CN110950380A - 一种新型导电钛白粉的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于钛白粉制备技术领域，公开了一种新型导电钛白粉的制备方法，该制备方法包括以下步骤：1)制备钛白粉基料料浆，调节料浆温度为40‑95℃，同时加入锡盐溶液、锑盐溶液和无机碱液，保持料浆的pH为0.8‑6.5，以氧化锡和氧化锑计，所述锡盐和锑盐的总加入量为5.0‑55wt％，加入时间为40‑120min，均化30min；2)调节步骤1)得到的料浆的pH为5‑7，均化2h；3)将步骤2)得到的料浆在180‑360℃下进行水热反应，反应时间为2.4‑6.8h；4)将步骤3)反应后的料浆过筛、水洗，干燥粉碎，得到所述新型导电钛白粉。制得的钛白粉导电性、分散性优异，制备方法能耗低、流程短。

Description

一种新型导电钛白粉的制备方法

技术领域

本发明属于钛白粉制备技术领域，具体涉及一种新型导电钛白粉的制备方法。

背景技术

钛白粉作为一种无机颜料，由于其无毒、颜料性能优异，广泛应用在各种涂层、塑料、造纸等领域，随着社会经济的高速发展，钛白粉的应用领域不断扩大，具有新功能，将为钛白粉的应用增添新助力，其中以导电钛白粉最具有市场前景。

目前，市场上的导电钛白粉大部分来自国外，价格非常高，国内相关的导电钛白粉多处于研发状态，导电性不稳定、技术不成熟，无法进行大规模生产；现有的导电钛白粉制备技术有两种，一种是共混法，例如，专利文献CN107216686A和CN105702318A将导电材料与钛白粉进行机械混合，此种方法制备的导电钛白粉颜色不均一，导电性也不稳定；另一种方法是包覆法，如专利文献CN105238100A提到在钛白粉表面包覆ATO导电层，此种方法制备的导电钛白粉，采用锡盐和锑盐先混和，然后再进行钛白粉包覆，操作复杂，同时后期煅烧导致产品烧结，分散性差。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明采用水热法制备氧化锡锑包覆二氧化钛，在特殊的高温高压水体系环境下，钛白粉颗粒表面形成致密均匀的氧化锡锑膜层，从而获得具有优异导电性的钛白粉，免除煅烧环节高能耗，降低生产成本，同时避免高温煅烧造成颗粒间的烧结，保证了产品高的分散性能，而且本发明提供的工艺流程短、能耗低和绿色环保。

本发明提供了一种新型导电钛白粉的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

1)制备钛白粉基料料浆，调节料浆温度为40-95℃，同时加入锡盐溶液、锑盐溶液和无机碱液，保持料浆的pH为0.8-6.5，以氧化锡和氧化锑计，所述锡盐和锑盐的总加入量为5.0-55wt％，加入时间为40-120min，均化30min；

2)调节步骤1)得到的料浆的pH为5-7，均化2h；

3)将步骤2)得到的料浆在180-360℃下进行水热反应，反应时间为2.4-6.8h；

4)将步骤3)反应后的料浆过筛、水洗，干燥粉碎，得到所述新型导电钛白粉。

本发明中，所述钛白粉基料可以为氯化法基料和/或硫酸法基料。优选地，钛白粉基料的粒径D50为0.280-0.360μm，粒径分布≤1.45，钛白粉基料料浆的浓度为280-450g/L。

根据本发明，所述锡盐可以为氯化锡、硝酸锡、硫酸锡、硫酸亚锡和氯化亚锡中一种或多种，优选为氯化锡或硝酸锡。所述锡盐溶液为锡盐在酸中形成的溶液，锡盐溶液的浓度为40-400g/L。

所述锑盐可以为氯化锑、硝酸锑和硫酸锑中的一种或多种，优选为氯化锑或硝酸锑。所述锑盐溶液为锑盐在酸中形成的溶液，锑盐溶液的浓度为20-350g/L。

制备锡盐溶液和锑盐溶液的酸可以为盐酸、硝酸和硫酸中的一种或多种，优选为盐酸或硝酸。

本发明中，锡盐和锑盐在满足总加入量的同时，各自的加入量为常规用量，例如，锡盐的加入量可以为4-40wt％，锑盐的加入量可以为1-20wt％。

本发明步骤2)中，通过无机碱溶液调节浆料的pH，所述无机碱溶液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液。无机碱溶液的浓度可选用本领域调节pH时碱液的常规浓度，不做特别限定。

本发明步骤4)中的过筛、水洗，干燥粉碎步骤均可以采用常规方法进行，优选地，干燥粉碎采用的设备为喷雾干燥和气流粉碎机联用。

本发明中未加以限定的操作步骤及参数均可选用本领域的常规技术手段进行，在此不做赘述。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1)采用水热法制备氧化锡锑包覆二氧化钛，在特殊的高温高压水体系下，在钛白粉颗粒表面形成致密均匀的氧化锡锑膜层，从而获得具有优异导电性的钛白粉；通过控制水热条件的不同，制备不同形态的锡锑掺杂膜层，膜层更加均匀，分散性更加好，而且常规锡锑包覆是常压下进行的，然后通过煅烧让锡锑互相掺杂形成导电层，本发明不需要煅烧，节省能量，更加环保。

2)本发明所采用的工艺免除煅烧环节高能耗，降低生产成本，同时避免高温煅烧造成颗粒间的烧结，保证了产品高的分散性能。

3)本发明提供的工艺流程短、能耗低和绿色环保。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例1-6用于说明本发明的新型导电钛白粉的制备方法。

实施例1

硫酸法钛白粉基料料浆，浓度为300g/L；研磨至粒径D50为0.300μm，粒径分布<1.45；将料浆温度升至40℃；同时添加100g/L氯化锡的盐酸溶液、40g/L硝酸锑的硝酸溶液与氢氧化钠溶液，保持料浆pH为0.8不变，其中氯化锡的添加量4wt％，硝酸锑添加量为1wt％，加入时间60min，均化30min；用氢氧化钠溶液调节料浆的pH为5，在180℃温度下进行水热反应，反应时间为2.4h；过筛后、水洗、干燥、粉碎，得到产品1#。

实施例2

硫酸法钛白粉基料料浆，浓度为280g/L；研磨至粒径D50为0.345μm，粒径分布<1.45；将料浆温度升至95℃；同时添加180g/L氯化锡的盐酸溶液、240g/L硝酸锑的硝酸溶液与氢氧化钠溶液，保持料浆pH为1.5不变，其中氯化锡的添加量26wt％，硝酸锑添加量为5.7wt％，加入时间40min，均化30min；用氢氧化钾溶液调节料浆的pH为6，在200℃温度下进行水热反应，反应时间为4h；过筛后、水洗、干燥、粉碎，得到产品2#。

实施例3

氯化法钛白粉基料料浆，浓度为450g/L；研磨至粒径D50为0.285μm，粒径分布<1.45；升温至65℃；同时添加400g/L硝酸锡的硝酸溶液、350g/L氯化锑的盐酸溶液与氢氧化钠溶液，保持料浆pH为6.5不变，其中硝酸锡的添加量38wt％，氯化锑添加量为17wt％，加入时间120min，均化30min；用氢氧化钠溶液调节料浆的pH为7，在360℃温度下进行水热反应，反应时间为6.8h；过筛后、水洗、干燥、粉碎，得到产品3#。

实施例4

氯化法钛白粉基料料浆，浓度为320g/L；研磨至粒径D50为0.295μm，粒径分布<1.45；将料浆温度升至55℃；同时添加260g/L硝酸锡的硝酸溶液、200g/L氯化锑的盐酸溶液与氢氧化钠溶液，保持料浆pH为3.0不变，其中硝酸锡的添加量24wt％，氯化锑添加量为3.6wt％，加入时间100min，均化30min；用氢氧化钾溶液调节料浆的pH为6，在205℃温度下进行水热反应，反应时间为3.0h；过筛后、水洗、干燥、粉碎，得到产品4#。

实施例5

硫酸法和氯化法钛白粉混合基料料浆(混合比例为1∶1)，浓度为300g/L；研磨至粒径D50为0.360μm，粒径分布<1.45；将料浆温度升至70℃；同时添加40g/L硝酸锡的硝酸溶液、20g/L氯化锑的盐酸溶液与氢氧化钠溶液，保持料浆pH为2.3不变，其中硝酸锡的添加量10wt％，氯化锑添加量为2wt％，加入时间40min，均化30min；用氢氧化钠溶液调节料浆的pH为6，在190℃温度下进行水热反应，反应时间为3.6h；过筛后、水洗、干燥、粉碎，得到产品5#。

实施例6

硫酸法和氯化法钛白粉混合基料料浆(混合比例为2∶1)，浓度为400g/L；研磨至粒径D50为0.315μm，粒径分布<1.45；将料浆温度60℃；同时添加200g/L硝酸锡的硝酸溶液、180g/L氯化锑的盐酸溶液与氢氧化钠溶液，保持料浆pH为4.0不变，其中硝酸锡的添加量8wt％，氯化锑添加量为5wt％，加入时间80min，均化30min；用氢氧化钠溶液调节料浆的pH为6.5，在240℃温度下进行水热反应，反应时间为3.5h；过筛后、水洗、干燥、粉碎，得到产品6#。

对比例1

取硫酸法中间产物偏钛酸300g；添加4wt％氧化锡和1wt％氧化锑粉体，混匀，煅烧(煅烧条件包括：0-300℃煅烧1h，300-400℃煅烧2h，400-500℃煅烧3h，500-600℃煅烧2h，600-700℃煅烧2h，700-800℃煅烧3h)，粉碎，得产品D1#。

对比例2

硫酸法钛白粉基料，浓度为300g/L；研磨至粒径D50为0.300μm，粒径分布<1.45，调节pH为2.0；将料浆温度升至60℃；添加含4wt％锡盐和1wt％锑盐盐酸溶液，保持料浆pH为2.0不变，加入时间120min，均化30min；过滤、水洗、105℃干燥，900℃煅烧，粉碎，得到产品D2#。

将实施例和对比例制得的产品进行性能分析测试，性能测试均采用常规方法进行，结果如下表1所示。

表1

	1#	2#	3#	4#	5#	6#	D1#	D2#
									粉体电阻率Ω·cm	35	30	15	20	25	25	150	75
D50μm	0.335	0.370	0.300	0.325	0.385	0.345	0.458	0.431
									PSD	1.55	1.58	1.45	1.50	1.60	1.55	2.79	1.93
水体系分散性μm	25	30	20	25	30	25	100	55
									油体系分散性μm	17.5	17.5	15	15	17.5	17.5	100	45
粉体颜色L	92	86	84	85	87	88	83	86

由表1可知，本发明所制备的导电钛白粉的导电性、分散性、色相与采用其它方法制得的导电钛白粉相比有所提高，而且本发明导电钛白粉的制备过程不需要煅烧，钛白粉颗粒会不烧结，而且节能环保。

以上已经描述了本发明的实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的实施例。在不偏离所说明实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (7)

1.一种新型导电钛白粉的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：

1)制备钛白粉基料料浆，调节料浆温度为40-95℃，同时加入锡盐溶液、锑盐溶液和无机碱液，保持料浆的pH为0.8-6.5，以氧化锡和氧化锑计，所述锡盐和锑盐的总加入量为5.0-55wt％，加入时间为40-120min，均化30min；

2)调节步骤1)得到的料浆的pH为5-7，均化2h；

3)将步骤2)得到的料浆在180-360℃下进行水热反应，反应时间为2.4-6.8h；

4)将步骤3)反应后的料浆过筛、水洗，干燥粉碎，得到所述新型导电钛白粉。

2.根据权利要求1所述的新型导电钛白粉的制备方法，其特征在于，所述钛白粉基料为氯化法基料和/或硫酸法基料，钛白粉基料的粒径D50为0.280-0.360μm，粒径分布≤1.45，钛白粉基料料浆的浓度为280-450g/L。

3.根据权利要求1所述的新型导电钛白粉的制备方法，其特征在于，所述锡盐为氯化锡、硝酸锡、硫酸锡、硫酸亚锡和氯化亚锡中一种或多种；所述锡盐溶液为锡盐在酸中形成的溶液，锡盐溶液的浓度为40-400g/L。

4.根据权利要求1所述的新型导电钛白粉的制备方法，其特征在于，所述锑盐为氯化锑、硝酸锑和硫酸锑中的一种或多种；所述锑盐溶液为锑盐在酸中形成的溶液，锑盐溶液的浓度为20-350g/L。

5.根据权利要求3或4所述的新型导电钛白粉的制备方法，其特征在于，所述酸为盐酸、硝酸和硫酸中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的新型导电钛白粉的制备方法，其特征在于，步骤2)中，通过无机碱溶液调节浆料的pH，所述无机碱溶液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液。

7.根据权利要求1所述的新型导电钛白粉的制备方法，其特征在于，步骤4)中，干燥粉碎采用的设备为喷雾干燥和气流粉碎机联用。