多层状钛酸、层状钛酸、层状氧化钛,以及层状钛酸的制备方法技术

多层状钛酸，其特征在于：它由通式为Ａ↓［ｘ］Ｍ↓［ｙ］□↓［ｚ］Ｔｉ↓［２－（ｙ＋ｚ）］Ｏ↓［４］，其中Ａ和／或Ｍ为不同金属，它们的化合价各为１－３，□表示Ｔｉ所占的缺陷位，ｘ为正的实数，它满足０＜ｘ＜１．０，ｙ和ｚ各自为正的实数，它们满足０＜ｙ＋ｚ＜１．０的多层状钛酸盐经酸处理，使其中４０－９９％的Ａ和／或Ｍ离子被氢离子或水合氢离子取代的方法而制得；层状钛酸，其特征在于：使多层状钛酸与碱性化合物反应将多层状钛酸解层的方法而制得；层状二氧化钛，其特征在于：将所述层状钛酸经热处理一类方法而制得。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
多层状钛酸、层状钛酸、层状氧化钛，以及层状钛酸的制备方法专利
本专利技术涉及多层状钛酸、层状钛酸、层状氧化钛，以及层状钛酸，它们有许多用途，包括用于油漆和树脂、化妆品、颜料与催化剂的填料，还可利用其本身性能，诸如阻热性，增强性，滑移性，防紫外辐射性，反射热辐射性，光催化性，气阻性，以及离子交换性能。本专利技术还涉及层状钛酸的制备方法。专利技术背景由通式：AxMy□zTi2-(y+z)O4(其中A和/或M为不同的金属，它们的化合价各自为1-3，□表示Ti的缺陷位，x为正的实数，它在0＜x＜1.0之间，y和z各自为0或正的实数，它们在0＜y+z＜1.0之间)表示的多层状钛酸盐的制备方法，已在日本专利2656778和由D.Groult，C.Mercy和B.Raveau发表在《固体化学杂志》(J.of Solid State Chemistry，vol.32,289(1980)的论文上已有表述。根据这些制备方法，多层状钛酸盐可由含金属A和/或M的碳酸盐，硝酸盐或氧化物，以及二氧化钛的混合物经灼烧而成。本专利技术申请人先前发现了多层状钛酸盐的制备方法，该盐具有层状结构，其颗粒团聚的倾向低，具有优异分散性。该方法现已申请日本专利，专利号为：3062497。根据该制备方法，提供含有诸如金属A的氢氧化物，碳酸盐或硝酸盐，经热分解生成金属A的氧化物的化合物；金属M的氢氧化物，碳酸盐或硝酸盐，经热分解生成金属M的氧化物的化合物；以及二氧化钛或经热分解生成二氧化钛的钛化合物的混合物。然后在该混合物中添加诸如碱金属或碱土金属的氯化物或硫酸盐作助熔剂进行灼烧。多层状钛酸盐具有离子交换性，以及在它们的层间插入碱性化合物时具有类似膨润土和膨胀型云母的膨胀性。国际专利公开号为WO 99/11574叙述了制备层状二氧化钛的方法，该方法将胺或铵化合物与二氧化钛混合，混合物经搅拌后使层状二氧化钛的溶胶脱层为单层或多层，该溶胶经喷雾干燥成-->细空心颗粒，再经研磨。层状云母和滑石用作油漆和树脂，化妆品和颜料的填料。日本专利3062497所述的制备方法制得的多层状钛酸盐也具有良好的分散性能的层状结构，但跟高质量云母相比，其颗粒直径/厚度之比较小。因此对于多层状钛酸盐要求具有较高的颗粒直径/厚度之比。国际专利公开号为WO 99/11574揭示了已知的分散方法对于多层状钛酸盐的解层很有用。在引用上面国际专利所述的方法中，冷冻干燥或喷雾干燥方法能阻止层状氧化钛溶胶的重新合层或重新团聚，以及改善分散性能。这类冷冻干燥或喷雾干燥法要求特种设备，降低产率和增加能耗，会受到质疑。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供层状钛酸盐，多层状钛酸盐作层状钛酸盐的起始原料，再由它得到层状氧化钛，该方法解决了常遇的问题，无需特种设备，产品具有高颗粒直径/厚度之比和良好的分散性能，还提供了层状钛酸盐的制备方法。本专利技术的特色在于，由通式AxMy□2-(y+z)O4(其中A和/或M为不同金属，各自的化合价为1-3，□表示Ti的缺陷位，x为正的实数，它在0＜x＜1.0之间，y和z各自为0或正的实数，它们在0＜y+z＜1.0之间)表示的多层状钛酸盐经酸处理，40～90％的A和/或M离子被氢离子或水合氢离子替代从而得到本专利技术的多层状钛酸盐。上述通式表示的多层状钛酸盐可通过例如日本专利3062497所揭示的合成方法制备。其中原料由金属A，M和Ti的各自氧化物或经热分解可生成氧化物的各自化合物制得。该原料与碱金属或碱土金属的氯化物或硫酸盐作助熔剂混合，助熔剂/原料的重量之比为0.1～2.0。该混合物在700～1200℃下经灼烧成多层状钛酸盐。在上述通式中，A为金属，其化合价为1～3，它最好选自下列一组元素中的至少一种：Li，Mg，Zn，Cu，Fe，Al，Ga，Mn和Ni。特殊实施例中包括K0.80Li0.266Ti1.733O4，Rb0.75Ti1.75Li0.25O4，Cs0.70Ti1.77Li0.23O4，Ce0.7Ti1.825□0.175O4，Ce0.7Ti1.65Mg0.35O4，K0.6Ti1.6Mg0.4O4，K0.8Ti1.6Ni0.4O4，K0.6Zn1.6Mg0.4O4，K0.8Ti1.6Cu0.4O4，K0.8Ti1.2Fe0.8O4，K0.8Ti1.2Mn0.8O4，K0.7Ti1.73Li0.23Mg0.06O4和-->K0.60Ti1.73Al0.07Li0.2O4。多层状钛酸盐的片状晶体经酸处理可转化成含有取代A和/或M离子的水合氢离子的多层状钛酸。这里采用的多层状钛酸意指层间包含水分子的水合钛酸。酸处理中采用的酸的类别并未特别指明，它可以是诸如盐酸，硫酸，硝酸，磷酸或硼酸一类矿物酸，或有机酸。层状钛酸盐的类别，酸的类别与浓度以及多层状钛酸盐的浆液浓度均可影响A和/或M离子的离子交换率。通常酸的浓度愈高，浆液浓度愈高，则留在层间的阳离子数愈多，从而降低了解层的发生率。因而，在随后须经解层的层状钛酸仍保持较大部分的多层状钛酸盐的原有厚度。离子交换率一般较佳在40～99％，更佳在75～99％。离子交换率过低有时会妨碍后面用碱性化合物进行的解层效果。如果除去层间阳离子有难度，如有必要，可重复进行酸处理。上述专利所揭示的合成多层状钛酸盐采用的助熔剂灼烧工艺，A和/或M离子的离子交换率一般不可能超过99％。因而，采用这种多层状钛酸盐作原料充分地抑制了层间膨胀的倾向，因而阻止了分离成单层的可能。结果提供的层状钛酸具有高达几十乃至几百层厚度的钛酸。国际专利公开号为WO99/11574中所述的A和/或M离子的离子交换率对于固相工艺合成多层状钛酸盐而言达到接近100％。然而，采用这类多层状钛酸盐作原料会造成增加解层为单层的机遇。因此，正如前述，A和/或M离子的离子交换率较佳维持在40～99％，更佳在75～99％之间。如果多层状钛酸经由酸处理而得到，因而离子交换率超过99％的话，则如前所述，有可能解层成单层。如果采用这种多层状钛酸，最好相应地减少碱性化合物的用量。这样或多或少降低了由多层状钛酸解层为单层部分的发生率。然而，在干燥工序中会出现团聚现象。也会减小长短径之比。本专利技术的特点在于，层状钛酸是通过具有层间膨胀作用的碱性化合物对本专利技术的多层状钛酸起作用，由此对该多层状钛酸进行解层，从而得到本专利技术的层状钛酸。具有层间膨胀作用的碱性化合物的例子包括烷基胺，如甲胺，乙胺，正丙胺，二乙胺，三乙胺，丁胺，戊胺，己胺，辛胺，十二烷基胺，十八烷基胺，二戊胺，二辛胺和2-乙基己胺和它们的盐类。链醇胺，如乙醇胺，二乙醇胺，三乙醇胺，异丙醇胺，二异丙醇胺，三异丙醇胺，和2-氨基-2甲基-1-丙醇和它们的盐类。季铵氢氧化物，如四甲铵氢氧化物，四乙铵氢氧化物，-->四丙铵氢氧化物和四丁铵氢氧化物和它们的盐类。季铵盐，如十六烷基三甲铵盐，十八烷基三甲铵盐，苄基三甲铵盐，二甲基-二(十八烷基)铵盐，二甲基十八烷苄铵盐和十八烷基双(2-烃基乙基)甲铵盐，3-甲氧基丙胺，3-乙氧基丙胺之类化合物。这些碱性化合物可以单独使用，也可以组合使用。作用于多层状钛酸的碱性化合物可以直接添加，或以稀释的水或水性介质的溶液形式加入到多层状钛酸的水或水性介质的悬浮液内，然后进行搅拌。碱性化合本文档来自技高网...

【技术保护点】
多层状钛酸，由通式为Ａ↓［ｘ］Ｍ↓［ｙ］□↓［ｚ］Ｔｉ↓［２－（ｙ＋ｚ）］Ｏ↓［４］的多层状钛酸盐经酸处理，使４０－９９％的Ａ和／或Ｍ离子被氢离子或水合氢离子取代的方法而制得，其中Ａ和／或Ｍ为不同金属，它们的化合价各为１－３，□表示Ｔｉ的缺陷位，ｘ为正的实数，它满足０＜ｘ＜１．０，且ｙ和ｚ各自或为０或为正的实数，它们满足０＜ｙ＋ｚ＜１．０。

【技术特征摘要】
JP 2001-8-20 249392/20011.多层状钛酸，由通式为AxMy□zTi2-(y+z)O4的多层状钛酸盐经酸处理，使40-99％的A和/或M离子被氢离子或水合氢离子取代的方法而制得，其中A和/或M为不同金属，它们的化合价各为1-3，□表示Ti的缺陷位，x为正的实数，它满足0＜x＜1.0，且y和z各自或为0或为正的实数，它们满足0＜y+z＜1.0。2.如权利要求1所述的多层状钛酸，其特征在于：通过使75-99％的所述A和/或M离子被氢离子或水合氢离子取代而制得。3.如权利要求1所述的多层状钛酸，其特征在于：通过使40-75％的所述A和/或M离子被氢离子或水合氢离子取代而制得。4.层状钛酸，通过使具有层间膨胀作用的碱性化合物作用于权利要求1-3中任一项所述的多层状钛酸，使所述多层状钛酸解层而制得。5.如权利要求4所述的层状钛酸，其特征在于：所述的碱性化合物的用量为多层状钛酸的离子交换容量的5-200当量％，使所述多层状伏酸解层为平均厚度为0.01-2μm。6.如权利要求5所述的层状钛酸，其特征在于：使所述的碱性化合物的用量为多层状钛酸的离子交换容量的5-40当量％。7.如权利要求4，5或6所述的层状钛酸，其特征在于：作用于多层状钛酸而使其解层后，所述的碱性化合物经酸处理而被去除。8.层状氧化钛，由如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：犬伏昭嘉，松永治惠，广井良一，
申请(专利权)人：大塚化学株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]