本发明专利技术涉及一种纳米晶钛酸锶玻璃陶瓷的制备方法。国内、外有关溶胶－凝胶法制备微晶玻璃陶瓷的很少，大都工艺复杂，晶粒比较大。本发明专利技术以锶盐、钛酸丁酯和玻璃粉为原料，以四甲基氢氧化胺为玻璃粉的分散剂，以乳酸为溶剂和抑制剂，再加入少量水促进水解。首先将碳酸锶溶解在乳酸里，然后在强烈的搅拌下，缓慢加入钛酸丁酯溶剂，最后将经过分散的玻璃加入溶剂，搅拌均匀，静置形成均质透明的凝胶；再将凝胶在高温下煅烧即可获得纳米晶钛酸锶玻璃陶瓷粉体。本发明专利技术原料组成成分少，取材容易，工艺稳定，且环保无污染；此方法适用面广，还可应用于其他纳米晶玻璃陶瓷的制备。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及。具体是以四甲基氢氧 化胺为玻璃分散剂，乳酸为溶剂和抑制剂的溶胶一凝胶制备方法。技术背景钛酸锶(SrTi03)具有典型的AB03钙钛矿(AB03)结构，是一种重要电 子陶瓷材料，具有高的介电常数、低的介质损耗，温度稳定性好等优点。被广 泛应用于高压电容器、晶界层电容器、压敏陶瓷、热敏元件等领域。降低烧结 温度和改善介电性能是目前钛酸锶陶瓷材料的研究热点。添加玻璃助烧剂是通 常采用的方法之一，玻璃助烧剂具有较低的熔点，可以在低于陶瓷材料的烧结 温度时形成液相，从而促进烧结反应的进行。通过合理的方法可以将玻璃和钛 酸锶合成微晶玻璃陶瓷，微晶玻璃陶瓷是一类既有玻璃性能，又具有陶瓷性能 的复合材料，其潜在的应用前景非常广阔。微晶玻璃陶瓷的制备一直是科研人员研究的重点。制备微晶玻璃陶瓷的方法 主要有熔融法、烧结法和溶胶一凝胶法，溶胶一凝胶法的主要特点是在材料制 备的初期就进行控制，材料的均匀性可以达到纳米级甚至分子级水平，故可获 得均质高纯材料，该法制备温度比传统方法大为降低，能有效防止某些组分挥 发，能够制备出成分严格符合设计要求的玻璃陶瓷，并可扩展基础玻璃的组成 范围，制备出传统方法无法制备的材料、不能形成玻璃的系统、具有高液相组成的玻璃陶瓷以及具有高温、高强、高韧性等特殊性能的高新技术材料。国内文献中有关溶胶一凝胶法制备微晶玻璃陶瓷的报导不多。张海军，姚熹等人用溶胶 一 凝胶法制备出Ba2ZnzC02.zFe12022-Si02 、 BaFe12019-BaTi03/Si02-B203、 BaFe12019Si02B203微晶玻璃陶瓷,其热处理温度比 较高，1000度左右，粒径也比较大，大约为0.3/ZW微米。李建康，张斌等采用溶胶一凝胶法工艺，首先合成BST溶胶以及Si02-B203玻璃溶胶，然后混 合、凝胶，最后按照微晶玻璃热处理工艺，通过原位析晶法得到具有不同晶粒 大小的BST-Si02-B203铁电玻璃陶瓷，此方法得到的晶粒的粒径比较大， 1.35 AW，析晶不可靠，有可能有杂质出现。王疆瑛，姚熹等采用硝酸钡、硝酸 锶、钛酸丁酯、正硅酸乙脂和硼酸三正丁脂为原料的溶胶一凝胶方法制备了 Si-B-0系BaxSn . xTi03玻璃陶瓷，其相结构为立方钙钛矿相结构，其合成温度 为700°C，此方法中作者首先将硝酸钡和硝酸锶溶于柠檬酸中，然后将钛酸丁 酯溶入pH值为6的柠檬酸中，最后还要制备玻璃溶胶，工艺比较复杂。国外有关溶胶一凝胶法制备微晶玻璃陶瓷的很少，P. T. JOSEPHd等人利 用溶胶一凝胶法制备Ba-B-Si系Ba(Sm，Nd)Ti03玻璃陶瓷，在实验中作者先用 传统的混合法制备Ba(Sm,Nd)Ti03,然后用溶胶一凝胶法制备Ba-B-Si玻璃溶 胶，将两者混合，经70(TC热处理，最后得到微晶玻璃陶瓷，此方法工艺复杂， 晶粒比较大。O.P. Thakur等人利用溶胶一凝胶法制备氧化铋系钛酸锶玻璃陶 瓷，他们得到的结果中有杂质出现。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术不足，提供一种制备纳米晶钛酸锶玻璃 陶瓷的方法，该方法反应原料易获，反应条件易控，反应设备简单，工艺稳定，本专利技术的技术方案是这样实现的包括以下步骤1) 用四甲基氢氧化胺和玻璃粉加入到去离子水中，四甲基氢氧化胺与玻璃 的质量比为3 5: 100， 10g玻璃粉需要24ml 30ml的去离子水，球磨72h 80h，得均匀的玻璃溶液A。2) 将锶盐溶解到乳酸溶液里，乳酸与锶盐摩尔比为6 12: 1,边搅拌边加 入去离子水，lmol的锶盐需要100ml 300ml的去离子水，在6(TC 90。C下加 热，充分搅拌至透明，得溶液B;3) 在200 350转/分的转速搅拌下，将钛酸丁酯缓慢加入到溶液B中，钛 酸丁酯与锶盐摩尔比为l: 1，加完后再搅拌40 60分钟，静置得透明均质的溶 胶；4) 加入硝酸和氨水调节溶胶pH-4 5;5) 将溶液A加入溶胶中，充分搅拌至均匀；6) 溶胶在5(TC 7(TC下静置老化29h 33h得均质透明的凝胶；7) 凝胶在12(TC 14(TC的真空中干燥15h 18h得干凝胶；8) 将老化后的干凝胶置于马弗炉中800°C，煅烧lh 3h即可获得纳米钛酸 锶粉体。所述的原料中锶盐是碳酸锶，乳酸锶，乙酸锶或硝酸锶中的任何一种，玻 璃粉的主要成分是Bi和B。本专利技术采用溶胶一凝胶法合成工艺，选择了合适的分散剂，使得玻璃能均匀 的分散在溶胶中。经测试，本专利技术制备的纳米晶钛酸锶玻璃陶瓷粉体属于钙钛 矿结构，结晶度良好，粉体粒径在30nm 60nm范围。本专利技术最大的特点是，反应原料简单，反应条件较易获得，实验过程对环境友好，工艺稳定。(1) 反应在常温常压下合成，反应条件较易获得。(2) 反应原料简单，且无需加入乙醇、乙酸等溶剂，降低了生产成本。(3) 使用现成的玻璃粉，避免了制备玻璃的复杂工艺。附图说明图1是80(TC处理过的干凝胶的X射线衍射图谱； 图2是钛酸锶玻璃粉末的扫描电镜图。具体实施例下面结合附图对本专利技术的内容作进一步详细说明参照图1所示，干凝胶经过800'C处理后，衍射峰强度比较强，衍射峰的半 峰宽很窄，表明SrTi03的结晶性提高，三强线所对应的衍射角为32.32, 46.40， 57.70。晶面指数分别为(110)， (200)， (211)，这与标准SrTi03X衍射图谱非常 吻合。据此，我们可以认为凝胶合成后经80(TC热处理后的粉末为钛酸锶玻璃 成分。参照图2所示，干凝胶经800。C处理后，晶粒分布比较均匀，大小在30nm 60nm范围内。实施例1:称取50g的玻璃粉和1.5g的四甲基氢氧化胺，加入到130ml的 去离子水中，球磨72h，得均匀分散的溶液A。称取O.lmol的碳酸锶溶解到0.8mol 乳酸中，加入10ml的去离子水，在磁力恒温搅拌机上8(TC搅拌3h至均匀透明， 得溶液B。然后称取O.lmol钛酸丁酯，缓慢滴加到溶液B中，并以转速200转 /分搅拌，混合完后继续搅拌40分钟静置即可得到均匀透明的溶胶C。加入硝 酸和氨水调节溶胶pH-5。将溶液A加入到溶胶C中，搅拌至均匀。溶胶在烘箱中60'C放置29h便可得到均匀的凝胶。凝胶在12(TC真空干燥15h得干凝胶， 将干凝胶研磨，然后在80(TC热处理后研磨即可得到纳米钛酸锶玻璃陶瓷粉体。实施例2:称取50g的玻璃粉和1.5g的四甲基氢氧化胺，加入到130ml的 去离子水中，球磨72h，得均匀分散的溶液A。称取0,2mo1的碳酸锶溶解到1.4mol 乳酸中，加入20ml的去离子水，在磁力恒温搅拌机上80。C搅拌4h至均匀透明， 得溶液B。然后称取0.2mol钛酸丁酯，缓慢滴加到溶液B中，并以转速300转 /分搅拌，混合完后继续搅拌50分钟静置即可得到均匀透明的溶胶C。加入硝 酸和氨水调节溶胶pH-5。将溶液A加入到溶胶C中，搅拌至均匀。溶胶在烘 箱中7(TC放置30h便可得到均匀的凝胶。凝胶在12(TC真空干燥16h得干凝胶， 将干凝胶研磨，然后在80(TC热处理后研磨即可得到纳米钛酸锶玻璃陶瓷粉体。实施例3:称取20g的玻璃粉和0.6g的四甲基氢氧化胺，加入到50ml的 去离子水中，球磨7本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种纳米晶钛酸锶玻璃陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： １）用四甲基氢氧化胺和玻璃粉加入到去离子水中，四甲基氢氧化胺与玻璃的质量比为３～５∶１００，１０ｇ玻璃粉需要２４ｍｌ～３０ｍｌ的去离子水，球磨７２ｈ～８０ｈ，得均匀的玻璃 溶液Ａ。 ２）将锶盐溶解到乳酸溶液里，乳酸与锶盐摩尔比为６～１２∶１，边搅拌边加入去离子水，１ｍｏｌ的锶盐需要１００ｍｌ～３００ｍｌ的去离子水，在６０℃～９０℃下加热，充分搅拌至透明，得溶液Ｂ； ３）在２００～３５０转／分的转速 搅拌下，将钛酸丁酯缓慢加入到溶液Ｂ中，钛酸丁酯与锶盐摩尔比为１∶１，加完后再搅拌３０～５０分钟，静置得透明均质的溶胶； ４）加入硝酸和氨水调节溶胶ｐＨ＝４～５； ５）将溶液Ａ加入溶胶中，充分搅拌至均匀； ６）溶胶在５０℃～ ７０℃下静置老化２９ｈ～３３ｈ得均质透明的凝胶； ７）凝胶在１２０℃～１４０℃的真空中干燥１５ｈ～１８ｈ得干凝胶； ８）将老化后的干凝胶置于马弗炉中８００℃，煅烧１ｈ～３ｈ即可获得纳米钛酸锶粉体。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈维，刘斌，刘冠芳，
申请(专利权)人：西安易升电子有限公司，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]
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