CN109704399A - 一种高分散金红石型二氧化钛及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电子陶瓷材料技术领域，具体涉及一种高分散金红石型二氧化钛，并进一步公开其制备方法。本发明所述金红石型二氧化钛的制备方法，是在现有技术以四氯化钛为原料经水解制得偏钛酸，再经煅烧处理制得二氧化钛粉末工艺的基础上进行改进而得：本发明所述方法通过对四氯化钛溶液配制过程的改进、煅烧过程的改进，以及通过在热水中加入添加剂及增加浆料陈化处理的方式，有效提高了制得二氧化钛颗粒的分散性和尺寸均匀性，且制得二氧化钛的颗粒尺寸更小，可满足工业上对二氧化钛颗粒尺寸和分散性的要求。
Description
技术领域
本发明属于电子陶瓷材料技术领域，具体涉及一种高分散金红石型二氧化钛，并进一步公开其制备方法。
背景技术
二氧化钛俗称钛白粉，是一种质地柔软的无嗅无味的白色粉末，不溶于水、稀无机酸、有机溶剂及油，微溶于碱，溶于浓硫酸。钛白粉遇热会变黄色，冷却后又变白色。钛白粉的遮盖力和着色力较强，是白色颜料中着色力最强的一种，具有优良的遮盖力和着色牢度，常用作染料及颜料使用，是工业生产中非常重要的原料，广泛应用于涂料、塑料、造纸、印刷油墨、化纤、橡胶、化妆品、陶瓷、搪瓷、电子、食品和医药工业等领域，其中涂料使用占比最大，约占整体消耗量的60％。随着房地产及装饰市场的走俏，钛白粉的需求量逐年增大，并表现出巨大的市场潜力。
二氧化钛主要有金红石、锐钛型、板钛型三种晶型结构，工业上利用的主要是前两种晶型结构。金红石型(R型)钛白粉原子排列致密，相对密度和折射率都比较大，具有很高的分散光射线的能力，具有较好的紫外屏蔽能力、随角异色性能、耐光性、耐热性、耐气候性、耐水性及热稳定性，可赋予制品良好的光稳定性，但白度稍差，特别适用于室外使用的塑料制品，广泛应用于汽车漆行业及化妆品、涂料、陶瓷等领域；锐钛型(A型)钛白粉略带蓝光且白度较好，遮盖力大、着色力强且分散性较好，但其耐光性略差，且不耐风化，主要用于室内使用制品。在电子陶瓷材料领域中，二氧化钛作为固相法生产钛酸钡的原材料，对其纯度和颗粒大小提出了较高的要求，特别是随着电子陶瓷电容器对钛酸钡呈现出小尺寸、高分散、高结晶的要求，要求作为主成分的二氧化钛具有较小的颗粒尺寸及较好的分散性能。
传统的二氧化钛生产方法主要有硫酸法和氯化法两种。硫酸法制备二氧化钛的缺陷是很难制备出小颗粒尺寸的二氧化钛，无法满足电子陶瓷中对二氧化钛颗粒尺寸日益精细化的要求；而氯化法目前则基本被国外几家企业垄断，不易于市场化推广。水解法制备二氧化钛是目前较为流行的一种二氧化钛生产方法，其产物主要为金红石晶型结构的二氧化钛，并具有成本低、易于推广的优势，因而受到广泛关注。但如何基于水解法在工业化生产中制备出分散性好、纯度高且颗粒尺寸较小的二氧化钛产物，则是现有水解法亟需解决的问题，也对水解工艺提出了更高的要求。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种高分散金红石型二氧化钛的制备方法，以解决现有技术中二氧化钛生产工艺存在产物分散性、纯度及颗粒尺寸均略差的问题；
本发明所要解决的第二个技术问题在于提供一种分散性更好、纯度更高且颗粒尺寸更小的金红石型二氧化钛。
为解决上述技术问题，本发明所述的一种高分散金红石型二氧化钛的制备方法，包括如下步骤：
(1)配制四氯化钛溶液，备用；
(2)取90-100℃的热水，备用；
(3)将所述四氯化钛溶液加入至所述热水中，进行保温水解处理，合成得到偏钛酸溶液；
(4)将得到的所述偏钛酸溶液弃去上清液并进行压滤，得到偏钛酸滤饼；
(5)将得到的偏钛酸滤饼于200-400℃进行第一次煅烧处理，粉碎后继续于500-800℃进行第二次煅烧处理，粉碎即得到所需金红石型二氧化钛粉体。
优选的，所述步骤(1)中，所述配制四氯化钛溶液的步骤为在温度低于35℃条件下，采用先加水再加入四氯化钛的方式，配制质量浓度为40-50wt％的四氯化钛溶液。
优选的，所述步骤(2)中，还包括在所述热水中加入表面活性剂和/或絮凝剂的步骤。
具体的，所述的高分散金红石型二氧化钛的制备方法中：
所述表面活性剂包括十二烷基硫酸钠，所述表面活性剂的加入量占理论生成二氧化钛量的0.2-0.4wt％；
所述絮凝剂包括聚丙烯酰胺，所述絮凝剂的加入量占理论生成二氧化钛量的0.2-0.4wt％。
优选的，所述步骤(3)中，所述热水与所述四氯化钛溶液的体积比为1-2：1。
优选的，所述步骤(3)中，所述水解步骤的反应时间为1-3h。
优选的，所述步骤(4)中，还包括将所述偏钛酸溶液在自然降温条件下进行陈化处理的步骤。
优选的，所述陈化步骤的处理时间为4-10h。
优选的，所述步骤(5)中，所述第一次煅烧处理的时间为1-2h，所述第二次煅烧处理的时间为2-4h。
本发明还公开了由所述方法制备得到的高分散金红石型二氧化钛。
本发明的目的在于提供一种高分散金红石型二氧化钛的制备方法。其特征在于，具体步骤如下：(1)采用预配底液的方法配制四氯化钛溶液，将配好的四氯化钛溶液加入热水中进行水解；(2)将合成好的偏钛酸溶液进行陈化，陈化后排出上清液后的物料进行压滤；(3)压滤后的偏钛酸滤饼进行两次煅烧两次粉碎制备出分散性好的金红石型二氧化钛。
在步骤(1)中将配制好的四氯化钛溶液作为底液，先加水，后加四氯化钛，要求四氯化钛稀释过程温度低于35℃保证溶液不出现反应变质；
在步骤(2)中有一个陈化的过程，陈化是在自然降温条件下进行，陈化时间在4-10h，陈化后的物料将上清液排出；
在步骤(3)中采用两次煅烧和两次粉碎，第一次煅烧温度为200-400℃保温1-2h，第一次粉碎为煅烧后的物料用打粉机进行初步粉碎，第二次煅烧温度在500-800℃保温2-4h，第二次粉碎为煅烧后的物料用气流粉碎机进行粉碎，得到颗粒均匀的粉体。
为了制备出颗粒尺寸小、分散性好的二氧化钛，针对现有的水解法工艺，我们主要对配制四氯化钛溶液，煅烧过程进行了工艺改善，此外，增加了陈化工序。
本发明所述金红石型二氧化钛的制备方法，是在现有技术以四氯化钛为原料经水解制得偏钛酸，再经煅烧处理制得二氧化钛粉末工艺的基础上进行改进而得：首先，本发明所述方法在配制四氯化钛溶液时，在低于35℃温度下，采用先加水后加四氯化钛，防止四氯化钛溶液在稀释的过程中温度过高导致的反应变质，为后续高分散性二氧化钛的合成提供了基础，同时提高了生产效率；其次，本发明所述方法进一步在热水中添加表面活性剂和/或絮凝剂，表面活性剂有助于产生空间位阻效应、防止颗粒出现团聚，而絮凝剂的加入则有助于促进颗粒生长和水解、提高了水解率，并且有利于后续的压滤效果；再者，本发明所述方法进一步通过将水解后的偏钛酸溶液进行陈化处理，从而使物料颗粒尺寸变得均匀且有助于除去表面的杂质；进一步的，本发明所述方法采用梯度控温的方式对偏钛酸物料进行两次煅烧和两次粉碎，有效保证了煅烧及粉碎过程中氯化氢气体的充分排放，同时也使得煅烧后得到二氧化钛粉体的颗粒分散性更好且颗粒尺寸更加均匀，可满足工业上对二氧化钛颗粒尺寸和分散性的要求。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中，
图1是本发明实施例1、2、4、5中制得二氧化钛粉体的XRD衍射图谱；
图2是本发明实施例4制备的二氧化钛粉体的扫描电子显微镜图；
图3是以本发明实施例6合成的二氧化钛粉体制备得到钛酸钡的扫描电子显微镜图；
图4是以本发明对比例4合成的二氧化钛粉体制备得到钛酸钡的扫描电子显微镜图。
具体实施方式
实施例1
本实施例所述金红石型二氧化钛的制备方法，包括如下步骤：
(1)配制四氯化钛溶液：于常温下加水至反应釜中，随后加入四氯化钛混匀，配制得到质量分数为45％的四氯化钛溶液，所述四氯化钛溶液作为底液，备用；
(2)配制热解水溶液：向合成釜中加入预热至95℃的热水，并向其中加入十二烷基硫酸钠和聚丙烯酰胺混匀，所述十二烷基硫酸钠和聚丙烯酰胺的加入了均为本实施例方法理论生成二氧化钛量的0.3wt％；
(3)解热：将所述合成釜持续加热，待水溶液温度达到100℃时，缓慢加入上述配制好的四氯化钛溶液，控制所述四氯化钛溶液与所述水溶液的体积比为1：1，进行保温热解反应2h，合成得到偏钛酸溶液；
(4)将得到的偏钛酸溶液物料转移至陈化釜中进行陈化处理6h，陈化后排出上清液，并搅拌30分钟后将得到的偏钛酸浆料用压滤机进行压滤，得到固含量在50％左右的滤饼；
(5)将压滤后的滤饼置于推板炉中，在300℃进行保温煅烧2h，随后用打粉机进行粉碎，并继续置于推板炉中，升温至500℃进行保温煅烧2h，将得到的二氧化钛用气流粉碎机粉碎，并过80目筛，即得到所需的二氧化钛粉体。
本实施例制得二氧化钛粉体的XRD衍射图谱如图1所示。
实施例2
本实施例所述金红石型二氧化钛的制备方法，包括如下步骤：
(1)配制四氯化钛溶液：于常温下加水至反应釜中，随后加入四氯化钛混匀，配制得到质量分数为45％的四氯化钛溶液，所述四氯化钛溶液作为底液，备用；
(2)配制热解水溶液：向合成釜中加入预热至95℃的热水，并向其中加入十二烷基硫酸钠和聚丙烯酰胺混匀，所述十二烷基硫酸钠和聚丙烯酰胺的加入了均为本实施例方法理论生成二氧化钛量的0.3wt％；
(3)解热：将所述合成釜持续加热，待水溶液温度达到100℃时，缓慢加入上述配制好的四氯化钛溶液，控制所述四氯化钛溶液与所述水溶液的体积比为1：1，进行保温热解反应2h，合成得到偏钛酸溶液；
(4)将得到的偏钛酸溶液物料转移至陈化釜中进行陈化处理6h，陈化后排出上清液，并搅拌30分钟后将得到的偏钛酸浆料用压滤机进行压滤，得到固含量在50％左右的滤饼；
(5)将压滤后的滤饼置于推板炉中，在300℃进行保温煅烧2h，随后用打粉机进行粉碎，并继续置于推板炉中，升温至600℃进行保温煅烧2h，将得到的二氧化钛用气流粉碎机粉碎，并过80目筛，即得到所需的二氧化钛粉体。
本实施例制得二氧化钛粉体的XRD衍射图谱如图1所示。
实施例3
本实施例所述金红石型二氧化钛的制备方法，包括如下步骤：
(1)配制四氯化钛溶液：于常温下加水至反应釜中，随后加入四氯化钛混匀，配制得到质量分数为45％的四氯化钛溶液，所述四氯化钛溶液作为底液，备用；
(2)配制热解水溶液：向合成釜中加入预热至95℃的热水，并向其中加入十二烷基硫酸钠和聚丙烯酰胺混匀，所述十二烷基硫酸钠和聚丙烯酰胺的加入了均为本实施例方法理论生成二氧化钛量的0.3wt％；
(3)解热：将所述合成釜持续加热，待水溶液温度达到100℃时，缓慢加入上述配制好的四氯化钛溶液，控制所述四氯化钛溶液与所述水溶液的体积比为1：1，进行保温热解反应2h，合成得到偏钛酸溶液；
(4)将得到的偏钛酸溶液物料转移至陈化釜中进行陈化处理6h，陈化后排出上清液，并搅拌30分钟后将得到的偏钛酸浆料用压滤机进行压滤，得到固含量在50％左右的滤饼；
(5)将压滤后的滤饼置于推板炉中，在300℃进行保温煅烧2h，随后用打粉机进行粉碎，并继续置于推板炉中，升温至700℃进行保温煅烧2h，将得到的二氧化钛用气流粉碎机粉碎，并过80目筛，即得到所需的二氧化钛粉体。
实施例4
本实施例所述金红石型二氧化钛的制备方法，包括如下步骤：
(1)配制四氯化钛溶液：于常温下加水至反应釜中，随后加入四氯化钛混匀，配制得到质量分数为45％的四氯化钛溶液，所述四氯化钛溶液作为底液，备用；
(2)配制热解水溶液：向合成釜中加入预热至95℃的热水，并向其中加入十二烷基硫酸钠和聚丙烯酰胺混匀，所述十二烷基硫酸钠和聚丙烯酰胺的加入了均为本实施例方法理论生成二氧化钛量的0.3wt％；
(3)解热：将所述合成釜持续加热，待水溶液温度达到100℃时，缓慢加入上述配制好的四氯化钛溶液，控制所述四氯化钛溶液与所述水溶液的体积比为1：1，进行保温热解反应2h，合成得到偏钛酸溶液；
(4)将得到的偏钛酸溶液物料转移至陈化釜中进行陈化处理6h，陈化后排出上清液，并搅拌30分钟后将得到的偏钛酸浆料用压滤机进行压滤，得到固含量在50％左右的滤饼；
(5)将压滤后的滤饼置于推板炉中，在300℃进行保温煅烧2h，随后用打粉机进行粉碎，并继续置于推板炉中，升温至750℃进行保温煅烧2h，将得到的二氧化钛用气流粉碎机粉碎，并过80目筛，即得到所需的二氧化钛粉体。
本实施例制得二氧化钛粉体的XRD衍射图谱如图1所示，制备的二氧化钛粉体的扫描电子显微镜图如图2所示。
实施例5
本实施例所述金红石型二氧化钛的制备方法，包括如下步骤：
(1)配制四氯化钛溶液：于常温下加水至反应釜中，随后加入四氯化钛混匀，配制得到质量分数为45％的四氯化钛溶液，所述四氯化钛溶液作为底液，备用；
(2)配制热解水溶液：向合成釜中加入预热至95℃的热水，并向其中加入十二烷基硫酸钠和聚丙烯酰胺混匀，所述十二烷基硫酸钠和聚丙烯酰胺的加入了均为本实施例方法理论生成二氧化钛量的0.3wt％；
(3)解热：将所述合成釜持续加热，待水溶液温度达到100℃时，缓慢加入上述配制好的四氯化钛溶液，控制所述四氯化钛溶液与所述水溶液的体积比为1：1，进行保温热解反应2h，合成得到偏钛酸溶液；
(4)将得到的偏钛酸溶液物料转移至陈化釜中进行陈化处理6h，陈化后排出上清液，并搅拌30分钟后将得到的偏钛酸浆料用压滤机进行压滤，得到固含量在50％左右的滤饼；
(5)将压滤后的滤饼置于推板炉中，在300℃进行保温煅烧2h，随后用打粉机进行粉碎，并继续置于推板炉中，升温至800℃进行保温煅烧2h，将得到的二氧化钛用气流粉碎机粉碎，并过80目筛，即得到所需的二氧化钛粉体。
本实施例制得二氧化钛粉体的XRD衍射图谱如图1所示。
实施例6
本实施例所述金红石型二氧化钛的制备方法，包括如下步骤：
(1)配制四氯化钛溶液：于常温下加水至反应釜中，随后加入四氯化钛混匀，配制得到质量分数为45％的四氯化钛溶液，所述四氯化钛溶液作为底液，备用；
(2)配制热解水溶液：向合成釜中加入预热至95℃的热水，并向其中加入十二烷基硫酸钠和聚丙烯酰胺混匀，所述十二烷基硫酸钠和聚丙烯酰胺的加入了均为本实施例方法理论生成二氧化钛量的0.3wt％；
(3)解热：将所述合成釜持续加热，待水溶液温度达到100℃时，缓慢加入上述配制好的四氯化钛溶液，控制所述水溶液与所述四氯化钛溶液的体积比为2：1，进行保温热解反应2h，合成得到偏钛酸溶液；
(4)将得到的偏钛酸溶液物料转移至陈化釜中进行陈化处理6h，陈化后排出上清液，并搅拌30分钟后将得到的偏钛酸浆料用压滤机进行压滤，得到固含量在50％左右的滤饼；
(5)将压滤后的滤饼置于推板炉中，在350℃进行保温煅烧2h，随后用打粉机进行粉碎，并继续置于推板炉中，升温至500℃进行保温煅烧2h，将得到的二氧化钛用气流粉碎机粉碎，并过80目筛，即得到所需的二氧化钛粉体。
实施例7
本实施例所述金红石型二氧化钛的制备方法，包括如下步骤：
(1)配制四氯化钛溶液：于常温下加水至反应釜中，随后加入四氯化钛混匀，配制得到质量分数为45％的四氯化钛溶液，所述四氯化钛溶液作为底液，备用；
(2)配制热解水溶液：向合成釜中加入预热至95℃的热水，并向其中加入十二烷基硫酸钠和聚丙烯酰胺混匀，所述十二烷基硫酸钠和聚丙烯酰胺的加入了均为本实施例方法理论生成二氧化钛量的0.3wt％；
(3)解热：将所述合成釜持续加热，待水溶液温度达到100℃时，缓慢加入上述配制好的四氯化钛溶液，控制所述水溶液与所述四氯化钛溶液的体积比为2：1，进行保温热解反应2h，合成得到偏钛酸溶液；
(4)将得到的偏钛酸溶液物料转移至陈化釜中进行陈化处理6h，陈化后排出上清液，并搅拌30分钟后将得到的偏钛酸浆料用压滤机进行压滤，得到固含量在50％左右的滤饼；
(5)将压滤后的滤饼置于推板炉中，在350℃进行保温煅烧2h，随后用打粉机进行粉碎，并继续置于推板炉中，升温至600℃进行保温煅烧2h，将得到的二氧化钛用气流粉碎机粉碎，并过80目筛，即得到所需的二氧化钛粉体。
实施例8
本实施例所述金红石型二氧化钛的制备方法，包括如下步骤：
(1)配制四氯化钛溶液：于常温下加水至反应釜中，随后加入四氯化钛混匀，配制得到质量分数为45％的四氯化钛溶液，所述四氯化钛溶液作为底液，备用；
(2)配制热解水溶液：向合成釜中加入预热至95℃的热水，并向其中加入十二烷基硫酸钠和聚丙烯酰胺混匀，所述十二烷基硫酸钠和聚丙烯酰胺的加入了均为本实施例方法理论生成二氧化钛量的0.3wt％；
(3)解热：将所述合成釜持续加热，待水溶液温度达到100℃时，缓慢加入上述配制好的四氯化钛溶液，控制所述水溶液与所述四氯化钛溶液的体积比为2：1，进行保温热解反应2h，合成得到偏钛酸溶液；
(4)将得到的偏钛酸溶液物料转移至陈化釜中进行陈化处理6h，陈化后排出上清液，并搅拌30分钟后将得到的偏钛酸浆料用压滤机进行压滤，得到固含量在50％左右的滤饼；
(5)将压滤后的滤饼置于推板炉中，在350℃进行保温煅烧2h，随后用打粉机进行粉碎，并继续置于推板炉中，升温至700℃进行保温煅烧2h，将得到的二氧化钛用气流粉碎机粉碎，并过80目筛，即得到所需的二氧化钛粉体。
实施例9
本实施例所述金红石型二氧化钛的制备方法，包括如下步骤：
(1)配制四氯化钛溶液：于常温下加水至反应釜中，随后加入四氯化钛混匀，配制得到质量分数为45％的四氯化钛溶液，所述四氯化钛溶液作为底液，备用；
(2)配制热解水溶液：向合成釜中加入预热至95℃的热水，并向其中加入十二烷基硫酸钠和聚丙烯酰胺混匀，所述十二烷基硫酸钠和聚丙烯酰胺的加入了均为本实施例方法理论生成二氧化钛量的0.3wt％；
(3)解热：将所述合成釜持续加热，待水溶液温度达到100℃时，缓慢加入上述配制好的四氯化钛溶液，控制所述水溶液与所述四氯化钛溶液的体积比为2：1，进行保温热解反应2h，合成得到偏钛酸溶液；
(4)将得到的偏钛酸溶液物料转移至陈化釜中进行陈化处理6h，陈化后排出上清液，并搅拌30分钟后将得到的偏钛酸浆料用压滤机进行压滤，得到固含量在50％左右的滤饼；
(5)将压滤后的滤饼置于推板炉中，在350℃进行保温煅烧2h，随后用打粉机进行粉碎，并继续置于推板炉中，升温至750℃进行保温煅烧2h，将得到的二氧化钛用气流粉碎机粉碎，并过80目筛，即得到所需的二氧化钛粉体。
实施例10
本实施例所述金红石型二氧化钛的制备方法，包括如下步骤：
(1)配制四氯化钛溶液：于常温下加水至反应釜中，随后加入四氯化钛混匀，配制得到质量分数为45％的四氯化钛溶液，所述四氯化钛溶液作为底液，备用；
(2)配制热解水溶液：向合成釜中加入预热至95℃的热水，并向其中加入十二烷基硫酸钠和聚丙烯酰胺混匀，所述十二烷基硫酸钠和聚丙烯酰胺的加入了均为本实施例方法理论生成二氧化钛量的0.3wt％；
(3)解热：将所述合成釜持续加热，待水溶液温度达到100℃时，缓慢加入上述配制好的四氯化钛溶液，控制所述水溶液与所述四氯化钛溶液的体积比为2：1，进行保温热解反应2h，合成得到偏钛酸溶液；
(4)将得到的偏钛酸溶液物料转移至陈化釜中进行陈化处理6h，陈化后排出上清液，并搅拌30分钟后将得到的偏钛酸浆料用压滤机进行压滤，得到固含量在50％左右的滤饼；
(5)将压滤后的滤饼置于推板炉中，在350℃进行保温煅烧2h，随后用打粉机进行粉碎，并继续置于推板炉中，升温至800℃进行保温煅烧2h，将得到的二氧化钛用气流粉碎机粉碎，并过80目筛，即得到所需的二氧化钛粉体。
实施例11
本实施例所述金红石型二氧化钛的制备方法，包括如下步骤：
(1)配制四氯化钛溶液：于常温下加水至反应釜中，随后加入四氯化钛混匀，配制得到质量分数为40％的四氯化钛溶液，所述四氯化钛溶液作为底液，备用；
(2)配制热解水溶液：向合成釜中加入预热至90℃的热水，并向其中加入十二烷基硫酸钠和聚丙烯酰胺混匀，所述十二烷基硫酸钠和聚丙烯酰胺的加入了均为本实施例方法理论生成二氧化钛量的0.2wt％；
(3)解热：将所述合成釜持续加热，待水溶液温度达到100℃时，缓慢加入上述配制好的四氯化钛溶液，控制所述水溶液与所述四氯化钛溶液的体积比为1：1，进行保温热解反应2h，合成得到偏钛酸溶液；
(4)将得到的偏钛酸溶液物料转移至陈化釜中进行陈化处理6h，陈化后排出上清液，并搅拌30分钟后将得到的偏钛酸浆料用压滤机进行压滤，得到固含量在50％左右的滤饼；
(5)将压滤后的滤饼置于推板炉中，在200℃进行保温煅烧2h，随后用打粉机进行粉碎，并继续置于推板炉中，升温至500℃进行保温煅烧2h，将得到的二氧化钛用气流粉碎机粉碎，并过80目筛，即得到所需的二氧化钛粉体。
实施例12
本实施例所述金红石型二氧化钛的制备方法，包括如下步骤：
(1)配制四氯化钛溶液：于常温下加水至反应釜中，随后加入四氯化钛混匀，配制得到质量分数为50％的四氯化钛溶液，所述四氯化钛溶液作为底液，备用；
(2)配制热解水溶液：向合成釜中加入预热至100℃的热水，并向其中加入十二烷基硫酸钠和聚丙烯酰胺混匀，所述十二烷基硫酸钠和聚丙烯酰胺的加入了均为本实施例方法理论生成二氧化钛量的0.4wt％；
(3)解热：将所述合成釜持续加热将水溶液于100℃保温，并缓慢加入上述配制好的四氯化钛溶液，控制所述水溶液与所述四氯化钛溶液的体积比为2：1，进行保温热解反应2h，合成得到偏钛酸溶液；
(4)将得到的偏钛酸溶液物料转移至陈化釜中进行陈化处理6h，陈化后排出上清液，并搅拌30分钟后将得到的偏钛酸浆料用压滤机进行压滤，得到固含量在50％左右的滤饼；
(5)将压滤后的滤饼置于推板炉中，在400℃进行保温煅烧2h，随后用打粉机进行粉碎，并继续置于推板炉中，升温至800℃进行保温煅烧2h，将得到的二氧化钛用气流粉碎机粉碎，并过80目筛，即得到所需的二氧化钛粉体。
对比例1
本对比例所述金红石型二氧化钛的制备方法同实施例6，其区别仅在于，所述步骤(4)中不进行陈化步骤。
对比例2
本对比例所述金红石型二氧化钛的制备方法同实施例6，其区别仅在于，所述步骤(5)中直接于350℃进行保温煅烧4h，随后用气流粉碎机粉碎，并过80目筛，即得到所需的二氧化钛粉体。
对比例3
本对比例所述金红石型二氧化钛的制备方法同实施例6，其区别仅在于，所述步骤(5)中直接于500℃进行保温煅烧4h，随后用气流粉碎机粉碎，并过80目筛，即得到所需的二氧化钛粉体。
对比例4
本对比例所述金红石型二氧化钛的制备方法同实施例6，其区别仅在于，所述步骤(2)中，所述水溶液中不加入十二烷基硫酸钠和聚丙烯酰胺。
对比例5
本对比例所述二氧化钛的制备方法为采用常规水解法制得。
实验例
分别按照现有技术常规检测方式对上述实施例1-10及对比例1-5中制得的二氧化钛粉体的比表面积和粒度分布一致性进行检测，记录检测结果如下表1。
表1各实施例制得二氧化钛粉体的性能检测结果
| 编号 | 比表面积m<sup>2</sup>/g | 粒度分布一致性 | TiO<sub>2</sub>(％) | Cl(ppm) |
| 实施例1 | 21.53 | 0.64 | 99.74 | 2021 |
| 实施例2 | 16.95 | 0.51 | 99.80 | 733 |
| 实施例3 | 13.58 | 0.42 | 99.88 | 170 |
| 实施例4 | 10.15 | 0.35 | 99.92 | 83 |
| 实施例5 | 8.59 | 0.33 | 99.99 | 0 |
| 实施例6 | 43.25 | 0.81 | 99.47 | 3322 |
| 实施例7 | 39.55 | 0.73 | 99.53 | 2016 |
| 实施例8 | 31.37 | 0.65 | 99.62 | 412 |
| 实施例9 | 25.32 | 0.57 | 99.81 | 223 |
| 实施例10 | 20.58 | 0.46 | 99.91 | 115 |
| 对比例1 | 43.08 | 2.33 | 99.45 | 3422 |
| 对比例2 | 61.22 | 23.51 | 97.15 | 8321 |
| 对比例3 | 45.58 | 6.33 | 98.65 | 4381 |
| 对比例4 | 29.51 | 18.31 | 99.33 | 3821 |
| 对比例5 | 28.33 | 20.52 | 99.25 | 4425 |
从上表数据可知，本发明所述方法制备得到的金红石型二氧化钛粉体具有较好的分散性和纯度，且产物颗粒尺寸更小。
应用实施例
分别将实施例6和对比例3制备的二氧化钛，使用固相法合成250nm钛酸钡，并检测合成的钛酸钡性能如表2所示，制得钛酸钡的SEM照片分别如图3和4所示。
表2合成钛酸钡性能比较
从上表数据可知，以本发明所述方法制备得到的金红石型二氧化钛粉体制备的250nm钛酸钡分散性好，结晶度高。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种高分散金红石型二氧化钛的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)配制四氯化钛溶液，备用；
(2)取90-100℃的热水，备用；
(3)将所述四氯化钛溶液加入至所述热水中，进行保温水解处理，合成得到偏钛酸溶液；
(4)将得到的所述偏钛酸溶液弃去上清液并进行压滤，得到偏钛酸滤饼；
(5)将得到的偏钛酸滤饼于200-400℃进行第一次煅烧处理，粉碎后继续于500-800℃进行第二次煅烧处理，粉碎即得到所需金红石型二氧化钛粉体。
2.根据权利要求1所述的高分散金红石型二氧化钛的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述配制四氯化钛溶液的步骤为在温度低于35℃条件下，采用先加水再加入四氯化钛的方式，配制质量浓度为40-50wt％的四氯化钛溶液。
3.根据权利要求1或2所述的高分散金红石型二氧化钛的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，还包括在所述热水中加入表面活性剂和/或絮凝剂的步骤。
4.根据权利要求3所述的高分散金红石型二氧化钛的制备方法，其特征在于：
所述表面活性剂包括十二烷基硫酸钠，所述表面活性剂的加入量占理论生成二氧化钛量的0.2-0.4wt％；
所述絮凝剂包括聚丙烯酰胺，所述絮凝剂的加入量占理论生成二氧化钛量的0.2-0.4wt％。
5.根据权利要求1-4任一项所述的高分散金红石型二氧化钛的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述热水与所述四氯化钛溶液的体积比为1-2：1。
6.根据权利要求5所述的高分散金红石型二氧化钛的制备方法，其特征在于，所述水解步骤的反应时间为1-3h。
7.根据权利要求1-6任一项所述的高分散金红石型二氧化钛的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，还包括将所述偏钛酸溶液在自然降温条件下进行陈化处理的步骤。
8.根据权利要求7所述的高分散金红石型二氧化钛的制备方法，其特征在于，所述陈化步骤的处理时间为4-10h。
9.根据权利要求1-8任一项所述的高分散金红石型二氧化钛的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中，所述第一次煅烧处理的时间为1-2h，所述第二次煅烧处理的时间为2-4h。
10.由权利要求1-9任一项所述方法制备得到的高分散金红石型二氧化钛。
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Denomination of invention: Highly dispersed rutile titanium dioxide and preparation method thereof Effective date of registration: 20211227 Granted publication date: 20210126 Pledgee: SHANGHAI GUOCI NEW MATERIAL TECHNOLOGY Co.,Ltd. Pledgor: SHANDONG SINOCERA FUNCTIONAL MATERIAL Co.,Ltd. Registration number: Y2021980016312 |