一種高分子交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)輔助的鈦酸鋇固相合成法
【專利摘要】一種高分子交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)輔助的鈦酸鋇固相合成法，包括以下步驟:把高分子聚合物溶解于溶劑中，得到聚合物溶膠；按比例稱量二氧化鈦、碳酸鋇、溶劑，并加入少量上述聚合物溶膠作為分散劑，然后利用氧化鋯珠作為研磨介質(zhì)，進行充分的研磨分散,并制得漿料；充分研磨分散后得到的漿料中再加入上述聚合物溶膠，充分攪拌均勻，然后添加交聯(lián)劑并靜置；干燥得到干料；將上述干料裝入坩堝中，煅燒后得到鈦酸鋇粉體。本發(fā)明有益效果是：與通常的固相合成法相比，通過本發(fā)明提供一種利用高分子交流網(wǎng)絡(luò)輔助的改進型的固相合成方法合成的鈦酸鋇具有低成本、細晶、高結(jié)晶性和高四方相性的優(yōu)點。
【專利說明】
一種高分子交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)輔助的鈦酸鋇固相合成法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及無機非金屬材料合成，具體涉及鈦酸鋇材料的合成?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]鈦酸鋇由于具有優(yōu)越的介電、壓電和鐵電性能，廣泛應(yīng)用于制作各種電子陶瓷，被稱為“電子陶瓷的支柱”。陶瓷電容器行業(yè)使用的鈦酸鋇在電子陶瓷中約占90%，隨著陶瓷電容器片式化、小型化、大容量化、高可靠性的發(fā)展，要求鈦酸鋇具有更細的晶粒，同時保持較高的結(jié)晶性及四方相性，還要求鈦酸鋇粉體具有良好的分散性和顆粒一致性。
[0003]鈦酸鋇的合成方法從總體上可分為液相合成法和固相合成法。其中液相合成法主要包括溶膠-凝膠法、共沉淀法、微乳液法、水熱法等。綜合成本和性能的因素，目前工業(yè)化生產(chǎn)主要以水熱法、草酸共沉淀法和固相法為主。
[0004]目前能同時保證細晶、高結(jié)晶性和高四方相性的產(chǎn)業(yè)化制備方法以水熱法為主， 但水熱法鈦酸鋇的成本較高；而草酸共沉淀法具有結(jié)晶度和四方相性低的缺點；傳統(tǒng)的固相合成法雖然具有低成本的優(yōu)勢，但其晶粒均勻性較差、分散性差、無法獲得細小晶粒的劣勢。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明解決的技術(shù)問題在于提供一種高分子交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)輔助的鈦酸鋇固相合成法，適用于合成細晶、高結(jié)晶性、高四方相性、顆粒均勻以及分散良好的鈦酸鋇粉體的合成。
[0006]本發(fā)明解決的技術(shù)問題可以采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn):一種高分子交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)輔助的鈦酸鋇固相合成法，其特征在于，包括以下步驟:A.把高分子聚合物溶解于溶劑中，得到聚合物溶膠；B.按比例稱量二氧化鈦、碳酸鋇、溶劑，并加入少量上述聚合物溶膠作為分散劑，然后利用氧化鋯珠作為研磨介質(zhì)，進行充分的研磨分散；C.充分研磨分散后得到的漿料中再加入上述聚合物溶膠，充分攪拌均勻，然后添加交聯(lián)劑并靜置；D.將C干燥得到干料；E.將上述干料裝入坩堝中，煅燒后得到鈦酸鋇粉體。
[0007]所述步驟A中高分子聚合物和溶劑為以下組合之一:聚乙烯醇、水;聚乙烯醇縮丁醛、甲苯乙醇混合液;羧甲基纖維素、水;乙基纖維素、乙醇。
[0008]所述步驟A中高分子聚合物所占質(zhì)量比例為20%_60%。
[0009]所述步驟B中固體粉末所占質(zhì)量比例為4 5 %-6 0%;聚合物溶膠所占質(zhì)量比例為 0?5%-5%〇
[0010]所述步驟B中氧化錯珠的直徑為0.1-1.0 mm。
[0011]所述步驟C中所加入聚合物溶膠相對固體粉末的質(zhì)量比例為1%-5%，所加入交聯(lián)劑相對固體粉末的質(zhì)量比例為0.5%-2%。
[0012]所述步驟C中所加入交聯(lián)劑為以下物質(zhì)的一種或幾種:戊二醛、硼酸溶液、苯二甲酸溶液、丁二酸酐溶液。
[0013]所述步驟C中加入交聯(lián)劑時漿料的溫度控制在45-55°C。[〇〇14]所述步驟D中干料的溶劑含量為5%-20%。[〇〇15] 所述步驟E中煅燒的溫度為1000-1200°C，煅燒時間為60-150分鐘。
[0016]本發(fā)明有益效果是:與通常的固相合成法相比，通過本發(fā)明提供一種利用高分子交流網(wǎng)絡(luò)輔助的改進型的固相合成方法合成的鈦酸鋇具有低成本、細晶、高結(jié)晶性和高四方相性的優(yōu)點，相比水熱法合成的鈦酸鋇具有低成本的優(yōu)勢，相對草酸法具有高結(jié)晶性和高四方相性的優(yōu)勢，相對傳統(tǒng)固相合成法合成的鈦酸鋇具有晶粒均勻性和分散性好、容易獲得細小晶粒的優(yōu)勢?！靖綀D說明】
[0017]圖1為實施例1制備的鈦酸鋇粉體的掃描電子顯微鏡圖?！揪唧w實施方式】
[0018]為了進一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明優(yōu)選實施方案進行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為進一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點，而不是對本發(fā)明權(quán)利要求的限制。
[0019]本發(fā)明出示一種高分子交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)輔助的鈦酸鋇固相合成法的【具體實施方式】:包括以下步驟:A.把高分子聚合物溶解于溶劑中，得到聚合物溶膠；B.按比例稱量二氧化鈦、碳酸鋇、溶劑，并加入少量上述聚合物溶膠作為分散劑，然后利用氧化鋯珠作為研磨介質(zhì)，進行充分的研磨分散；C.充分研磨分散后得到的漿料中再加入上述聚合物溶膠，充分攪拌均勻，然后添加交聯(lián)劑并靜置；D.將C干燥得到干料；E.將上述干料裝入坩堝中，煅燒后得到鈦酸鋇粉體。
[0020]在本發(fā)明中，首先將高分子聚合物溶解于溶膠中得到聚合物溶膠。本發(fā)明對聚合物溶膠的聚合度沒有特殊限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)溶膠粘度情況進行選擇。根據(jù)目標(biāo)鈦酸鋇的顆粒大小，應(yīng)盡量選擇小顆粒、大比表面積的二氧化鈦和碳酸鋇。本發(fā)明對漿料干燥方式?jīng)]有限制，可優(yōu)選微波干燥。本發(fā)明對煅燒方式?jīng)]有特殊限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以選用熟知的煅燒設(shè)備比例進行。本發(fā)明對研磨的方式也沒有特殊限制，可優(yōu)選用臥式砂磨機進行研磨。
[0021]進一步地，本發(fā)明所述步驟A中高分子聚合物和溶劑為以下組合之一:聚乙烯醇、 水;聚乙烯醇縮丁醛、甲苯乙醇混合液;羧甲基纖維素、水;乙基纖維素、乙醇。[〇〇22]進一步地，本發(fā)明所述步驟A中高分子聚合物所占質(zhì)量比例為20%_60%，優(yōu)選為40-50% 〇
[0023]進一步地，本發(fā)明所述步驟B中固體粉末所占質(zhì)量比例應(yīng)該使?jié){料具有一定的流動性，但又應(yīng)該使粘度高到致使不容易發(fā)生沉淀和分層，所述步驟B中固體粉末所占質(zhì)量比例為4 5 % - 6 0 %，優(yōu)選為5 5 % - 6 0 %;聚合物溶膠起到位阻型分散劑的作用，所占質(zhì)量比例為 0 ? 5%-5%，優(yōu)選為 0 ? 5%-2%。[0〇24] 進一步地，氧化錯珠的直徑應(yīng)該小于粉末顆粒直徑的1000倍，優(yōu)選為0.1-1.0 mm。
[0025]進一步地，本發(fā)明所述步驟C中加入聚合物溶膠起到提供交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的作用，其相對固體粉末的質(zhì)量比例優(yōu)選為1%_5%，所加入交聯(lián)劑和聚合物發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，其相對固體粉末的質(zhì)量比例優(yōu)選為〇.5%_2%。
[0026]進一步地，本發(fā)明所述步驟C中所加入交聯(lián)劑為以下物質(zhì)的一種或幾種:戊二醛、硼酸溶液、苯二甲酸溶液、丁二酸酐溶液。
[0027]進一步地，漿料在研磨分散后溫度會升高，應(yīng)趁熱加入交聯(lián)劑，加入交聯(lián)劑時漿料的溫度優(yōu)選為45-55 °C。
[0028]進一步地，干料中溶劑的量不宜太少，否則煅燒后會發(fā)生團聚現(xiàn)象，干料的溶劑含量優(yōu)選為5%_20%。[〇〇29] 進一步地，所述煅燒的溫度為1000-1200°C，優(yōu)選為1120-1150°C ;所述煅燒時間為 60-150分鐘，優(yōu)選為120分鐘。
[0030]為了進一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明提供的高分子交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)輔助的固相合成方法進行說明，本發(fā)明的保護范圍不受以下實施例的限制。
[0031]實施例1將5公斤聚乙烯醇PVA17-92溶解于90°C熱水中，保溫攪拌至完全溶解，并用200目濾網(wǎng)過濾，得到PVA溶膠。[〇〇32]稱量28.81公斤二氧化鈦、71.19公斤碳酸鋇、82公斤純水以及0.5公斤PVA溶膠，使用小0.4-0.6mm氧化鋯珠，在臥式砂磨機中研磨4小時，并制得漿料。[〇〇33]將上述漿料置于聚四氟乙烯料槽中，加入4公斤PVA溶膠并攪拌均勻，待漿料溫度降到50°C時，加入0.5公斤戊二醛溶液并迅速攪拌均勻，靜置24小時后，裝入聚四氟乙烯托盤中，放微波爐干燥得到含水率約為15%的干料。[〇〇34]將上述干料置于氧化鋁坩堝中，并放在馬弗爐中煅燒1120°C，保溫120分鐘得到鈦酸鋇粉體。[〇〇35]實驗結(jié)果得到的鈦酸鋇粉體(見圖1)，圖1為鈦酸鋇粉體的微觀形貌，從圖中可看出鈦酸鋇平均晶粒大小約為0.25微米而且分散性良好。XRD測得結(jié)晶性為4.5,四方相性為 25.4%〇
[0036]由上述結(jié)果可知，本發(fā)明提供的高分子交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)輔助的固相合成方法，合成的鈦酸鋇具有細晶、高結(jié)晶性、高四方相性和分散性良好的優(yōu)點。[〇〇37]以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。
[0038]對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。 對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種高分子交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)輔助的鈦酸鋇固相合成法，其特征在于，包括以下步驟:A.把高分子聚合物溶解于溶劑中，得到聚合物溶膠；B.按比例稱量二氧化鈦、碳酸鋇、溶劑，并加入少量上述聚合物溶膠作為分散劑，然后 利用氧化鋯珠作為研磨介質(zhì)，進行充分的研磨分散，并制得漿料；C.充分研磨分散后得到的漿料中再加入上述聚合物溶膠，充分攪拌均勻，然后添加交 聯(lián)劑并靜置；D.將C干燥得到干料；E.將上述干料裝入坩堝中，煅燒后得到鈦酸鋇粉體。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高分子交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)輔助的鈦酸鋇固相合成法，其特征在于， 所述步驟A中高分子聚合物和溶劑為以下組合之一:聚乙烯醇、水;聚乙烯醇縮丁醛、甲苯乙 醇混合液;羧甲基纖維素、水;乙基纖維素、乙醇。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高分子交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)輔助的鈦酸鋇固相合成法，其特征在于， 所述步驟A中聚合物溶膠中高分子聚合物所占質(zhì)量比例為20%-60%。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高分子交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)輔助的鈦酸鋇固相合成法，其特征在于， 所述步驟B的漿料中固體粉末所占質(zhì)量比例為45%-60%;聚合物溶膠所占質(zhì)量比例為0.5%-5%〇5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高分子交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)輔助的鈦酸鋇固相合成法，其特征在于， 所述步驟B中氧化錯珠的直徑為0.1-1.0 _。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高分子交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)輔助的鈦酸鋇固相合成法，其特征在于， 所述步驟C中所加入聚合物溶膠相對固體粉末的質(zhì)量比例為1%_5%，所加入交聯(lián)劑相對固體 粉末的質(zhì)量比例為〇.5%-2%。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高分子交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)輔助的鈦酸鋇固相合成法，其特征在于， 所述步驟C中所加入交聯(lián)劑為以下物質(zhì)的一種或幾種:戊二醛、硼酸溶液、苯二甲酸溶液、丁二酸酐溶液。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高分子交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)輔助的鈦酸鋇固相合成法，其特征在于， 所述步驟C中加入交聯(lián)劑時漿料的溫度控制在45-55 °C。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高分子交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)輔助的鈦酸鋇固相合成法，其特征在于， 所述步驟D中干料的溶劑含量為5%-20%。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高分子交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)輔助的鈦酸鋇固相合成法，其特征在 于，所述步驟E中煅燒的溫度為1000-1200 °C，煅燒時間為60-150分鐘。
【文檔編號】C01G23/00GK105967227SQ201610302582
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月10日
【發(fā)明人】資美勇, 吳浩, 楊誠銳, 何大強
【申請人】湖北天瓷電子材料有限公司