JP3226594B2 - 針状導電性酸化チタンの製造方法 - Google Patents

針状導電性酸化チタンの製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、プラスチツク、ゴム等
への補強材、及び導電性付与剤あるいは帯電防止剤とし
て有用な導電性被覆層を有する針状導電性酸化チタンの
製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】プラスチツクやゴム等に混合してこれに
導電性を付与する材料として、酸化錫系、酸化亜鉛系あ
るいは酸化インジウム系等の導電性物質を被覆した酸化
チタンや、酸化アルミニウムが知られているが、中でも
アスペクト比の大きな針状(繊維状)物質を基材として
用いることが接触する機会を多くする形状効果及び補強
効果から有効である。そのような針状(繊維状)導電性
物質としては例えば、特開昭59−6235号に表面が酸化第
二錫で覆われた繊維状チタン酸カリウムを主成分とする
白色導電性物質が提案されているが、含まれているカリ
ウム等のアルカリ金属成分の影響で充分な導電性が得ら
れないという問題点を含む。又、そのような問題点を解
決したものとして例えば、特開昭62−122005号にはチタ
ン酸アルカリ繊維の構成成分中のアルカリが溶出する条
件で酸処理し、該酸処理後のアルカリ分の減少したチタ
ン酸アルカリ繊維の表面に導電性金属化合物を被覆して
なる導電性に優れた繊維状白色導電性フイラーの製造方
法、特開平2−258627号にはあらかじめ六チタン酸カリ
ウム繊維表面を結晶性良好な二酸化チタンで被覆処理し
た後に酸化錫・酸化アンチモン系導電性皮膜を生成させ
ることからなる白色導電性六チタン酸カリウム繊維及び
その製造法が提案されているが、前者はアルカリ分抽出
の際に繊維形状が壊れ易く、操作が煩雑であつたり、後
者も二酸化チタン層被覆のための工程を必要とし、その
条件も制限されているなど問題点を含むものである。
【0003】更に特開昭63−233016号においては不純物
含有量3重量%以下の高品位酸化チタンの表面に酸化錫
及び酸化アンチモンから成る導電層を有することを特徴
とする針状導電性酸化チタンが得られているが、この方
法はリン化合物及び原子価3以下の金属の化合物等の不
純物をできるだけ少なくした高品位(高純度)の酸化チ
タンの表面に導電性被覆層を設ける技術で、実際には実
施例1のP25量は0.29重量%、実施例2のP25量は
0.25重量%と極めて少量の不純物となるようにした酸化
チタンを原料とする技術である。しかもこの方法では不
純物を除去するために酸及び又はアルカリで処理する工
程が必要で、又、最終製品の酸化チタンは単結晶であ
る。
【0004】本発明者らは上記従来法に鑑み、何ら酸/
アルカリ処理等により高品位の酸化チタンを得ることな
く、逆に或る特定の化合物を吸着させた酸化チタン原料
を用いて、これに導電性被覆層を設けることにより緻密
な多結晶体で強度が大きく且つ優れた導電性を有する酸
化チタンが得られることを見出した。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は強度が
大で優れた導電性を有する針状導電性酸化チタンを簡潔
な工程により経済的に製造する方法を提供することにあ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は針状含水酸化チ
タン又は針状酸化チタンにSi化合物及びP化合物から
選ばれた少なくとも1種を吸着させた後に導電性被覆層
を形成することを特徴とする針状導電性酸化チタンの製
造方法に係る。
【0007】次に本発明の構成について説明する。
【0008】本発明で用いる針状含水酸化チタンは従来
からのチタン酸アルカリ塩を酸処理する方法によつても
得られるが、次に記すような本発明者らが先に出願して
いる方法(特願平3−233903号)による方法は作業性、
経済性等より好ましい。即ち、硫酸チタニル水溶液を加
熱することにより晶出する硫酸チタニルの針状結晶粒子
をアンモニア水等のアルカリ水溶液を接触させると、該
結晶粒子の形骸を壊すことなく針状含水酸化チタンが生
成する。
【0009】この場合の硫酸チタニル水溶液は、TiO2
濃度が5〜270g/l、硫酸濃度が300g/l以上、好ましく
は300〜1400g/l、特に好ましくは500〜1000g/lが適当
であり、温度は70℃以上、又撹拌操作は施した方が好ま
しい。
【0010】そのような条件により短軸径 0.1〜5μ
m、長軸径 2〜500μmの硫酸チタニルの針状結晶粒子が
得られる。そして、該硫酸チタニルの針状結晶粒子にア
ルカリ水溶液を接触させると形骸を保持したまま含水酸
化チタンが生成する。ここでいうアルカリ水溶液として
は、アンモニア水、水酸化アルカリ、炭酸アルカリ、炭
酸アンモニウム等の水溶液を例示できるが、導電性を阻
害する成分であるアルカリ金属塩水溶液は適当でなく、
アンモニア水及びアンモニウム塩水溶液が好ましい。又
含水酸化チタンの生成する際のpHは3.0以上、好ましく
は 7.0〜10.0となるように調整する。
【0011】又、本発明で用いる針状酸化チタンは通常
公知の針状酸化チタンを使用できるが、上記針状含水酸
化チタンを焼成して得られる針状酸化チタンが好まし
い。
【0012】本発明においては上記針状含水酸化チタン
又は針状酸化チタンにSi化合物及びP化合物から選ば
れた少なくとも1種を接触させることにより吸着させ
る。この際アルカリ水溶液と接触させた際に生成する可
溶性塩類を予め洗浄により除去する必要は特にない。
【0013】Si化合物としては、ケイ酸ナトリウム、
ケイ酸カリウムのような水溶性ケイ酸塩もあげられる
が、本発明の場合は、アルカリ金属含有量の少ないある
いは含まない、コロイダルシリカや水溶性シリコーンが
好ましい。P化合物としては水溶性のリン酸あるいはリ
ン酸塩であれば良く、H3PO4、H427、(NH4
2HPO4、NH42PO4等が例示できる。
【0014】本発明において上記Si化合物又はP化合
物の吸着量は、TiO2に対してSiO2換算又はP25
算で 0.3〜20重量%、好ましくは1〜10重量%、更に好
ましくは2〜6重量%である。0.3重量%未満では充分
な効果が発現せず、又20重量%を越えると逆に強度の低
下あるいは導電性物質の被覆の不均一化を招く。
【0015】本発明においては上記Si化合物及び又は
P化合物を吸着させた針状含水酸化チタンを、アルカリ
水溶液との接触の際に生成する可溶性塩類が存在してい
る場合には洗浄により除去した後、100〜500℃にて乾燥
後、あるいは更に500〜1200℃にて焼成した後に導電性
被覆層を形成することができる。又、針状酸化チタンの
場合にはそのまま又は100〜500℃にて乾燥後、或いは更
に500〜1200℃に焼成した後に導電性被覆層を形成す
る。
【0016】導電性物質としては酸化錫・酸化インジウ
ム系、酸化アンチモン・酸化錫系等が例示できる。又、
その被覆方法も特に限定するものではなく、例えば酸化
アンチモン・酸化錫系導電性被覆層を形成する場合は、
従来から知られているアンチモン及び錫塩溶液中に針状
(含水)酸化チタンを分散させ、アンモニア水等のアル
カリ水溶液を添加する、逆にアルカリ水溶液中に針状
(含水)酸化チタンを分散させ、アンチモン及び錫塩溶
液を添加する、針状(含水)酸化チタン分散液にアンチ
モン及び錫塩溶液とアルカリ水溶液を同時添加する、あ
るいはアンチモン及び錫塩溶液中に針状(含水)酸化チ
タンを分散させ、尿素等を加え、均一沈殿法により加水
分解するなどして水和物として針状(含水)酸化チタン
に被覆させる方法等を例示することができる。
【0017】導電性物質の被覆量は導電性物質にもよる
が通常TiO2に対し3〜50重量%が好ましく、3重量%
未満では良好な導電性を示さず、50重量%を越えると被
覆層に見合う導電性付与効果がなく経済的でない。
【0018】導電性被覆層の熱処理温度は300〜1000
℃、好ましくは400〜800℃であり、必要に応じてN2
Ar等の不活性ガス雰囲気、あるいはH2,NH3等の還
元雰囲気中にて処理することにより導電性は更に向上す
る。
【0019】
【実施例】以下に本発明の参考例及び実施例を挙げて説
明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0020】参考例1(針状含水酸化チタンの製造) 硫酸法による酸化チタン製造工程から得られる含水酸化
チタンを出発原料とし、該含水酸化チタンに含まれるT
iO2に対し、2.8倍の濃硫酸を加えて加熱、撹拌して溶
解した。該溶液に水及び硫酸を加えてTiO2濃度14g/
l、硫酸濃度700g/lとし、100〜120℃の温度にて加熱、
撹拌したところ、短軸径0.1〜2μm、長軸径10〜40μm
の硫酸チタニルの針状結晶粒子が晶出した。該針状結晶
粒子をアンモニア水と接触させ、pHが一定になるまで
放置することにより形骸を保持したままの含水酸化チタ
ンが得られた。このときのpHは8.8であつた。
【0021】実施例1 参考例1で得られた針状含水酸化チタン(TiO2換算 1
00g)のスラリーにコロイダルシリカ〔日産化学工業株
式会社製、スノーテツクス N〕32.0gを加え3時間放置
した。その後、水で洗浄し250℃にて乾燥後、該針状含
水酸化チタンを塩化錫(SiCl4・5H2O)61.1g及び
塩化アンチモン(SbCl3)3.9gを含む4N−HCl水溶
液 1000ml中に分散させ70℃に加熱保持しつつ、アンモ
ニア水をpH 4となるように添加した。
【0022】濾過、洗浄後、250℃にて乾燥、600℃にて
2時間焼成することにより、針状酸化チタン表面に酸化
アンチモン・酸化錫系導電性被覆層が形成された白色針
状導電性酸化チタンを得た。このものの組成分析を行つ
た結果、SiO2として4.4重量%、SnO2として19.6重
量%、Sb23として1.9重量%であつた。該白色針状導
電性酸化チタンを100kg/cm2の荷重下で測定したときの
体積抵抗率は210Ω・cmであつた。
【0023】実施例2 コロイダルシリカの添加量を3.5gとする以外は実施例1
と同様にして白色針状導電性酸化チタンを得た。このも
のの組成分析を行つた結果、SiO2として0.5重量%、
SnO2として20.4重量%、Sb23として1.9重量%であ
つた。該白色針状導電性酸化チタンを100kg/cm2の荷重
下で測定したときの体積抵抗率は5.6×103Ω・cmであつ
た。
【0024】実施例3 コロイダルシリカの添加量を72.0gとする以外は実施例
1と同様にして白色針状導電性酸化チタンを得た。この
ものの組成分析を行つた結果、SiO2として9.8重量
%、SnO2として18.5重量%、Sb23として1.7重量%
であつた。該白色針状導電性酸化チタンを100kg/cm2
荷重下で測定したときの体積抵抗率は7.5×103Ω・cmで
あつた。
【0025】実施例4 参考例1で得られた針状含水酸化チタンを500℃にて3
時間焼成することにより針状酸化チタンとし、該針状酸
化チタン(TiO2換算 100g)を水に懸濁させた後は、
実施例1と同様にして白色針状導電性酸化チタンを得
た。このものの組成分析を行つた結果、SiO2として3.
5重量%、SnO2として19.8重量%、Sb23として1.9
重量%であつた。該白色針状導電性酸化チタンを100kg
/cm2の荷重下で測定したときの体積抵抗率は580Ω・cm
であつた。
【0026】実施例5 参考例1で得られた針状含水酸化チタン(TiO2換算 1
00g)のスラリーにNH42PO4 12.0gを加え3時間放
置した。その後、水で洗浄し250℃にて乾燥後、更に800
℃にて3時間焼成することにより針状酸化チタンとした
後、水 1000ml中に分散させた。該針状酸化チタンスラ
リーに、金属インジウム 18.6g及び塩化錫(SnCl4
5H2O)5.2gを濃塩酸 100mlに溶解させた後、水を加
え200mlとした混合塩溶液とアンモニア水とをpH 3を
維持するように同時添加し、その後更にアンモニア水を
加え最終的にpH 7となるように調整した。
【0027】濾過、洗浄後、250℃にて乾燥、700℃にて
2時間焼成することにより、針状酸化チタン表面に酸化
錫・酸化インジウム系導電性被覆層が形成された白色針
状導電性酸化チタンを得た。このものの組成分析を行つ
た結果、P25として4.0重量%、In23として17.3重
量%、SnO2として1.7重量%であつた。該白色針状導
電性酸化チタンを100kg/cm2の荷重下で測定したときの
体積抵抗率は280Ω・cmであつた。
【0028】実施例6 NH42PO4の添加量を1.3gとする以外は実施例5と
同様にして白色針状導電性酸化チタンを得た。このもの
の組成分析を行つた結果、P25として0.4重量%、In
23として18.0重量%、SnO2として1.8重量%であつ
た。該白色針状導電性酸化チタンを100kg/cm2の荷重下
で測定したときの体積抵抗率は8.8×103Ω・cmであつ
た。
【0029】実施例7 NH42PO4の添加量を34.8gとする以外は実施例5と
同様にして白色針状導電性酸化チタンを得た。このもの
の組成分析を行つた結果、P25として10.7重量%、I
n23として16.1重量%、SnO2として1.6重量%であつ
た。該白色針状導電性酸化チタンを100kg/cm2の荷重下
で測定したときの体積抵抗率は6.2×103Ω・cmであつ
た。
【0030】実施例8 参考例1で得られた針状含水酸化チタン(TiO2換算 1
00g)のスラリーにシリコーンオイル〔信越化学工業株
式会社製、KF−355〕5.8g及び(NH42HPO4 6.6
gを加え3時間放置した。その後、水で洗浄し250℃にて
乾燥、更に800℃にて3時間焼成することにより針状酸
化チタンとした後、水 1000ml中に分散させ70℃に加熱
保持した。該針状酸化チタンスラリーに、塩化錫(Sn
Cl4・5H2O)61.1g及び塩化アンチモン(SbCl3
3.9gを含む4N−HCl水溶液とアンモニア水とをpH
4を維持するように同時添加した。
【0031】濾過、洗浄後、250℃にて乾燥、600℃にて
2時間焼成することにより、針状酸化チタン表面に酸化
アンチモン・酸化錫系導電性被覆層が形成された白色針
状導電性酸化チタンを得た。このものの組成分析を行つ
た結果、SiO2として1.9重量%、P25として1.9重量
%、SnO2として19.8重量%、Sb23として1.9重量%
であつた。該白色針状導電性酸化チタンを100kg/cm2
荷重下で測定したときの体積抵抗率は150Ω・cmであつ
た。
【0032】実施例9 フラツクス法により得られた短軸径1〜10μm、長軸径3
0〜100μmの四チタン酸カリウム繊維を5g/lの割合で
0.5N−塩酸水溶液中に8時間浸漬し、K+を抽出した
後、水洗し針状含水酸化チタンを得た。この時点で長軸
径は5〜50μmとなつていた。該針状含水酸化チタンを
実施例8と同様の方法でSi化合物及びP化合物を吸着
させ、そして焼成することにより針状酸化チタンとした
後、酸化アンチモン・酸化錫系導電性被覆層が形成され
た白色針状導電性酸化チタンを得た。このものの組成分
析を行つた結果、SiO2として1.9重量%、P25とし
て1.9重量%、SnO2として19.8重量%、Sb23として
1.9重量%であつた。該白色針状導電性酸化チタンを100
kg/cm2の荷重下で測定したときの体積抵抗率は310Ω・
cmであつた。
【0033】比較例1 参考例1で得られた針状含水酸化チタン(TiO2換算 1
00g)を水で洗浄し250℃にて乾燥、更に800℃にて3時
間焼成することにより針状酸化チタンとした後は実施例
8と同様の方法で、針状酸化チタン表面に酸化アンチモ
ン・酸化錫系導電性被覆層が形成された白色針状導電性
酸化チタンを得た。このものの組成分析を行つた結果、
SnO2として20.5重量%、Sb23として1.9重量%であ
つた。該白色針状導電性酸化チタンを100kg/cm2の荷重
下で測定したときの体積抵抗率は105Ω・cmであつた。
又、サンドグラインダーによる強度試験では実施例1〜
9で得られた白色針状導電性酸化チタンに比べ、強度的
にも劣る結果であつた。
【0034】
【発明の効果】本発明において、針状(含水)酸化チタ
ンはSi化合物及び/又はP化合物を含むことにより乾
燥及び/又は焼成時の結晶子の成長が抑制され、緻密な
結晶体としての針状(含水)酸化チタンが得られ、これ
に導電性被覆層を形成することにより優れた針状導電性
酸化チタンが得られる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−233016(JP,A) 特開 平2−212315(JP,A) 特開 昭61−295234(JP,A) 特開 平5−139747(JP,A) 特開 昭59−6235(JP,A) 特開 昭62−122005(JP,A) 特開 平2−258627(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C01G 23/00 CA(STN)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 針状含水酸化チタン又は針状酸化チタン
    にSi化合物及びP化合物から選ばれた少なくとも1種
    を吸着させた後に導電性被覆層を形成することを特徴と
    する針状導電性酸化チタンの製造方法。
  2. 【請求項2】 針状含水酸化チタンが硫酸チタニルの針
    状結晶粒子をアルカリ水溶液と接触させることにより得
    られたものである請求項1の針状導電性酸化チタンの製
    造方法。
  3. 【請求項3】 針状酸化チタンが硫酸チタニルの針状結
    晶粒子をアルカリ水溶液と接触させ、得られた針状含水
    酸化チタンを乾燥、焼成することにより得られたもので
    ある請求項1の針状導電性酸化チタンの製造方法。
  4. 【請求項4】 Si化合物又はP化合物の吸着量が、Ti
    2に対してSiO2換算又はP25換算で 0.3〜20重量
    %である請求項1の針状導電性酸化チタンの製造方法。
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