[发明专利]一种导电二氧化钛粉体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种导电二氧化钛粉体的制备方法。

背景技术

锑掺杂二氧化锡(antimonydopedtinoxide，简称ATO)是一种n型半导体材料，在分散性、耐活性、热塑性、耐磨性、安全性上有着其他导电材料(如石墨、表面活性剂、金属粉等)无法比拟的优势。其粉体具有优良的导电能力，且其疏松密度比金属粉体小，在基体材料中稳定分散而不易聚集沉降，不会出现因金属粉体的氧化而导致导电能力下降的现象，在制备导电涂料、导电塑料、红外吸收材料及一些抗静电材料等方面具有广泛的应用前景，是一种极具发展潜力的多功能材料。但经高温烧结后的ATO粉体为蓝绿色粉末，并且我国的锡、锑资源缺乏，进口的ATO粉由于原材料价格上涨，其颜色与价格限制了它的应用。

二氧化钛又称钛白粉，无毒、无害、白度高、遮盖力强，具有良好的稳定性，被称为“白色颜料之王”，广泛应用在涂料、塑料、造纸、油墨等诸多领域。但由于通常钛白粉具有较高的电阻值，限制了其在抗静电领域的应用。因此，通过一定的物理化学方法在TiO₂表面包覆一层ATO，可使其具有导电性。这样，能同时具备ATO与TiO₂的优点：既有一定的导电性，颜色较浅，又具有很好的耐候性、遮盖力等颜料性能。导电二氧化钛作为导电粉，主要应用于塑料、橡胶、涂料、纤维等材料的抗静电剂、电磁屏蔽涂层或表面发热体。对于它的制备与应用，国内刚刚处于起步阶段，但国外却很重视，特别是在日本，已经实现了产业化。这主要是因为与传统的导电和抗静电材料相比,二氧化钛导电粉具有明显的优势，特别是随着信息业的飞速发展，对抗静电和电磁屏蔽粉体的需求剧增，从而使导电二氧化钛具有广阔的市场前景。

掺杂锑的二氧化锡，具有优秀的导电特性，但是粉体白度很低，严重影响它的使用范围。EP0267535公开了一种导电二氧化钛的制备方法，该法用一定比例的二氧化钛和氯化钠、磷酸氢钠、氧化锌、氧化钾或是五氧化二磷在900℃的高温条件下处理一段时间，之后经过碱处理，酸处理，再进行表面的包覆工作，此法步骤繁多，且锻烧步骤耗能过多，对设备损耗也很大。CN102583524A公开了一种用含氧化锑的氧化锡包覆二氧化钛的导电粉的制备方法，该法先用钛盐作为钛源制备二氧化钛，再将可水解的锡盐和锑盐加入，控制条件进行沉积包膜，最后干燥锻烧而成，此法步骤过多，且制备二氧化钛的方法重复性不佳。CN103985430A公开了一种导电二氧化钛的制备方法，此法在二氧化钛粒子表面先均匀沉积上一层掺杂的氧化锡的导电层，但该法的二氧化钛悬浮液配制的浓度偏低为10～20％，造成单位质量产品的成本偏高。且上述文献均为提及导电二氧化钛在制成导电浆料的应用指标。上述方法制备的导电二氧化钛具有一个共性的缺陷，就是产品应用在涂料、塑料及纤维等领域存在耐候性和光泽等性能不如通常的颜料级钛白粉。

本发明的目的在于开发一种白度与导电性俱佳，且耐候性、光泽等应用指标优异的导电二氧化钛粉体的制备方法，以克服现有技术上的缺陷。

发明内容

本发明涉及一种导电二氧化钛粉体的制备方法，采用此方法制备的导电二氧化钛应用在涂料、塑料、纤维等应用领域中具有优异导电性、白度、遮盖力、耐候性和光泽等性能，是具有广泛应用前景的新型材料。

本发明的技术解决方案是：

一种导电二氧化钛粉体的制备方法，其制备过程如下：

1)将金红石型二氧化钛加入蒸馏水中打浆，形成二氧化钛质量浓度为20％～30％的浆料，搅拌均匀后得到二氧化钛浆料，之后向所述二氧化钛浆料滴加锆盐溶液，得到混合溶液A；

2)将混合溶液A升温至60～80℃，保持整个包膜过程温度在此范围内；

3)将事先配制好的锡盐和锑盐混合酸性溶液按一定量加入到混合溶液A中，同时加入碱液控制pH值1～3，加入时间为3～5h，得黄色悬浊液；

4)将所述悬浊液熟化、洗涤、干燥，粉碎至280～300nm，再经煅烧处理，即得到导电二氧化钛粉体。

步骤1)中所述锆盐与二氧化钛的质量比按ZrO₂/TiO₂计为0.1％～0.5％；所述锆盐浓度按ZrO₂计为120～180g/L。