一種重晶石複合導電材料的製備方法

2023-06-13 18:21:36 1

專利名稱：：一種重晶石複合導電材料的製備方法
技術領域：
：本發明涉及礦物作為基體的複合導電材料的製備，尤其涉及重晶石複合導電材料的製備方法。
背景技術：
：複合導電材料是以質輕、價廉、色淺的材料為基質，通過化學複合在基體表面形成導電性氧化層或用半導體摻雜處理，而製得一類具有導電功能性的粉末材料。這類複合導電材料根據基質的不同，可分為導電雲母粉、導電鈦白粉、導電硫酸鋇和導電二氧化矽等，其外觀一般呈灰白色或淺灰色粉末，具有色淺、導電性好、穩定性高、耐熱、耐腐蝕、成本低等特點。也可與其它顏料配合，製成近白色等各種顏色的永久性導電、防靜電塗料，可廣泛應用於石油、化工、建材、電子、機電、汽車、醫藥等各個工業部門及人們日常生活的導電、防靜電領域。現有的重晶石基體的複合導電材料主要有兩類一類是由325目重晶石粉作基體，通過SnCU和SbCl3的水解反應，控制pH^.52.0，過濾、烘乾後在75(TC下煅燒30min，製備重晶石表面包覆銻(Sb)摻雜Sn02的重晶石複合導電材料；另一類是由300目重晶石粉作基體，通過SnCU、SnCl2與NH4F的水解反應，控制pHi.52.5，過濾、烘乾後在250500。C下煅燒60min，製備重晶石表面包覆氟(F)摻雜Sn02的重晶石複合導電材料(FSB)。這兩種方法所用的重晶石基體粒度過大(4044pm)，形成的複合導電材料粒徑大，影響在導電塗料、導電塗層中的使用效果；二是溶液化學反應的pH值較低，都小於2.5，實際操作中會影響水解速度，導致產物不易在重晶石表面吸附，很難達到均勻包覆的效果；三是水解反應中分散程度不夠，也會影響反應進程和產物性能。此外，現有FSB製備方法中，由於焙燒溫度低(小於500°C)，影響所形成的包覆層中Sn02的晶形完整性，從而導致粉末使用性能的穩定性不高。
發明內容本發明的目的在於改進現有的FSB製備方法，使製備得到的FSB材料顏色淺，導電性能更穩定，分散性強，應用性能更好；且在本方法中，可通過調整不同的重晶石的比例來獲取具有不同導電性的FSB導電材料。本發明的詳細方案為將高純重晶石粉末溼法球磨至粒徑為0.55.0^im，經過濾、乾燥及研磨，取重晶石粉置於蒸餾水中使其固含量為30%，同時加入0.5%的聚乙二醇作分散劑；將20。/。的NH4F水溶液與0.2mol/L的SnOr4H20的乙醇溶液互溶，滴入重晶石粉末的蒸餾水中，控制F:Sn(按物質的量)為l:9950:50，同時滴加40。/。的氨水溶液控制pH值為35，控制反應溫度為20。C60。C;滴定完成後，攪拌0.5lh，抽濾、烘乾，然後在600。C900。C下焙燒0.52h，得到本發明的F摻雜Sn(VBaS04(FSB)複合導電材料。在本發明中，重晶石粉末粒徑優選為2.1pm左右；滴定反應溫度優選為50。C60。C，反應時間最好為3040min;焙燒優選溫度為700。O800。C，焙燒時間優選為l2h。本發明中，製備導電粉末的重晶石基體必須預先經過溼法球磨，使粒度控制在一個較窄的範圍內。球磨過程中，重晶石比例可調，但不宜過大，否則影響導電性。滴定過程的時間在3040min完成為最好，否則會引起重晶石基底表面氧化物顆粒分布不均。與現有的製備FSB的方法相比，本發明具有以下的優點(1)所用的重晶石基體粒度0.55^im,粒徑小，製備的複合導電材料粒徑小於l(Him，有助於粉末在導電塗料、導電橡膠中的分散性並改善應用性能；(2)水解反應的pH值控制在35，一方面有利於精確控制，另一方面可以加快水解速度，有利於金屬氧化物在重晶石表面的均勻包覆；(3)水解反應時加入聚乙醇作分散劑，改善溶液反應體系的分散程度，有利於反應完整；(4)製備FSB時焙燒溫度控制在600900。C，提高包覆層中Sn02晶形的完整性，可穩定複合導電材料的使用性能。圖l:FSB複合導電材料的XRD圖譜；圖2:電阻率與氟的摻雜量的關係；圖3:電阻率與不同重晶石粒徑的關係。具體實施例方式重晶石原樣2kg，在攪拌球磨機中球磨，球磨介質為氧化鋯球，球料重量比為4:1，水料比為l:l，球磨時間為1.57.5h，獲得粒徑在0.5~5.0pm的重晶石粉。經過濾、乾燥、研磨後備用。取固含量為30%的重晶石粉30g置於100mL的蒸餾水中，同時加入0.5。/。的聚乙二醇作為分散劑，以SnCl(4H20和NH4F為原料，預設SnCLr4H20:重晶石^5:85(質量比)，將0.2mol/L的SnCl4'4H20乙醇溶液與20%的NH4F水溶液混合，F:Sn(物質的量)分別為1:99、3:97、5:95、10:90、30:70和50:50。在不斷攪拌的過程中，將SnCl4'4H20和NH4F的混合溶液滴加到盛有重晶石的蒸餾水中，同時滴加40%的氨水溶液控制相應的pH值為3，反應溫度60°C，待反應完成後，攪拌0.5~lh，抽濾、乾燥、研磨，在700°C下焙燒2h，得到本發明的FSB複合導電材料。在本發明的方法中，當F:Sn按物質的量比50:50,水解溫度為60°C，pH=3，重晶石粒徑為2.1pm左右，焙燒溫度為700。C，焙燒時間為2h時製備得到的FSB複合導電材料的XRD圖譜如圖1所示。當水解溫度為60。C，pH=3，重晶石粒徑2.1(mi，焙燒溫度為700°C，焙燒時間為2h時，製備過程中氟的摻雜量分別控制為F:Sn(物質的量^l:99、3:97、5:95、10:90、30:70和50:50時，製備得到的FSB複合導電材料的電阻率如表1所示。氟的摻雜量與製備得到的材料電阻率的關係曲線圖如見圖2。表l複合導電材料的電阻率與氟摻雜量的關係tableseeoriginaldocumentpage5在本發明的方法中，當F:Sn按物質的量比-50:50，水解溫度為60°C，pH=3，焙燒溫度為700。C，焙燒時間為2h時，分別用2.1pm、2.3pm、2.5pm、2.9pm、3.9師的重晶石製備FSB複合導電材料，所得到的FSB複合導電材料的電阻率分別為如表2所示。重晶石粒度與電阻率的關係曲線圖見圖3。表2複合導電材料的電阻率與重晶石粒徑的關係tableseeoriginaldocumentpage5權利要求1.一種重晶石複合導電材料的製備方法，其特徵在於將高純重晶石粉末溼法球磨至粒徑為0.5～5.0μm，經過濾、乾燥及研磨，取重晶石粉置於蒸餾水中使其固含量為30％，同時加入0.5％的聚乙二醇作分散劑；將20％的NH4F水溶液與0.2mol/L的SnCl4·4H2O的乙醇溶液互溶，滴入重晶石粉末的蒸餾水中，控制F∶Sn(按物質的量)為1∶99～50∶50，同時滴加40％的氨水溶液控制pH值為3～5，控制滴定反應溫度為20℃～60℃；滴定完成後，攪拌0.5～1h，抽濾、烘乾，然後在600℃～900℃下焙燒0.5～2h。2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於所述滴定反應溫度為50。C60。C，反應時間為3040min。3.如權利要求l所述的方法，其特徵在於焙燒溫度為700。C800。C，焙燒時間為l~2h。4.如權利要求1~3所述之一的方法，其特徵在於所述重晶石粉末粒徑優選為2.1(im左右。全文摘要本發明公開了一種重晶石複合導電材料的製備方法，將高純重晶石粉末溼法球磨至粒徑為0.5～5.0μm，經過濾、乾燥及研磨，取重晶石粉置於蒸餾水中，同時加入聚乙二醇作分散劑；將NH4F水溶液與SnCl4·4H2O的乙醇溶液互溶，滴入重晶石粉末的蒸餾水中，按物質的量控制F∶Sn為1∶99～50∶50，同時控制pH值為3～5，反應溫度為20℃～60℃；攪拌，抽濾、烘乾，600℃～900℃下焙燒。本方法中，金屬氧化物在重晶石表面包覆更加均勻，所製得的複合導電材料顏色淺，導電性能更穩定，分散性強，應用性能更好。文檔編號H01B13/00GK101174496SQ200710035918公開日2008年5月7日申請日期2007年10月17日優先權日2007年10月17日發明者楊華明申請人:中南大學