一种纳米氧化物导电粉及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种纳米氧化物导电粉的制备方法，属导电材料技术领域。该导电粉是表面包裹有掺锑氧化锡的纳米氧化物导电粉。配制有锡、锑的酸性溶液，将其与碱液沉淀剂，通过液体分布器同时滴入搅拌的氧化物浆液中，调节酸、碱液流量而控制体系ｐＨ值维持在１．５～５范围内平稳反应，使锡锑的水解产物在氧化物粉体颗粒表面上共沉积，将沉淀的包覆产物静置后，进行洗涤，过滤，干燥，煅烧，粉碎，得到浅色氧化物导电粉。具有产量大、自动化程度高、质量稳定、成本低等优点，所得产品含锑低、粉体色浅、电阻低、易分散、耐热耐蚀、稳定性高、透波性好，易调制成近白色等各色永久性导电添加剂，有广阔应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属导电材料

技术介绍
导电粉广泛应用于石油、化工、电子、通信、汽车、造纸、纺织、陶瓷、航空航天等各个工业部门及人们日常生活领域，当添加于涂料、油墨、塑料、橡胶、纤维中时，可制成防静电制品。传统常用的导电粉有金属粉、炭系粉、有机粉和金属氧化物粉。有机导电填料不耐高温，不耐腐蚀，耐水性，耐油性，耐久性差和抗静电性不稳定，仅能适用于相对湿度大于60％的环境，面电阻率一般大于100兆欧；黑色导电石墨，碳黑分散性差，制品颜色暗，不易调色，生产和使用易玷污工作环境；银，铝，铜，镍等金属粉末易氧化，耐腐蚀性差，干扰无线电波的缺陷，价格昂贵且颜色较深。关于浅色导电粉的研究主要集中在日本和欧洲，中国目前亦有若干。日本专利昭63-233016其权利与特征要求是针状二氧化钛，长度为1-10um，长径比大于三，而其要求对二氧化钛的预酸碱处理过于繁琐，成本较高，而且，Sb2O3/SnO2质量比高达21.87％，而锑的含量决定了粉体颜色的深浅。英国专利NO.2252551公开了一种二氧化硅和含锑的氧化锡的导电粉的制备方法，该法先用二氧化硅包覆二氧化钛，形成中间层，再控制条件将锡锑的水解产物沉积在其颗粒表面洗涤，干燥煅烧而成，此法得到的粉体电阻较高(300-400Ω.cm)，而且步骤过多。国内专利03115830.7其权利要求与特征是将锡、锑的硝酸盐溶液与氨水并流加入蒸馏水中，沉淀物经过热处理得导电粉体，导电性虽好，但锡锑用量大，颜色过深，成本较高。中国专利0111881.X其权利要求与特征是生产中将锑盐、锡盐的溶液分别加入二氧化钛的浆液中或锑盐与锡盐混合后加入二氧化钛浆液中，中间未作PH值的在线恒定控制，其终点的PH值为7～13，强碱性环境必定造成锑锡的非共沉，锑的掺杂效果受到影响，锑含量过高(其实施例中Sb2O3/SnO2质量比高达25％)。以上现有专利技术中存在导电粉体电阻率较高的问题，使用的掺杂元素锑加入量多，成本较高且容易造成导电粉体的颜色较深，白度不足。此外，上述方法适用于氧化钛粉体粒度大于微米的导电粉体制备，纳米粉体则需要在包覆前使粉体充分分散。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术之不足，提供一种白度与导电性俱佳的纳米氧化物浅色导电粉体的工业生产方法。本专利技术的技术方案是该纳米氧化物导电粉是表面包裹有掺锑氧化锡的纳米氧化物导电粉，纳米氧化物是性能稳定的一种纳米金属氧化物或多种纳米金属氧化物的混合物，性能稳定的纳米金属氧化物可以是纳米TiO2、SiO2、Al2O3粉等。导电粉的体积电阻为10～400Ω.cm，白度指标为L＝70-86，Sb2O3与SnO2的质量比为0.03～0.15，SnO2与氧化物载体的质量比为0.1～0.3。该纳米氧化物导电粉的制备方法依次包括以下步骤1.1将平均粒度小于200nm的且性能稳定的一种金属氧化物或多种金属氧化物的混合物载体，如TiO2或SiO2、Al2O3等，或其中两者以上的混合物，按50～200g/L的量用去离子水或蒸馏水在可加温的反应器中搅拌，并加入多磷酸或多磷酸盐作分散剂，使氧化物粉体分散均匀。多磷酸或多磷酸盐为n≥3的多磷酸及其各种盐，如多磷酸锂、多磷酸钠、多磷酸钾、多磷酸氨盐等，其加入的摩尔浓度为0.001～0.02mol/L。分散剂可消除纳米氧化物粉体的团聚，使氧化锡包覆层更加均匀，致密地包覆在氧化物一次颗粒的表面。1.2配制由锡、锑的盐酸或硝酸盐、或硫酸盐组成的酸性混合溶液，该酸性混合溶液中锡的浓度为0.1～2mol/L，Sb2O3与SnO2的质量比为0.03～0.15。酸性混合溶液的配制是在30～90℃温度下，将硝酸或硫酸、或盐酸滴加入锡粉和锑粉的混合物中，硝酸或硫酸、或盐酸的当量为2～10N，或将锡盐与锑盐溶解在2～8N的硝酸或硫酸、或盐酸中。锡盐为硫酸锡、氯化锡、氯化亚锡、硝酸锡或者带结晶水的锡盐中的一种或几种，锑盐为硫酸锑、硝酸锑或氯化锑中的一种或几种。在酸性混合溶液中还可加入促进锑、锡共沉积的螯合剂酒石酸或酒石酸盐，加入的螯合剂的酒石酸根与锑的摩尔比为1～6，螯合剂可使共沉淀时锑能更加有效的掺杂在锡的晶格上，显著地减少锑的用量，并使得到的纳米氧化物导电粉颜色变浅。1.3将酸性混合溶液与碱液沉淀剂，通过液体分布器以细小的液滴同时滴入盛有均匀分散的氧化物粉载体并保持搅拌的反应器内，通过调节酸、碱液的流量，控制体系在30～90℃温度下、维持PH值在1.5～5范围内平稳反应，使锡锑水解并产生共沉积、均匀地包覆在氧化物粉体颗粒表面上。液体分布器为带微孔的滤器，其微孔直径为1～5mm、间隔为1～5cm(根据实际需要选择)；碱液沉淀剂为氨水、碳酸氨、碳酸氢氨、碳酸氢钠、碳酸钠、氢氧化钠中的一种或几种的混合液，其当量为2～10N；酸、碱液的流量调节可采用在线PH值控制系统，将混合酸液与碱液通过定量调节开关或电磁阀加入液体分布器，在反应器中插入PH探头采集信号，通过PH计与所设定PH值进行比较，并反馈控制定量调节开关或电磁阀，控制混合酸液与碱液的加入量；在线PH值控制反应时间为0.5～4小时。1.4将沉淀的包覆产物静置0.5小时以上，然后进行洗涤，过滤，干燥，煅烧，粉碎，得到浅色氧化物导电粉，煅烧温度为350～650℃、时间为1～3小时；可过滤2～5次，干燥可在80～120℃下进行。性能稳定的纳米金属氧化物粉(载体)还可以是云母，重晶石，碳酸钙等浅色矿物粉体，可以用其中的一种或多种的混合物作为掺锑氧化锡沉积的载体。本专利技术通过深入研究锑掺杂二氧化锡的导电性能及其Zeta电位图、以及氧化物载体粉的Zeta电位图，利用多磷酸或多磷酸盐作为氧化物的分散剂使包覆前的氧化物纳米粉分散成单个颗粒，从而使导电层能够包覆在单个颗粒表面，得到电阻率低的粉体；利用酒石酸及其盐类作为锑的螯合剂控制锑与锡的共沉淀过程，使锑能更加有效的掺杂在锡的晶格上，减少锑的用量；同时利用精确的在线控制方法将工艺参数控制在最有利的狭窄的范围内，使锑掺杂二氧化锡更加牢固，均匀地包覆在高度分散的二氧化钛或其它性能稳定的氧化物的表面上，形成一层膜，并且膜的厚度可控，导电性也可调。因此，该方法具有产量大，自动化程度高，质量非常稳定，成本低的优点；该方法得到的产品具有锑含量低(Sb2O3/SnO2质量比小于15％)、粉体颜色浅、电阻较低的优点，有着广阔的工业前景。本专利技术还具有易分散，耐热，稳定性高，耐腐蚀，透波性好，导电性好等特点，易调制成近白色等各种颜色的永久性导电添加剂。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。图1为本专利技术的工艺流程图图2为本专利技术实施例3的二氧化钛导电粉体XRD图谱；图3为本专利技术实施例5的二氧化钛导电粉体XRD图谱；图4为本专利技术实施例5的二氧化钛导电粉体TEM图。具体实施例方式实施例1该纳米氧化物导电粉是表面包裹有掺锑氧化锡的纳米TiO2导电粉，其体积电阻为400Ω.cm，白度指标为L＝84.2、Sb2O3与SnO2的质量比为0.03，SnO2与TiO2的质量比为0.2。该纳米氧化物导电粉的制备方法依次包括以下步骤1.1将10g平均粒度130nm的TiO2，加入反应器中的200mL蒸馏水中，再加入摩尔浓度为0.001mol/L的多磷酸并进行搅拌，使TiO2分散均匀。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米氧化物导电粉，其特征在于该导电粉是表面包裹有掺锑氧化锡的纳米氧化物导电粉，纳米氧化物是性能稳定的一种纳米金属氧化物或多种纳米金属氧化物的混合物。

【技术特征摘要】
1.一种纳米氧化物导电粉，其特征在于该导电粉是表面包裹有掺锑氧化锡的纳米氧化物导电粉，纳米氧化物是性能稳定的一种纳米金属氧化物或多种纳米金属氧化物的混合物。2.如权利要求1所述的纳米氧化物导电粉，其特征在于性能稳定的纳米金属氧化物可以是纳米TiO2、SiO2、Al2O3粉。3.如权利要求1或2所述的纳米氧化物导电粉，其特征在于导电粉的体积电阻为10～400Ωcm，白度指标为L＝70-86，Sb2O3与SnO2的质量比为0.03～0.15，SnO2与氧化物载体的质量比为0.1～0.3。4.一种权利要求1或2所述纳米氧化物导电粉的制备方法，其特征在于依次包括以下步骤1.1将平均粒度小于200nm且性能稳定的一种金属氧化物或多种金属氧化物的混合物载体，按50～200g/L的量用去离子水或蒸馏水在可加温的反应器中搅拌，并加入多磷酸或多磷酸盐作分散剂，使氧化物粉体分散均匀；1.2配制由锡、锑的盐酸或硝酸盐、或硫酸盐组成的酸性混合溶液，该酸性混合溶液中锡的浓度为0.1～2mol/L，Sb2O3与SnO2的质量比为0.03～0.15；1.3将酸性混合溶液与碱液沉淀剂，通过液体分布器以细小的液滴同时滴入盛有均匀分散的氧化物粉体并保持搅拌的反应器内，通过调节酸、碱液的流量，控制体系在30～90℃温度下、维持PH值在1.5～5范围内平稳反应，使锡锑水解并产生共沉积、均匀地包覆在氧化物粉体表面上；1.4将沉淀的包覆产物静置0.5小时以上，然后进行洗涤，过滤，干燥，煅烧，粉碎，得到浅色氧化物导电粉，煅烧温度为350～650℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭玉忠，王剑华，彭光怀，陈丹，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：53[中国|云南]