CN109133164A - 一种高分散性球形二氧化钛制备方法 - Google Patents

一种高分散性球形二氧化钛制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高分散性球形二氧化钛制备方法，主要包括以下步骤：（1）二氯氧钛溶液配制；（2）低温溶胶制备；（3）中温二次水解；（4）高温保温；（5）压滤煅烧。本发明的采用多次水解制备二氯化钛溶液，有利于最终二氯化钛溶液分散均匀，在水解过程中进行升温保温操作，提高了产品水解率，最高水解率可达99.8%，最终所制得的二氧化钛比表面积高、粒径小且均一、原始粒径无破损，满足了市场对电子级二氧化钛高性能的需求。

Description

一种高分散性球形二氧化钛制备方法
技术领域
本发明属于电子材料领域，涉及一种高分散性球形二氧化钛制备方法。
背景技术
二氧化钛作为电子功能材料的原材料，电子功能材料市场主流工艺为固相法，为了提高固相法产品均匀及分散程度，通常采用球磨，砂磨，干燥工艺；而球磨砂磨只能打开原材料软团聚，对硬团聚作用不大或者短时间砂磨作用不大，而长时间可能导致原材料原始粒径破损，生产出产品大小颗粒不均匀，形状各异。因此，选择球形度好，团聚少，分散性高的原材料是解决上述问题的主要方法之一。本发明便是通过一种高分散性球形二氧化钛制备方法来解决现有二氧化钛制备方法所得成品不满足电子市场需求的问题。
发明内容
本发明的目的在于使用二次水解法制备高分散性球形二氧化钛以解决现有的固相法生产的二氧化钛产品大小颗粒不均匀、破损、形状各异、分散性低的问题。
本发明中高分散性球形二氧化钛制备方法，步骤如下：
（1）二氯氧钛溶液配制：在循环冷却水及搅拌开启下，将四氯化钛缓慢加到含有分散剂的纯水中，配置0.1-0.3mol/L的低浓度二氯氧钛溶液a，其配液温度小于45℃，配置2.5-4.0mol/L的高浓度二氯氧钛溶液b，其配液温度小于70℃；
（2）低温溶胶制备：将低浓度二氯氧钛溶液a以一定升温速率升至85~90℃，保温20-40min，再升温至90-95℃，制得溶胶；
（3）中温二次水解：将高浓度二氯氧钛溶液b转至步骤（2）溶胶中，保温20-40分钟，制得浆料；
（4）高温保温：升温至100-105℃，保温30-60分钟；
（5）压滤煅烧：采用压滤机压干浆料，再以2-3℃/min升温至600-830℃保温2-3小时。
进一步的，步骤（1）纯水中分散剂为脂肪醇聚氧乙烯醚，甲基丙烯酸酯中一种，含量为纯水的0.2‰-0.5‰
进一步的，步骤（2）中低浓度二氯氧钛溶液a浓度为0.1-0.3mol/L，升温速率为2.5-4.0℃/min。
进一步的，步骤（3）中高浓度二氯氧钛溶液b与低浓度二氯氧钛溶液a体积比为1。
进一步的，步骤（1）纯水中分散剂为0.5‰的甲基丙烯酸酯。
本发明通过配置不同浓度的二氯化钛溶液，利用低浓度的二氯化钛溶液制备出溶胶，依托溶胶高分散性的特点，后续添加高浓度的二氯化钛溶液至溶胶中，依托其原有的溶胶高分散性而保证其混合后依然具备高分散性的特点，从而所制得的二氯化钛溶液在较高的浓度下也具备高分散性，其次在不同阶段选择不同的配液温度或溶胶制备温度以及水解温度，利用梯度性的温度选择保证了整体的溶液稳定性，避免了现有的水解法所制得的二氧化钛团聚现象严重的问题。
本发明的采用多次水解制备二氯化钛溶液，有利于最终二氯化钛溶液分散均匀，在水解过程中进行升温保温操作，提高了产品水解率，最高水解率可达99.8%，最终所制得的二氧化钛比表面积高、粒径小且均一、原始粒径无破损。
附图说明
图1是本发明实施例13所得电镜照片。
具体实施方式
下面通过实施例对于本发明进行进一步说明
实施例1-9
在循环冷却水及搅拌开启情况下，将四氯化钛缓慢加入到纯水中（含有0.2‰脂肪醇聚氧乙烯醚），保证在低于45℃前提下配置低浓度二氯氧钛溶液，其浓度分别为0.1mol/L，0.2mol/L，0.3 mol/L。保证在低于70℃前提下配置高浓度二氯氧钛溶液，其浓度分别为2.5mol/L，3.2 mol/L，4.0 mol/L钛液，而后以2.5℃/min将低浓度钛液升温至85℃，保温20min，而后以25mL/min流速转入高浓度钛液，搅拌保温20min，其中高浓度钛液与低浓度钛液体积比为1。最后在搅拌下将上述浆料升温至100℃，保温30min。最后以780℃，保温2.5小时烧成，制得高分散性球形二氧化钛。其测试结果如表1：
实施例 1 2 3 4 5 6 7 8 9
低浓度二氯氧钛mol/L 0.1 0.1 0.1 0.2 0.2 0.2 0.3 0.3 0.3
高浓度二氯氧钛mol/L 2.5 3.2 4.0 2.5 3.2 4.0 2.5 3.2 4.0
SEM/nm 60 65 80 90 106 113 125 136 148
比表面/m<sup>2</sup>/g 46.28 45.32 44.62 41.53 40.89 40.12 39.85 38.64 36.74
转化率/% 99.8 99.8 99.7 99.7 99.7 99.6 99.6 99.5 99.5
由表1的数据可知当低浓度二氯氧钛溶液a浓度为0.1mol/L，高浓度二氯氧钛溶液b浓度为2.5mol/L时其具备更小的粒径、更高的比表面积和转化率。
实施例10-15
选择低浓度二氯氧钛为0.2 mol/L，高浓度二氯氧钛为3.2 mol/L，升温速率3.0℃/min，一次水解温度87℃，保温30min，而后以32mL/min流速转入高浓度钛液，搅拌保温30min，其中高浓度钛液与低浓度钛液体积比为1。最后在搅拌下将上述浆料升温至105℃，保温40min。最后以780℃，保温2.5小时烧成。在上述条件相同下，进行了不同分散剂及其含量实验，测试结果如表2：
实施例 10 11 12 13 14 15
脂肪醇聚氧乙烯醚/‰ 0.2 0.35 0.5 / / /
甲基丙烯酸酯/‰ / / / 0.2 0.35 0.5
SEM/nm 109 102 98 87 85 84
比表面/m<sup>2</sup>/g 40.53 41.03 41.35 44.33 45.34 45.51
转化率/% 99.8 99.8 99.8 99.8 99.8 99.8
由表2的数据可知当选择0.5‰的甲基丙烯酸酯作为分散剂时其最终所制得的二氧化钛其具备更小的粒径、更高的比表面积和转化率，图1电镜照片显示产品分散性能极好。
实施例16-20
选择低浓度二氯氧钛为0.2 mol/L，高浓度二氯氧钛为3.2 mol/L，而后以2.5℃/min将低浓度钛液升温至85℃，保温20min，而后以25mL/min流速转入高浓度钛液，搅拌保温20min，最后在搅拌下将上述浆料升温至100℃，保温30min。最后以780℃，保温2.5小时烧成，制得高分散性球形二氧化钛。在上述条件相同下，进行了不同高浓度钛液与低浓度钛液体积比的试验，测试结果如表3：
实施例 16 17 18 19 20
体积比 1.2 1.1 1.0 0.9 0.8
SEM/nm 135 118 106 106 106
比表面/m<sup>2</sup>/g 37.88 38.85 40.89 40.78 40.85
转化率/% 99.4 99.5 99.7 99.7 99.7
由表3的数据可知高浓度钛液与低浓度钛液体积比在逐渐减小的同时其最终所制得的二氧化钛其具备更小的粒径、更高的比表面积和转化率，但当其小于1.0时其各项指标性能无明显变化。而从实际成本考虑选择高浓度钛液与低浓度钛液体积比为1时，其在成本最低时具备更优的效果。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (5)

1.一种高分散性球形二氧化钛制备方法，制备步骤如下：
（1）二氯氧钛溶液配制：在循环冷却水及搅拌开启下，将四氯化钛缓慢加到含有分散剂的纯水中，配置0.1-0.3mol/L的低浓度二氯氧钛溶液a，其配液温度小于45℃，配置2.5-4.0mol/L的高浓度二氯氧钛溶液b，其配液温度小于70℃；
（2）低温溶胶制备：将低浓度二氯氧钛溶液a以一定升温速率升至85~90℃，保温20-40min，再升温至90-95℃，制得溶胶；
（3）中温二次水解：将高浓度二氯氧钛溶液b转至步骤（2）溶胶中，保温20-40分钟，制得浆料；
（4）高温保温：升温至100-105℃，保温30-60分钟；
（5）压滤煅烧：采用压滤机压干浆料，再以2-3℃/min升温至600-830℃保温2-3小时。
2.根据权利要求1所述的一种高分散性球形二氧化钛制备方法，其特征在于：步骤（1）纯水中分散剂为脂肪醇聚氧乙烯醚，甲基丙烯酸酯中一种，含量为纯水的0.2‰-0.5‰。
3.根据权利要求1所述的一种高分散性球形二氧化钛制备方法，其特征在于：步骤（2）中二氯氧钛溶液浓度为0.1-0.3mol/L，升温速率为2.5-4.0℃/min。
4.根据权利要求1所述的一种高分散性球形二氧化钛制备方法，其特征在于：步骤（3）中高浓度二氯氧钛溶液b与低浓度二氯氧钛溶液a体积比为1。
5.根据权利要求2所述的一种高分散性球形二氧化钛制备方法，其特征在于：步骤（1）纯水中分散剂为0.5‰的甲基丙烯酸酯。
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