色悬浊液。

（4）将步骤（3）得到的浅黄色悬浊液过滤，60℃温水洗涤，90℃干燥12h后将滤饼研磨成粉体，600℃煅烧2h，得浅色导电钛白粉。测试制得的导电钛白粉的体积电阻率为18Ω·cm，白度为88L，吸油量28g/100g。

实施例3。

（1）将粒径为50～300nm,100g二氧化钛粉体加入到去离子水中配制成质量浓度为20％的二氧化钛悬浊液，搅拌30min，超声60min。

（2）称取81.44g的SnCl₄·5H₂O和6.79g的SbCl₃溶解在3mol/L的盐酸溶液，形成澄清的盐溶液A。

（3）先用盐酸调节步骤（1）配制的二氧化钛悬浊液的pH值到1.8；然后，将步骤（2）配制的澄清盐溶液A用蠕动泵缓慢（滴加速度为1～2.5ml/min）滴加到二氧化钛悬浊液中，用碱溶液调节pH=1.8，滴加过程中持续搅拌，同时保持浆料的温度为70℃，滴加时间4.5h，熟化2h，得到浅黄色悬浊液。

（4）将步骤（3）得到的浅黄色悬浊液过滤，70℃温水洗涤，80℃干燥24h后将滤饼研磨成粉体，550℃煅烧4h，得浅色导电钛白粉。测试制得的导电钛白粉的体积电阻率为46Ω·cm，白度为86L，吸油量31g/100g。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种制备浅色导电钛白粉的方法，其特征在于：按如下步骤实施：

（1）将二氧化钛粉体加入到去离子水中配制成二氧化钛悬浊液，搅拌，超声处理；

（2）将锡盐和锑盐溶解在盐酸溶液中，形成澄清的盐溶液A；

（3）先用盐酸调节步骤（1）所述二氧化钛悬浊液的pH值至1.2～2.1；然后，将步骤（2）所述盐溶液A缓慢滴加到上述二氧化钛悬浊液中，同时用碱溶液维持悬浊液pH值在1.2～2.1，滴加过程中持续搅拌，同时保持浆料的温度为40～80℃，滴加时间2～5h，熟化0.5～2.5h，得到浅黄色悬浊液；

2.如权利要求1所述的一种制备浅色导电钛白粉的方法，其特征在于：步骤（1）所述二氧化钛粒径为50～300nm；所述二氧化钛悬浊液的质量浓度为10～30％；所述的超声处理时间为20～60min。

3.如权利要求2所述的一种制备浅色导电钛白粉的方法，其特征在于：步骤（2）所述的锡盐为硫酸锡、氯化锡、硝酸锡、硫酸亚锡或氯化亚锡中的一种或两种以上的混合物；所述的锑盐为硫酸锑、氯化锑或硝酸锑中的一种或或两种以上的混合物；所述的锑盐与锡盐的质量百分比为5～40％；所述的盐酸浓度为0.5～10mol/L。

4.如权利要求3所述的一种制备浅色导电钛白粉的方法，其特征在于：步骤（3）所述盐溶液A的滴加速度为1～2.5ml/min；所述的碱溶液为氨水、氢氧化钠、氢氧化钾或尿素其中一种；所述的持续搅拌速度为100～300r/min。

5.如权利要求4所述的一种制备浅色导电钛白粉的方法，其特征在于：步骤（4）所述的温水温度为40～70℃；所述的干燥温度为70～120℃，干燥时间为8～24h；所述的煅烧温度为150～900℃，煅烧时间为1～4h。