[发明专利]导电材料及其制造方法

说明书

本发明涉及一种导电材料，它包括一种非晶二氧化硅和细结晶含锑氧化锡的均匀混合物，及其制备方法。

可用来使薄膜赋予导电特性的组合物在商业上并不总是诱人或可靠的，其中所指的薄膜如聚合物薄膜、磁记录带、涂料等。例如，导电化合物，即称作ECP的粉末，它们通常可用作导电涂料，而它们并不十分有效。碳黑可以用来使材料赋予导电率，但这又限制了涂料的颜色为黑色、深灰色和接近有关的暗色。通常掺锑氧化锡粉末可以用作ECP，但所要求的数量会导致不适宜的成本和颜料的限制。

一种由含锑氧化锡组成的导电组合物，其中氧化锡是以结晶为主的，该组合物与二氧化硅或含硅材料如硅酸盐有关，这些描述在1990年3月21日所公开的，名称为“改进的导电组合物及其制备方法”，的欧洲专利申请公开号0359569中（以下称作“EPO′569）。EPO′569的全部内容在此可结合作为参考。含锑氧化锡会在二氧化硅或含硅材料的表面上形成致密结晶的二维网络。二氧化硅或含硅材料是一种粉末，它包括成形的非硅颗粒，及惰性子晶颗粒，其中子晶颗粒是由非晶硅或由非晶硅所组成的空心壳层所覆盖。在用来制备该导电组合物的方法中，首先将二氧化硅作为覆层而沉积于子晶颗粒上，这是在悬浮液中进行的;然后可随意将子晶颗粒溶解，并且作为方法中的附加步骤，可以将含锑氧化锡层沉积于二氧化硅表面。

本发明涉及一种导电材料或粉末（ECP），它包括由硅石如SiO₂和含锑氧化锡如ShO₂（Sb）的均匀混合物组成的微细结晶。本发明还涉及一种用以获得EPC微晶的共沉淀方法。

与通常的EPC晶体相比，本发明的导电含锑氧化锡微晶均匀地与二氧化硅混合，而通常的组合物是沉积在二氧化硅表面上。由于二氧化硅作为本发明化合物的一种成分而存在，从而降低了在沉淀和/或烧结过程中微晶的晶粒生长，由此制成了很细的微晶。

由通常的方法可以知道，晶体大小可以通过增加锑的含量而降低。然而，为了获得具有100（埃）平均直径的晶体，通常实际需要锑的含量至少为10wt%。在该锑浓度下，会出现深兰灰色，这在许多应用场合是不利的，如，其中包括成象纸。相比之下，本发明使用了有效量的二氧化硅，其降低了晶粒的生长，并且形成了微细结晶，由此避免了采用一定量的锑而出现的兰色。

与通常的方法相比，本发明的方法只需要很少的步骤，并且本发明可以更为迅速地进行，尤其是在有阳离子促进剂的情况下。

本发明的导电粉末在与适当的粘合剂和添加剂配制后便可施加到各种表面，以赋予其导电率和抗静电特性。例如，可以将本发明的导电粉末用来使涂层或薄膜赋予导电特性，它们可以用于各种需要表面电导率或消除静电电荷的场合。在与适当的粘合剂和添加剂配制后，这些ECP便可用于涂覆纸、玻璃、波纹纸盒板、塑料薄膜或板材即聚碳酸酯、聚酯和聚丙烯酸酯，其中还包括有导电漆涂料。

图1是根据例4制成的ECP的3×130Kx放大的微观照片。

本发明涉及一种导电粉末（ECP），它包括由均匀混合二氧化硅组成的微细结晶，如SiO₂，和含锑氧化锡，如SnO₂（Sb）。结晶的平均尺寸小于约100（埃）。ECP通常为粉末形式，其中颗粒是由聚集的微晶组成的，其中附聚尺寸范围为亚微米到数+微米。结晶体通常包括约1～20wt%的SiO₂和80～99wt%的SnO₂（Sb）。在SnO₂中的Sb成分通常在约0.5～12.5%范围内。晶体还可能含有微量金属阳离子，如小于0.1%。

本发明一方面还涉及一种制备上述组合物的方法，该方法包括共沉淀一种SiO₂、SnO₂和Sb₂O₃均匀混合物的介质溶液。该方法可在有一种或多种金属阳离子的情况下任意进行，同时采用20%的氢氧化钠溶液使pH值保持在约1.0～3.0范围内。将沉淀物回收，用水冲洗直到基本没有可溶解的残余物，并进行煅烧，从而获得导电粉末。

无论是在说明书中还是在权利要求书中所使用的术语均规定为如下的定义。

这里所使用的“非晶硅”意指一种相，它是在含锑氧化锡周围和/或之内均匀混合和相互扩散的，如含锑水合氧化锡。非晶硅还包括含二氧化硅的材料，它不会对含锑氧化锡的所需特性起相反作用。二氧化硅的形态是主要为无定形的或缺少任何大范围的结晶结构。