专利名称：二氧化钛的制备方法
技术领域：
本发明涉及二氧化钛的制备方法，尤其是涉及通过在水溶液中的水解将四氯化钛转化成二氧化钛的方法。
二氧化钛是制备电瓷材料如钛酸钯和锆钛酸铅的有用材料。制备这些电瓷材料最好使用具高纯度和控制粒度的二氧化钛。
高纯度的二氧化钛粉是公知的，但一般来说，可买到的粉的平均粒度基本上小于0.1微米，或者基本上小于1微米。平均粒度一般在0.1-1微米范围之内的二氧化钛颜料是人们熟知的，但一般来说这些粉用于电瓷时纯度不够，这是因为通常使用添加剂来控制粒度。
四氯化钛水溶液的水解生成颗粒状二氧化钛是众所周知的，但该方法尚未用于制备具控制粒度和较多的电瓷的应用所需的纯度的TiO2。
按照本发明，制备二氧化钛的方法包括在聚羧酸的盐存在下加热四氯化钛的水溶液。
令人惊讶的是，该方法能产生二氧化钛，其中所存在的任何聚集体都易于打破，形成平均粒度在0.1-1微米间的粉粒。
该方法使用四氯化钛的水溶液，这可按任何适宜的方法来制备，但一般通过用水或盐酸稀释无水四氯化钛来制备。
四氯化钛溶液的浓度可以在很宽的范围内变动，并且在某种程度上取决于所用盐酸的量(如果用的话)。一般来讲，该浓度为每升100-500克TiO2，最好是每升300-500克TiO2。
四氯化钛的水解通过在聚羧酸的盐存在下加热来完成。适宜的盐包括聚羧酸的铵盐或碱金属盐，例如聚丙烯酸钠，聚丙烯酸铵和羧甲基纤维素钠。
已发现聚羧酸盐的有效浓度在某种程度上取决于该盐的性质。业已证明，相对于以TiO2来表示的四氯化钛溶液的含钛量，该盐的用量低到0.01%(重量)就已有效。因此相对于TiO2的重量，该盐的用量一般不必高于5%(重量)。相对于以TiO2表示的四氯化钛溶液的钛含量，聚羧酸盐的浓度最好为0.05-2%(重量)。
通过加热该四氯化钛溶液进行水解。通常将该溶液加热至至少80℃，最好是加热至100-110℃之间。
水解可以通过升高含聚羧酸盐的四氯化钛溶液的温度来引发，但最好是将该四氯化钛溶液缓慢加至热水中或热的聚羧酸盐溶液中。
将溶液的温度在该高温下保持足够的时间以使所有的四氯化钛基本上都转化成二氧化钛，此间一般搅拌。一般将该溶液加热3-5小时。
一旦水解完全，沉淀的二氧化钛可用减压过滤、加压过滤、离心或其它适宜的设备与水母液分离。一般将该固体洗涤除酸后干燥。干燥通常在200-1000℃的温度下进行。低于200℃一般难以保证将二氧化钛中的水份完全除去。而高于1000℃，所存在的聚集体会熔结形成难以破碎的大颗粒。分得的粉粒最好在600-900℃的温度范围内干燥。
或者，可通过将水解产生的浆液喷雾干燥而使分离和干燥同时进行。或者可将该沉淀浆液作为进料用于进一步加工成适于形成陶瓷的混合物。
本发明方法的产品一般含较低比例的聚集颗粒，而且所存在的聚集体均可易用例如球磨机或砂磨机破碎。
所形成的颗粒状二氧化钛尤其适于形成电瓷材料，其平均粒度一般在0.1-1微米之间。
本方法通过选择适宜纯度的原料及控制反应条件能生产出非常高纯度的二氧化钛。具体来讲，我们已发现，用本发明方法能获得杂质含量低于0.1%(重量)的二氧化钛。特别是，本方法能制出下述元素的总含量低于0.025%(重量)而且硫和氯的总含量低于0.05%(重量)的二氧化钛铝、硅、磷、铁、铬、镍、钒、钠、钙、钾、锑、铌、锡、铅、锌和锆。
本发明用以下实施例来举例说明。
实施例1将0.17gBlanose(购自Aqualon(UK)Ltd的高分子量的羧甲基纤维素钠)溶于235g水中并在回流仪器中加热至沸，用35分钟加入1265g四氯化钛的盐酸溶液，所述溶液含340g表示为二氧化钛的钛和445g表示为盐酸的酸。将得到的浆液再加热回流3小时。将混合物冷却，用布氏漏斗滤除母液并将得到的水合二氧化钛在固定窑(statickiln)中于820℃加热5小时。将得到的软质白粉状产品过212微米筛。该粉含下列杂质(ppm＝重量百万分数)Al<10ppmK<8ppmSi46ppmSb<8ppmP<20ppmNb8ppmFe<1ppmSn<10ppmCr<1ppmPb<10ppmNi<1ppmS120ppmV<1ppmCl<10ppmNa25ppmZn<8ppmCa50ppmZr15ppm将该产品的样品制成含40%固体的水浆液并球磨24小时。球磨后用粒度分布沉降法分析，表明平均粒度为0.89微米。
实施例2将4.1gDISPEXA40(购自AlliedColloidsLtd.的高分子量的聚丙烯酸铵)溶于280g水中，并同实施例1将其加热至沸。用40分钟加入1500g四氯化钛的盐酸溶液，所述溶液含410g表示为二氧化钛的钛和540g表示为盐酸的酸。将得到的浆液再加热回流3小时。将混合物冷却，用布氏漏斗滤除母液。将得到的水合二氧化钛在固定窑中于600℃煅烧5小时，将软质白粉产品过212微米筛。
该粉含下列杂质Al<10ppmK<8ppmSi28ppmSb<8ppmP<20ppmNb8ppmFe<1ppmSn10ppmCr<1ppmPb<10ppmNi<1ppmS80ppmV<1ppmCl870ppmNa<5ppmZn8ppmCa28ppmZr15ppm按实施例1球磨后，分析该产品样品的粒度分布，显示平均粒度为0.33微米。
权利要求
1.二氧化钛的制备方法，它包括对四氯化钛的水溶液进行加热，其特征在于在聚羧酸盐存在下加热该溶液。
2.按照权利要求1的方法，其特征在于聚羧酸盐是铵盐或碱金属盐。
3.按照权利要求1或2的方法，其特征在于四氯化钛溶液具相当于每升溶液100-500克二氧化钛的浓度。
4.按照上述任一权项的方法，其特征在于相对于表示为二氧化钛的四氯化钛溶液中的含钛量，聚羧酸盐的含量为0.01-5%(重量)。
5.按照上述任一权项的方法，其特征在于该四氯化钛溶液被加热至80-110℃的温度范围内。
6.按照上述任一权项的方法，其特征在于四氯化钛溶液被缓慢加至热水或热的聚羧酸盐溶液中。
7.按照上述任一权项的方法，其特征在于将四氯化钛溶液加热3-5小时。
8.按照上述任一权项的方法，其特征在于将生成的二氧化钛在600-900℃的温度范围内干燥。
9.按照上述任一权项的方法，其特征在于将四氯化钛溶液水解产生的二氧化钛浆液经喷雾干燥转化成干燥的二氧化钛。
全文摘要
由四氯化钛制备二氧化钛的新方法，它包括在聚羧酸盐存在下加热四氯化钛的水溶液。该方法可用于制备具0.1—1微米间的粒度和适于较多电瓷应用要求的纯度的二氧化钛。
文档编号C01G23/053GK1092384SQ9410180
公开日1994年9月21日 申请日期1994年2月9日 优先权日1993年2月10日
发明者P·英奇利 申请人:泰奥塞特殊品有限公司