導電硫酸鈣晶須的製備方法
2023-06-12 10:29:06
導電硫酸鈣晶須的製備方法
【專利摘要】本發明涉及一種導電硫酸鈣晶須的製備方法，特徵是，包括以下步驟：（1）將錫鹽和銻鹽溶解在鹽酸溶液中，得到混合溶液A；混合溶液A中銻鹽和錫鹽的摩爾比為1～50:100；（2）將硫酸鈣晶須在水中打漿，並超聲處理進行充分分散，得到硫酸鈣懸浮液，硫酸鈣懸浮液的固含量為1～20%；將混合溶液A滴入硫酸鈣懸浮液中，混合溶液A與硫酸鈣懸浮液的體積比為5～30:100，並用濃度為1～10mol/L的鹼液調節pH值為1～4，得到淺黃色懸濁液；其中，錫鹽與硫酸鈣的摩爾比為1～50:100；（3）將懸濁液進行過濾、洗滌、乾燥後研磨成顆粒；再400～800℃高溫處理1～5小時，得到所述的導電硫酸鈣晶須。本發明得到的導電硫酸鈣晶須導電性能優異、成本低廉、形貌均勻。
【專利說明】導電硫酸鈣晶須的製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種導電硫酸鈣晶須的製備方法，屬於化工【技術領域】。
【背景技術】
[0002]靜電作為一種普遍物理現象，近十多年來伴隨著集成電路的飛速發展和高分子材料的廣泛應用，其作用力、放電和感應現象引起的危害日益凸顯。為了避免這些危害，國內外許多科研人員都在通過不同的途徑去尋找解決方法，而通過物理或化學方法賦予材料一定的導電/抗靜電性能，已成為解決一系列靜電危害最直接又有效的重要方法。目前，比較經濟實用的方法是在塗料、塑料、橡膠、纖維等高電阻率的材料中添加導電粉體，使製品保持優良的成型加工性能的同時，又具有導電/防靜電的功能。這種方法相比單純的製備導電有機高分子化合物而言，其具有較大的成本優勢，相比在高分子材料內部或外部添加有機抗靜電劑而言，其導電和抗靜電效果更加穩定和持久。
[0003]隨著研究的不斷發展和深入，導電粉體的種類也是越來越多，不過總的來說，可以歸為以下三大類別:炭系粉體(如炭黑、石墨、石墨烯、碳纖維等)、金屬系粉體(如銀粉、金粉、電解銅粉、片狀鎳粉、鋁粉、金屬纖維等)、金屬氧化物系粉體。其中，炭系粉體能賦予材料良好的導電性能，是科研人員一直以來研究的焦點，特別是新興材料石墨烯，更是憑藉其優良的導電性和電化學性能，成為了大家爭相研究的對象。但是，碳系粉體有一個致命的缺點，就是使材料的色彩單一、著色性差，很難滿足不同用戶和領域的要求；金屬粉體中銅、鐵、鋁等易氧化而降低導電性能，金、銀的化學性質穩定但價格成本太高；許多金屬氧化物粉體多數導電性較差，且顏色深。 [0004]隨著高分子材料應用領域的不斷擴大，電子製品、通訊產業的迅速發展和普及，人們對潔淨生活環境的要求不斷提高，需要施行防靜電的範圍越來越廣，開發色淺、導電性好、穩定性高、成本低的導電填料具有廣闊的市場前景。
[0005]摻雜銻的二氧化錫，具有優秀的導電特性，但是粉體白度很低，顯然不符合色淺導電粉體的要求。對於高分子纖維而言，無機粉體顆粒的添加會帶來粉體能否均勻在纖維內分布的難題，所以要儘可能少地添加導電顆粒，而同時又要使纖維具有一定的導電性。
[0006]為解決這一難題，晶須作為一種新型改性材料逐漸受到重視。如果用晶須替代顆粒作為基體製備導電填料加入導電纖維中，則能夠具有比顆粒更好的分散性，而且由於晶須是棒狀結構，分散在纖維中可以通過搭接的方式首尾相接，更利於纖維導電。此外，晶須材料的長徑比較高，對高分子纖維的形態和各方面性能影響也較顆粒材料小的多。而且，一些研究結果表明，少量晶須的添加對高分子材料的各項力學性能反而起到了顯著的改善作用。
[0007]經文獻檢索發現，中國專利:CN 200410015659.0，名稱為導電晶須的製備方法，該專利自述為:一種導電晶須的製備方法，其中晶須原料為六鈦酸鉀，尺寸為直徑0.1~2Mm,長度為I~20 Mm,銻錫的混合溶液中，銻與錫的摩爾比為I~20%,該導電晶須的電阻率在25 Ω 以下，白度在80以上。此法雖然得到了導電的晶須，但是此法缺乏對錫銻固溶體顆粒粒徑的控制，且原料六鈦酸鉀晶須尺寸比較大，價格成本較高，在實際投入生產之前仍有許多方面有待進一步改善。
【發明內容】
[0008]本發明的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種導電硫酸鈣晶須的製備方法，得到的導電硫酸鈣晶須導電性能優異、成本低廉、形貌均勻。
[0009]按照本發明提供的技術方案，一種導電硫酸鈣晶須的製備方法，特徵是，包括以下步驟:
(1)將錫鹽和銻鹽溶解在鹽酸溶液中，得到混合溶液A;混合溶液A中銻鹽和錫鹽的摩爾比為I~50:100，鹽酸溶液的質量百分濃度為5%~20% ；
(2)將硫酸鈣晶須在水中打漿，並超聲處理進行充分分散，得到硫酸鈣懸浮液，硫酸鈣懸浮液的固含量為I~20% ;將混合溶液A滴入硫酸鈣懸浮液中，混合溶液A與硫酸鈣懸浮液的體積比為5~30:100，並用濃度為I~lOmol/L的鹼液調節pH值為I~4，溫度為40~80°C，滴定時間為20~60min，得到淺黃色懸濁液；其中，錫鹽與硫酸鈣的摩爾比為
I~50:100 ;
(3)將步驟(2)得到的懸濁液進行過濾、洗滌、乾燥後研磨成顆粒；再400~800°C高溫處理I~5小時，得到所述的導電硫酸鈣晶須。
[0010]步驟(1)中，所述錫鹽為硫酸錫、氯化錫、氯化亞錫或硝酸錫。
[0011]步驟(1)中，所述銻鹽為硫酸銻、氯化銻、硝酸銻或醋酸銻。
[0012]步驟(2)中，所述鹼液為氨水、尿素、碳酸銨、碳酸鈉、碳酸鉀、氫氧化鈉或氫氧化鉀。
[0013]步驟(2)中，超聲處理時間為10~60 min，超聲處理功率為60~3600W。
[0014]步驟(3)中，所述乾燥溫度為60~100 °C，乾燥時間為6~16小時。
[0015]本發明所用到的硫酸鈣晶須其生產成本的優勢遠遠高於其他晶須，也就是說，以硫酸鈣晶須為原料製得的產品，既能起到對材料性能良好的改性作用，又可控制材料的成本；本發明得到的導電硫酸鈣晶須具有導電性能優異、成本低廉、形態優良的優點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為電鏡標尺為20Mm時，導電硫酸鈣晶須的掃描電鏡照片。
[0017]圖2為電鏡標尺為IOMm時，導電硫酸鈣晶須的掃描電鏡照片。
[0018]圖3為電鏡標尺為5Mm時，導電硫酸鈣晶須的掃描電鏡照片。
【具體實施方式】
[0019]下面結合具體附圖和實施例對本發明作進一步說明。
[0020]實施例1:一種導電硫酸鈣晶須的製備方法，包括以下步驟:
(1)將硫酸鈣晶須在水中打漿，並超聲處理進行充分分散，超聲處理時間為10min，超聲處理功率為3600W，得到硫酸鈣懸浮液，硫酸鈣懸浮液的固含量為1%; (2)向硫酸鈣懸浮液中滴入銻錫混合溶液，銻錫混合溶液與硫酸鈣懸浮液的體積比為5:100，銻錫混合溶液由硫酸錫和硫酸銻溶解在質量百分濃度為5%鹽酸溶液中得到，銻錫混合溶液中硫酸銻和硫酸錫的摩爾比為1:100，硫酸錫與硫酸鈣的摩爾比為1:100 ;並用濃度為lmol/L的氨水調節pH值為1，溫度為40°C，滴定時間為60min，得到淺黃色懸濁液；
(3)將步驟(2)得到的懸濁液進行過濾、洗滌、於60 °C乾燥16小時後研磨成顆粒；再400°C高溫處理5小時，得到所述的導電硫酸鈣晶須。得到的導電硫酸鈣晶須的體積電阻率為 80Ω.αιι，白度值 L=90。
[0021]實施例2:—種導電硫酸鈣晶須的製備方法，包括以下步驟:
(1)將硫酸鈣晶須在水中打漿，並超聲處理進行充分分散，超聲處理時間為60min，超聲處理功率為60W，得到硫酸鈣懸浮液，硫酸鈣懸浮液的固含量為20% ；
(2)向硫酸鈣懸浮液中滴入銻錫混合溶液，銻錫混合溶液與硫酸鈣懸浮液的體積比為30:100,銻錫混合溶液由氯化錫和氯化銻溶解在質量百分濃度為20%鹽酸溶液中得到，銻錫混合溶液中氯化銻和氯化錫的摩爾比為50:100，氯化錫與硫酸鈣的摩爾比為50:100 ;並用濃度為lOmol/L的尿素調節pH值為4，溫度為80°C，滴定時間為20min，得到淺黃色懸濁液；
(3)將步驟(2)得到的懸濁液進行過濾、洗滌、於100°C乾燥6小時後研磨成顆粒；再800°C高溫處理I小時，得到所述的導電硫酸鈣晶須。得到的導電硫酸鈣晶須的體積電阻率為 20 Ω.αιι，白度值 L=75。
[0022]實施例3:—種導電硫酸鈣晶須的製備方法，包括以下步驟:
(1)將硫酸鈣晶須在水 中打漿，並超聲處理進行充分分散，超聲處理時間為30min，超聲處理功率為360W，得到硫酸鈣懸浮液，硫酸鈣懸浮液的固含量為3% ；
(2)向硫酸鈣懸浮液中滴入銻錫混合溶液，銻錫混合溶液與硫酸鈣懸浮液的體積比為10:100,銻錫混合溶液由硝酸錫和硝酸銻溶解在質量百分濃度為5%鹽酸溶液中得到，銻錫混合溶液中硝酸鋪和硝酸錫的摩爾比為20:100,硝酸錫與硫酸鈣的摩爾比為20:100 ;並用濃度為5mol/L的氫氧化鈉調節pH值為2，溫度為60°C，滴定時間為30min，得到淺黃色懸濁液；
(3)將步驟(2)得到的懸濁液進行過濾、洗滌、於80°C乾燥10小時後研磨成顆粒；再600°C高溫處理2小時，得到所述的導電硫酸鈣晶須。得到的導電硫酸鈣晶須的體積電阻率為45Q*cm,白度值L=85。
[0023]本發明得到的導電硫酸鈣晶須的體積電阻率採用四探針法測量，本發明得到的導電硫酸鈣晶須的體積電阻率為20~80 Ω -cm,白度值(L)為75~95。
[0024]本發明的導電硫酸鈣晶須，採用形貌均勻的硫酸鈣晶須作為基體，因此導電晶須的尺寸不會因為煅燒時間、溫度等因素變化而發生改變，從而保持產品形貌的均勻性，克服了現有技術的不足。如圖1~圖3所示,分別為電鏡標尺為20Mm、10Mm、5Mm時,導電硫酸鈣晶須的掃描電鏡照片。由圖1~圖3可以看出，本發明得到的導電硫酸鈣晶須形貌均勻性較好、形態優良。
【權利要求】
1.一種導電硫酸鈣晶須的製備方法，其特徵是，包括以下步驟: (1)將錫鹽和銻鹽溶解在鹽酸溶液中，得到混合溶液A;混合溶液A中銻鹽和錫鹽的摩爾比為I~50:100，鹽酸溶液的質量百分濃度為5%~20% ； (2)將硫酸鈣晶須在水中打漿，並超聲處理進行充分分散，得到硫酸鈣懸浮液，硫酸鈣懸浮液的固含量為I~20% ;將混合溶液A滴入硫酸鈣懸浮液中，混合溶液A與硫酸鈣懸浮液的體積比為5~30:100，並用濃度為I~lOmol/L的鹼液調節pH值為I~4，溫度為40~80°C，滴定時間為20~60min，得到淺黃色懸濁液；其中，錫鹽與硫酸鈣的摩爾比為I ~50:100 ; (3)將步驟(2)得到的懸濁液進行過濾、洗滌、乾燥後研磨成顆粒；再400~800°C高溫處理I~5小時，得到所述的導電硫酸鈣晶須。
2.如權利要求1所述的導電硫酸鈣晶須的製備方法，其特徵是:步驟(1)中，所述錫鹽為硫酸錫、氯化錫、氯化亞錫或硝酸錫。
3.如權利要求1所述的導電硫酸鈣晶須的製備方法，其特徵是:步驟(1)中，所述銻鹽為硫酸銻、氯化銻、硝酸銻或醋酸銻。
4.如權利要求1所述的導電硫酸鈣晶須的製備方法，其特徵是:步驟(2)中，所述鹼液為氨水、尿素、碳酸銨、碳酸鈉、碳酸鉀、氫氧化鈉或氫氧化鉀。
5.如權利要求1所述的導電硫酸鈣晶須的製備方法，其特徵是:步驟(2)中，超聲處理時間為10~60 min，超聲處理功率為60~3600W。
6.如權利要求1所述的導電硫酸鈣晶須的製備方法，其特徵是:步驟(3)中，所述乾燥溫度為60~100 °C,乾燥時間為6~16小時。
【文檔編號】C30B29/62GK103952765SQ201410180863
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月30日 優先權日:2014年4月30日
【發明者】高強, 葛明橋, 劉婉婉, 馬慧 申請人:江南大學