專利名稱：一種制備黑色氧化鈦的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用熱分解的方法制備黑色氧化鈦的工藝，進一步涉及用低價鈦的有機酸鹽熱分解制得黑色氧化鈦的方法。
黑色氧化鈦，TinO2n-1(≤n≤10)是一種低價鈦氧化物。用途廣泛。尤其在建材和化妝品行業(yè)中作為高級的黑色顏料。例如在化妝品行業(yè)中制造眉筆和捷毛膏用的黑色顏料，因其直接與人體接觸，所以除了色質(zhì)純以外，安全性為第一重要。鑒于目前所用的黑色顏料是碳黑和鐵黑，碳黑與水不易浸潤，并含有3，4-苯并芘(致癌物質(zhì))；鐵黑帶磁性，受熱后色質(zhì)性能差，顏色黑中帶紅。黑色氧化鈦作為黑色顏料，雖然價格昂貴，但因其安全可靠無毒性，色質(zhì)純正，耐熱性能好，與水浸潤和較好的燒結(jié)性能、較高的活性而被廣泛采用。
到目前為止，國內(nèi)外都是采用金屬鈦粉在真空(或在TiCl4氣氛)條件下，或用NH3、H2、CO氣保護下高溫600℃以上還原超細TiO2粉(粒度＜0.1微米) 來制備黑色氧化鈦(日本專利Jp63-56324；62-212207；61-146714；57-205327)，要維持這樣的高溫代價昂貴，此外，由于固-固反應(yīng)不能完全，必須反復(fù)多次，能耗很高。
就如日本專利(Jp63-206315)是采用超細TiO2粉(粒度為0.02-0.04微米)在氫氣和氮氣混合氣體保護下，700-1100℃高溫下還原2-3小時，可以制得化學式為TinO2n-1(n＝1-4)，粒度為0.02-0.03微米(經(jīng)球磨后)的黑色氧化鈦。但是該法使用的超細TiO2原料的價格昂貴，還原反應(yīng)的溫度高、時間長，所以能耗也高，并且這種固-固反應(yīng)造成產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定(即產(chǎn)品組成TinO2n-1的n值變化大)。為了讓產(chǎn)品質(zhì)量趨于穩(wěn)定，必須反復(fù)多次重復(fù)該還原反應(yīng)，給產(chǎn)品的成本造成了無法改變的高昂。
另外，日本專利(Jp63-206314)是將粒度為0.01-0.04微米的超細TiO2加入到附有金屬鈦的攪拌棒及金屬鈦制成的大小不等的攪拌球的特殊裝置中，(需要金屬鈦板作內(nèi)襯)在600-1000℃高溫里，用N2和H2混合氣體保護，反應(yīng)時間為2-3小時，制得化學式TinO2n-1(n＝1-4)，粒度為0.02-0.03微米(經(jīng)球磨后)的黑色氧化鈦。該法制得的黑色氧化鈦比前一種方法制得的雖然顏色更為滿意，但是，該方法對設(shè)備裝置的要求特別苛刻；以及同樣存在的高的原料成本和能耗；氣-固反應(yīng)的不完全等，使產(chǎn)品的價格十分的昂貴。
本發(fā)明的目的是提供一種高質(zhì)量低能耗的，并且操作簡單易控制，對設(shè)備無特殊的要求的黑色氧化鈦的制備方法。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，通過對低價鈦有機酸鹽熱分解制得黑色氧化鈦。低價鈦有機酸鹽是由低價鈦的氯化物與 有機二元羧酸(C2-C6)在常溫常壓下反應(yīng)，生成低價鈦有機酸鹽溶液，經(jīng)過濾、洗滌、烘干(80-90℃)制得固體低價鈦有機酸鹽。然后將上述的固體低價鈦有機酸鹽放在管式爐中，在惰性氣體氣氛保護下，600-750℃進行熱分解15-30分鐘，制得本發(fā)明的黑色氧化鈦。
本發(fā)明的優(yōu)點是(1)由于低價鈦如Ti(II)與有機二元羧酸易生成絡(luò)合物，并且它們在惰性氣保護下，易熱分解成低價黑色氧化鈦，本方法采用的低價鈦的氯化物和有機二元羧酸原料價格低、來源廣、而且熱分解反應(yīng)時間短能耗低，所以大大降低了生產(chǎn)成本。
(2)本發(fā)明所選的工藝條件簡單，因此一方面操作簡便，容易控制，另一方面對設(shè)備的要求也不高。
(3)用本發(fā)明的方法生成低價鈦有機酸鹽克服了氣-固、固-固反應(yīng)不完全的缺點，反應(yīng)比較充分完全，產(chǎn)品組成穩(wěn)定，質(zhì)量也高。
下面通過實施例對本發(fā)明作進一步的描述。
實施例1.
將7克戊二酸溶于400毫升蒸餾水中，用氨水調(diào)節(jié)溶液的PH＝7。在N2保護下邊攪拌，邊加入20毫升的1.5mol/L TiCl3溶液；抽濾；用水洗滌數(shù)次；將沉淀物置于烘箱內(nèi)80-90℃烘干；然后將烘干的固體低價鈦有機酸鹽放在管式爐中，在N2保護下，600-750℃進行熱分解15-30分鐘，制得本發(fā)明的化學式為Ti4O7的黑色氧化鈦。
實施例2.
取30克TiCl4，加入2.5克鈦粉，然后邊攪拌邊加入140毫升20％的草酸溶液，然后用氨水調(diào)節(jié)溶液PH＝4，抽濾，用水洗滌數(shù)次，將沉淀置于烘箱內(nèi)80-90度烘干；然后放在管式爐內(nèi)，在N2保護下，600-750℃進行熱分解15-30分鐘，制得本發(fā)明的化學式為Ti4O7的黑色氧化鈦。
經(jīng)X射線衍射分析，上述兩例黑色氧化鈦由TiO2和Ti2O兩相組成，產(chǎn)品經(jīng)求磨48小時后，粒度小于0.5微米，比表面積為25m2/g，電阻率為104Ω.cm。
權(quán)利要求
1.一種制備黑色氧化鈦的方法，其特征在于先將低價鈦的氯化物與有機二元羧酸在常溫常壓下反應(yīng)，生成低價鈦有機酸鹽沉淀，經(jīng)過濾、洗滌、烘干(80-90℃)制得固體低價鈦有機酸鹽；然后將上述的固體低價鈦有機酸鹽放在管式爐中，在惰性氣體氣氛保護下，600-750℃進行熱分解15-30分鐘，制得黑色氧化鈦。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備黑色氧化鈦的方法，其特征在于其中用作熱分解的低價鈦有機酸鹽是通過低價鈦的氯化物和有機二元羧酸(C2-C6)在常溫常壓下反應(yīng)制得。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用熱分解法制備黑色氧化鈦的方法,先用低價鈦的氯化物與有機二元羧酸反應(yīng)制得低價鈦的有機酸鹽,經(jīng)過濾、洗滌、烘干后在惰性氣體保護下熱分解,即制得了質(zhì)優(yōu)價廉的黑色氧化鈦。本發(fā)明的方法與現(xiàn)有的高溫還原法生產(chǎn)黑色氧化鈦的方法相比,具有成本低、質(zhì)量好、工藝條件容易控制的優(yōu)點。該黑色氧化鈦可作為化妝品中優(yōu)質(zhì)無毒的顏料,也可用作高級轎車外板涂料和液晶顯示器。
文檔編號C01G23/00GK1169956SQ96116418
公開日1998年1月14日 申請日期1996年7月8日 優(yōu)先權(quán)日1996年7月8日
發(fā)明者吳介達 申請人:同濟大學