[发明专利]高纯单分散二氧化钛微粉的制备方法

说明书

本发明涉及一种钛醇盐水解法制备高纯单分散TiO₂微粉的方法。

TiO₂微粉是生产电子陶瓷元件的原材料，其纯度、粒度和单分散性对电子陶瓷元件的电性能影响极大，因此研制、生产高纯度、超细、单分散的TiO₂是人们追求的目标和十分感兴趣的一个领域。钛醇盐水解法制取这种高功能的产品具有潜在优势，从而受到人们的青睐和重视，优其是美国和日本的专家和学者对这种方法研究的较多。

美国专利(uspat4531341)公开了一种用控制水解Ti(iOC₃H₇)₄或Ti(OC₂H₅)₄的稀醇溶液制备高纯超细TiO₂粉末的方法。其技术要点是，所有液体原材料都经过0.22μm的微孔膜过滤，除去微米、亚微米级不溶性杂质，将净化过滤后的钛醇盐溶于相应的醇中，配制成浓度为0.1～0.2M的酯/醇溶液(溶液A)，将水溶解在另一部分醇中，配制成浓度0.3～15M的水/醇溶液(溶液B)，A、B溶液在惰性气体保护下用电磁搅拌器混合。混合液中的水/钛醇盐的摩尔浓度比不小于3。水解产物，即TiO₂先体经离心分离、去离子水反复洗涤、在微碱性水溶液(pH9-10)中进行超声波分散，然后在160℃下真空干燥，再在空气中烧结。美国专利(USPat4732750)公开了另一种钛醇盐水解法制备TiO₂微粉的方法，其主要技术基本上与上述专利一致，不同的地方是，为了克服团聚现象，水解反应是在添加剂胺或胺/HPC存在下进行，胺或胺/HPC作为表面活性剂，利用其吸附在TiO₂先体粒子上的空间位阻作用，防止微粒团聚。以钛醇盐水解法制备TiO₂微粉，除了以上述及的专利以外，还有一些其他的已有技术，这些已有技术都可制取纯度比较高的TiO₂微粉。但不足的是，这些已公开的现有技术都还属于实验室阶段的技术，属于基础理论性研究，因此工艺都比较复杂，工艺条件要求苛刻，例如，液体反应介质要经过膜过滤，水解反应要在惰性气体保护下进行，有的还要加入分散剂、催化剂等，产品产率低，规模小，一般只有几克到一、二十克。并且尽管钛醇盐的合成是很早就有的技术，如美国专利USPat3119852(1964)、英国专利Brpat787180(1857)，Brpat997892(1965)都揭示了钛醇盐的酯化合成技术，但是现有的TiO₂微粉制备技术都不是从钛醇盐的酯化合成开始，而是外购钛醇盐，从钛醇盐的水解反应开始，没有形成从钛醇盐的合成到钛醇盐水解制备TiO₂微粉的完整生产工艺过程技术，增加了贮运中转环节(特别是钛乙醇盐易固化成半透明细片状，很难保存，难于从市场上买到新鲜品)，使产品的成本增加。

本发明的目的在于避免已有技术的不中之处，而提供一种生产工艺简单、工艺条件要求低、产品产率高，产品成本低的从钛乙醇盐酯化合成到钛乙醇盐水解制备TiO₂微粉的完整生产工艺过程技术。

实现本发明目的的制备TiO₂微粉的方法是：

(1)四氯化钛、乙醇、120^#溶剂油在搅拌混合条件下通氯并达显碱性，且四氯化钛∶乙醇∶120^#溶剂油＝1∶4.80～6.36∶7.10～9.90(摩尔比)，酯化反应的产物为钛乙醇盐和氯化铵。通过过滤除去氯化铵，并用馏出液洗涤，将含有钛乙醇盐的滤液和洗液合并进行蒸馏，最后得到油状的钛乙醇盐。

(2)将油状的钛乙醇盐在含有水和醇的溶液中水解，水解反应产物为TiO₂先体。钛乙醇盐的水解是先将钛乙醇盐与乙醇配制成钛乙醇盐/乙醇溶液，再将纯净的水加入该溶液使钛乙醇盐水解，制得TiO₂先体，其中钛乙醇盐∶乙醇∶水＝1∶3.20～5.00∶8.50～11.30(摩尔比)。

(3)对TiO₂先体进行干燥分离、煅烧、细磨，最后制得TiO₂粉末。

钛乙醇盐的合成及其水解为一个完整的生产工艺过程。

为了更好地实现发明目的，还可进一步采取以下技术措施：

将电阻率不小于1兆欧姆·厘米的水加入钛乙醇盐/乙醇的溶液中进行钛乙醇盐水解。