[发明专利]一种浅色导电钛酸钾粉体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及无机功能材料技术领域，具体地说，涉及一种浅色钛酸钾导电粉体的制备方法，特别是一种包覆型的导电粉体的制备方法。

背景技术

当前，随着科技进步，导电粉体不仅被广泛应用于抗静电、红外吸收等领域而且在塑料、橡胶、涂料、化纤等领域的作用也越来越突出。传统的导电粉体主要是金属粉系列和碳系列，其中金属粉系如金、铜、铁、镍等，因其在空气中不稳定易氧化，密度大易沉积，严重影响其导电性能；碳系如石墨、碳黑等，导电效果较好，但因其固有的黑色，大大的限制了其应用范围。因此，迫切需要开发色浅、导电性能和稳定性能好的新型导电粉体。

无机浅色导电粉体主要分为二类：①是包覆型导电材料，一般是以氧化钛、氧化锌、云母、钛酸钾、重晶石等为核体在其表面包覆掺杂Sb、In、P等的氧化锡导电层。工业上的导电产品以掺杂Sb的氧化锡为主，包覆型导电产品生产成本较低，但是其体积电阻率较高，如何制备在相同包覆量下体积电阻率较小的产品是亟待解决的问题。②是掺杂型导电氧化物粉体，常见的是导电氧化锌和导电氧化锡，其生产工艺是在高温下对氧化物进行掺杂而形成缺陷固溶体。该类型的导电粉体体积电阻率较低，但其生产成本较高。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服背景技术中的不足，提供一种低成本、色浅、导电性和稳定性能较好的导电钛酸钾粉体的制备方法。

本发明的技术方案是：该制备方案首先是将钛酸钾分散制成钛酸钾悬浮液，然后以钛酸钾晶须为核体，采用化学共沉淀法通过二次包覆、二次干燥工艺在其表面均匀沉积导电层前驱化合物，然后通过二次高温掺杂工艺得到浅色导电粉体材料。

本发明的制备方法采用的以下特征步骤：

(1)钛酸钾分散液的制备：在去离子水中加入钛酸钾粉体，搅拌均匀制得到钛酸钾分散液，其中钛酸钾与去离子水的质量比为1:4～1:20。

(2)锡锑盐酸混合溶液的配制：在1～3mol/L盐酸溶液中加入五水四氯化锡、三氯化锑，搅拌至固体全部溶解，转移到容量瓶中、定容制得锡锑盐酸混合溶液，其中四氯化锡和三氯化锑的质量比为m(SnCl₄·5H₂O)：m(SbCl₃)＝5～20：1。

(3)一次包覆：将步骤(1)中的钛酸钾分散液加热至50～80℃，调节其pH值0.5～5，一边搅拌一边滴加锡锑盐酸混合溶液，同时滴加碱性溶液来维持pH不变，其中SnCl₄·5H₂O与钛酸钾的质量比为0.4～0.8:1。锡锑盐酸混合溶液滴加完后，继续保温反应0.5～1h，然后将悬浮液过滤并用去离子水洗涤至滤液电导率≤200μS/cm，得到一次包覆的钛酸钾滤饼。

(4)一次热处理：将步骤(3)得到的一次包覆的钛酸钾滤饼干燥、粉碎，然后在马弗炉中400～500℃保温固相反应0.5～2.5h。

(5)二次包覆：将步骤(4)中热处理后的粉分散在去离子水中制得分散液，其中粉体与去离子水的质量比为1:4～1:20。将分散液的pH值调节至0.5～2.5，升温至60～100℃，一边搅拌一边滴加锡锑盐酸混合溶液，同时滴加碱性溶液来维持pH不变，其中SnCl₄·5H₂O与钛酸钾的质量比为0.6～1.2:1。锡锑盐酸混合溶液滴加完后，继续保温反应0.5～1h，然后将悬浮液过滤并用去离子水洗涤至滤液电导率≤200μS/cm,得到二次包覆的钛酸钾滤饼。

(6)二次热处理：将步骤(5)得到的二次包覆的钛酸钾滤饼干燥、粉碎，然后在500～650℃下保温固相反应0.5～2.5h，即得本发明制备的的浅色钛酸钾导电粉体。

所述的步骤(2)中的锡锑盐酸混合溶液的质量浓度为0.2～0.6g/mL(以SnCL4·5H2O计)。

所述的步骤(3)和步骤(5)中的碱性溶液为氢氧化钠、尿素、氨水、氢氧化钾溶液，其中碱性溶液的物质量浓度为1～4mol/L。

本发明的有益效果在于：

本发明以二次包覆二次煅烧工艺制备浅色导电粉体，其优点在于：①通过二次包覆二次煅烧工艺制备的钛酸钾导电粉体颜色较浅、导电性能稳定；②一次包覆和一次煅烧工艺不仅提供了粉体一定的导电性能，而且还提高了核体的稳定性和活性；③一次包覆和一次煅烧工艺不仅能使二次包覆的导电层在其上更加均匀、致密而且还保证了导电包覆层与核体的结合强度，使其在使用过程中不易脱落，从而影响导电粉体的导电性能。

具体实施方式