导电粉末及其生产方法技术

一种生产具有基本不含锑的导电层的二氧化钛的方法，包括：提供一种二氧化钛粉末，该粉末含有特定量或更低量的碱金属如钠和钾、碱土金属如镁和钙以及４价或更低价金属如铝、锌和铁；制备该二氧化钛粉末的水性悬浮液；向以上水性悬浮液中添加一种含有锡化合物和磷化合物的酸性水溶液和一种碱性水溶液，以使该水性悬浮液具有２－６或８－１２范围内的ｐＨ；以及在６００－９２５℃的温度下焙烧所得的产物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种导电粉末，其在二氧化钛的表面上具有含氧化锡和磷且基本不含锑的导电层；以及生产该粉末的方法。
技术介绍
二氧化钛的颗粒直径和颗粒形状在宽范围内是可以控制的，其中颗粒直径从微米级到纳米级，颗粒形状包括多种形状，例如颗粒形、近球形和球形，此外还有针状、纺锤形和扁平状。例如，颗粒直径约0.15-0.25μm的二氧化钛的遮盖力和着色力优异并且化学稳定，因此作为白色颜料在各领域中广泛使用。当结合入树脂时，小于约0.1μm的精细二氧化钛微粒呈透明并且屏蔽紫外线，因而用作透明颜料；长1-10μm且长度与直径之比(轴比)为3或更高的针状二氧化钛用作着色力降低的特殊颜料或填料。当导电层在这类二氧化钛的表面上形成时，可将导电性赋予本来是绝缘体的二氧化钛，将该二氧化钛用作赋予导电性的试剂或抗静电剂，用于玻璃或陶瓷制品，如电子照相术的调色剂；塑料制品，如聚合物模制品或聚合物膜；以及纸制品，如电子照相复印纸和静电记录纸。将二氧化钛用作基础颗粒、在其上形成导电层的原因在于能够减少为获得期望导电率所需导电材料的量；而且二氧化钛具有如上所述的各种颗粒直径和颗粒形状；并且，取决于使用赋予导电性的试剂的场合可以任意选择二氧化钛的功能。例如，当将白色颜料二氧化钛用作基础颗粒时，得到白色导电粉末；当将精细微粒二氧化钛用作基础颗粒时，得到透明导电粉末；当将针状二氧化钛用作基础颗粒时，可以利用形状中的各向异性使导电性有效。至于在二氧化钛表面上形成的导电层，已经广泛使用掺杂锑的氧化锡，因为它具有优异的导电率，而且导电率随时间的变化较小(例如参见专利文献1)。然而，近来担心锑的毒性，对于不含锑的导电粉末的研究已经在进行，引起代替锑而掺杂磷的氧化锡的开发(例如参见专利文献2和3)。专利文献1JP-B-6-17231专利文献2专利3357107专利文献3专利3365821
技术实现思路
本专利技术要解决的问题掺杂磷的氧化锡毒性问题较小，但是难以在二氧化钛的表面上形成具有令人满意的导电率的层，并且取决于制备掺杂磷的氧化锡的条件，导电率变化极大且不稳定。因而，需要改善这个方面。解决问题的方法本专利技术人重新研究了其上有掺杂磷的氧化锡的导电层的二氧化钛，结果发现通过常规方法获得的二氧化钛含有碱金属如钠和钾、碱土金属如镁和钙、铝、硅、磷、硫、锆、铌、锌以及铁的化合物，这些化合物源自用于生产的原材料、生产期间添加的添加剂或者用于对生成的二氧化钛进行表面处理的物质。进一步发现当导电层在含有超过特定量的4价或更低价金属元素(例如碱金属如钠和钾、碱土金属如镁和钙、铝、锌和铁)的化合物的二氧化钛表面上形成时，4价或更低价金属元素通过焙烧扩散到导电层中，不能获得令人满意的导电层；另一方面，当使用以不超过特定量的量含有4价或更低价金属元素的二氧化钛时，能够获得令人满意的导电率。此外，已经发现，作为形成掺杂磷的氧化锡的导电层的手段，当将一种含有锡化合物和磷化合物的酸性水溶液与一种碱性水溶液添加到含有特定量或更低量的4价或更低价金属元素化合物的二氧化钛的水性悬浮液中，并保持该水性悬浮液的pH在特定范围内，然后在特定温度下将所得产物焙烧时，得到一种仅含有特定量或更低量的4价或更低价金属元素化合物的导电粉末，并且所得粉末具有良好的导电性。由此，实现了本专利技术。即，本专利技术涉及(a)一种导电粉末，其在二氧化钛的表面上具有含氧化锡和磷但基本上不含锑的导电层，并且该导电粉末中所含作为杂质的4价或更低价金属元素的含量作为由下式(1)所得的(A)为0.1或更低式(1)(A)＝(M1)×(4-n1)+(M2)×(4-n2)+(M3)×(4-n3)+(M4)×(4-n4)+...+(MX)×(4-nX)。上式中，M1、M2、M3、M4、...、MX代表导电粉末中每种4价或更低价金属元素对氧化锡的Sn的原子比；n1、n2、n3、n4、...、nX代表具有M1、M2、M3、M4、...、MX原子比的每种金属元素的价数；MX和nX中的X代表导电粉末中所含金属元素的数目，可以为1或更大的自然数。一种优选实施方式是形成导电层的氧化锡的量在每1m2二氧化钛表面上以SnO2计在0.015-0.3g的范围内，或者该导电层中所含磷的量相对于氧化锡以P/Sn原子比计为0.10-0.50。此外，同样优选的实施方式是二氧化钛中所含作为杂质的4价或更低价金属元素的含量作为由下式(2)所得的(B)为0.02或更低式(2)(B)＝(M’1)×(4-n’1)+(M’2)×(4-n’2)+(M’3)×(4-n’3)+(M’4)×(4-n’4)+...+(M’Y)×(4-n’Y)。上式中，M’1、M’2、M’3、M’4、...、M’Y代表每种4价或更低价金属元素的原子比，该原子比为对二氧化钛的Ti的原子比；n’1、n’2、n’3、n’4、...、n’Y代表具有M’1、M’2、M’3、M’4、...、M’Y原子比的每种金属元素的价数；M’Y和n’Y中的Y代表二氧化钛中所含金属元素的数目，可以为1或更大的自然数。此外，本专利技术涉及(b)一种生产导电粉末的方法，其中包括将一种其中溶有锡化合物和磷化合物的酸性水溶液和一种碱性水溶液添加到二氧化钛水性悬浮液中而保持水性悬浮液的pH在2-6或8-12范围内，其中二氧化钛中所含作为杂质的4价或更低价金属元素的含量作为由上式(2)所得的(B)为0.02或更低，然后将所得产物分离，并在600-925℃下焙烧该产物以在二氧化钛表面上形成含有氧化锡和磷的导电层。专利技术效果本专利技术涉及一种导电粉末，其在二氧化钛的表面上具有含氧化锡和磷但基本上不含锑的导电层，并且该导电粉末中所含作为杂质的4价或更低价金属元素的含量作为由式(1)所得的(A)为0.1或更低，该导电粉末具有期望的导电率，因为它含有较少的破坏导电率的杂质。与常规导电粉末类似，本专利技术的导电粉末用作赋予导电性的试剂或抗静电剂，用于陶瓷制品如玻璃，塑料制品如聚合物模制品和聚合物膜，以及纸制品如电子照相复印纸和静电记录纸；用于电子照相调色剂的静电充电调节剂；或用于敏化鼓(sensitizing drum)的电阻调节剂。该导电粉末的用途是通过结合入陶瓷制品、塑料制品、纸制品等中，或者将含有该导电粉末的涂料涂覆在制品的表面上或制品原材料的表面上。此外，本专利技术涉及一种生产导电粉末的方法，其中包括将一种其中溶有锡化合物和磷化合物的酸性水溶液和一种碱性水溶液添加到二氧化钛水性悬浮液中而保持水性悬浮液的pH在2-6或8-12范围内，其中二氧化钛中所含作为杂质的4价或更低价金属元素的含量作为由上式(2)所得的(B)为0.02或更低，然后将所得产物分离，并在600-925℃下焙烧该产物以在二氧化钛表面上形成含有氧化锡和磷的导电层。根据这种方法，能够使涂在表面上含有氧化锡和磷的导电层以连续膜形成，此外，能够降低破坏导电率的杂质的含量，由此可以容易地生产具有期望导电率的粉末。实施本专利技术的最佳方式重要的是，本专利技术的导电粉末在二氧化钛表面上具有含氧化锡和磷的导电层，并且该导电层中基本不含锑，该导电粉末中所含作为杂质的4价或更低价金属元素的量不高于特定量，在9.8MPa压力下通过压塑制造的柱状粉坯优选具有1×105Ω·cm或更低、更优选1×104或更低、最优选1×103Ω本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导电粉末，其在二氧化钛的表面上具有含氧化锡和磷但基本上不含锑的导电层，并且该导电粉末中所含作为杂质的４价或更低价金属元素的含量作为由下式（１）所得的（Ａ）为０．１或更低：式（１）：（Ａ）＝（Ｍ↓［１］）×（４－ｎ↓［１］）＋（Ｍ↓［２］）×（４－ｎ↓［２］）＋（Ｍ↓［３］）×（４－ｎ↓［３］）＋（Ｍ↓［４］）×（４－ｎ↓［４］）＋…＋（Ｍ↓［Ｘ］）×（４－ｎ↓［Ｘ］），上式中，Ｍ↓［１］、Ｍ↓［２］、Ｍ↓［３］、Ｍ↓［４］、…、Ｍ↓［Ｘ］代表导电粉末中每种４价或更低价金属元素对氧化锡的Ｓｎ的原子比；ｎ↓［１］、ｎ↓［２］、ｎ↓［３］、ｎ↓［４］、…、ｎ↓［Ｘ］代表具有Ｍ↓［１］、Ｍ↓［２］、Ｍ↓［３］、Ｍ↓［４］、…、Ｍ↓［Ｘ］的原子比的每种金属元素的价数；Ｍ↓［Ｘ］和ｎ↓［Ｘ］中的Ｘ代表导电粉末中所含金属元素的数目，并且可以为１或更大的自然数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2003-7-23 278208/20031.一种导电粉末，其在二氧化钛的表面上具有含氧化锡和磷但基本上不含锑的导电层，并且该导电粉末中所含作为杂质的4价或更低价金属元素的含量作为由下式(1)所得的(A)为0.1或更低式(1)(A)＝(M1)×(4-n1)+(M2)×(4-n2)+(M3)×(4-n3)+(M4)×(4-n4)+...+(Mx)×(4-nx)，上式中，M1、M2、M3、M4、...、Mx代表导电粉末中每种4价或更低价金属元素对氧化锡的Sn的原子比；n1、n2、n3、n4、...、nx代表具有M1、M2、M3、M4、...、Mx的原子比的每种金属元素的价数；Mx和nx中的X代表导电粉末中所含金属元素的数目，并且可以为1或更大的自然数。2.根据权利要求1的导电粉末，其中形成导电层的氧化锡的量在每1m2二氧化钛表面上以SnO2计在0.015-0.3g的范围内.3.根据权利要求1的导电粉末，其中导电层中所含磷的量相对于氧化锡以P/Sn原子比计为0.10-0.50。4.根据权利要求1的导电粉末，...

【专利技术属性】
技术研发人员：千叶胜一，安田雄一，
申请(专利权)人：石原产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]