[發明專利]一種鈦酸鋇粉體的(亞)超臨界連續水熱合成工藝

無效

• 申請號: 200910019114.X
• 申請日: 2009-09-25
• 公開（公告）號: CN101671180A
• 公開（公告）日: 2010-03-17
• 發明（設計）人: 張曦;張兵;宋錫濱
• 申請（專利權）人: 山東國瓷功能材料有限公司
• 主分類號: C04B35/626
• 分類號: C04B35/626;C04B35/468
• 代理公司: 山東濟南齊魯科技專利事務所有限公司
• 代理人: 宋永麗

技術領域

本發明涉及一種化學合成方法，特別是一種鈦酸鋇粉體的(亞)超臨界連續水熱合成工藝，屬于電子陶瓷粉體材料制備領域。

背景技術

鈦酸鋇(BaTiO₃)是最早發現的一種具有ABO₃型鈣鈦礦晶體結構的典型鐵電體，它具有高介電常數、低的介質損耗及鐵電、壓電和正溫度系數效應等優異的電學性能，被廣泛應用于制備高介陶瓷電容器、多層陶瓷電容器、PTC熱敏電阻、動態隨機存儲器、諧振器、超聲探測器、溫控傳感器等。

制造多層陶瓷電容器(MLCC)的鈦酸鋇粉體在粒度及分布、純度等方面要求相對較高。而且，元器件的成本壓力不斷轉化到鈦酸鋇介質等原材料上，因而原材料生產成本的降低也很迫切。近年，電腦、手機等整機產品的價格不斷下滑，導致MLCC元件的均價以約每年5-10％的價格下降。MLCC等元器件的成本壓力最終會轉化到鈦酸鋇等原材料上。

目前，用來生產鈦酸鋇粉體的方法主要有固相合成法和水熱法等。其中水熱法合成的鈦酸鋇粉體粒徑均勻、分散性好、純度高、活性好，適于制造MLCC，屬于高端鈦酸鋇粉體。但傳統水熱法一般采用間歇釜式生產，如專利CN1830806A、CN?101100310A、CN?1323759A均采用釜式間歇水熱合成。這種方法存在反應周期長，設備清洗繁瑣、生產效率較低、能耗較高等缺點。相比之下，超臨界連續水熱合成技術具有反應時間短、生產效率高、工藝條件易于控制、能耗相對較低等優點。而且，超臨界化學也是一種“綠色化學”，能滿足環保方面的需求。

發明內容

本發明的目的在于避免現有技術的不足而提供一種鈦酸鋇粉體的(亞)超臨界連續水熱合成工藝。

本發明所采用的技術方案是：其具體工藝步驟如下：

(1)制備鈦源：在鈦源中加入礦化劑或沉淀劑，反應，配制鈦溶液或含鈦膠體，將配制好的鈦源放入鈦源容器中，保持強力攪拌；

(2)制備鋇源：配制鋇化合物溶液，將配制好的鋇源放入鋇源容器中，在惰性氣體保護下保持強力攪拌；

(3)將鋇源、鈦源和高純水分別用三個高壓柱塞泵打入管式反應器中進行反應；

(4)反應完畢后的料漿進入冷卻器中用高純水冷卻；

(5)經冷卻后的漿料，由背壓閥打入陶瓷膜洗滌裝置進行進一步冷卻，同時進行洗滌，濃縮；

(6)將步驟(5)所得洗滌合格的鈦酸鋇漿料進入噴霧干燥機進行干燥。

鈦源為TiCl₄、偏鈦酸、正鈦酸、TiO₂粉體、TiO₂膠體、有機鈦(鈦酸四乙丁酯、鈦酸異丙酯等)中的一種或多種；鋇源為八水氫氧化鋇、氯化鋇、硝酸鋇、醋酸鋇中的一種或多種；礦化劑或沉淀劑為氨水、氫氧化鈉、氫氧化鉀、四甲基氫氧化銨中的一種或多種。

采用TiCl₄為鈦源時，將TiCl₄與氨水混合、反應，NH₄OH∶TiCl₄(摩爾比)≥4，將得到得白色凝膠洗滌、濃縮；鈦源為鈦酸四丁酯、鈦酸四異丙酯等有機鈦時，將鈦酸四乙丁酯、鈦酸異丙酯與水混合水解，生成沉淀，洗滌，濃縮；鈦源為TiO₂或TiO₂膠體時，不加沉淀劑或礦化劑。

管式反應器中的反應溫度為300～600℃，反應壓力為10～50Mpa，反應時間為0.1～300秒，反應濃度(以Ti計)為0.01～1mol/L，反應物Ba/Ti(摩爾比)＝1～4，預熱高純水流量與鋇源或鈦源流量的比必須＞1。

本發明還可以采用的技術方案有：管式反應器中的反應溫度為400～600℃，壓力為25～50Mpa，反應物Ba/Ti(摩爾比)≥1.1時，可在少于1秒鐘的反應時間內實現納米鈦酸鋇粉體的極限連續合成。

本發明的第三種技術方案是：管式反應器中的反應溫度為380～600℃，壓力＞15Mpa，反應物Ba/Ti≥1.2，即可在5～300秒的反應時間內，直接合成得到不同軸率的四方相鈦酸鋇粉體。

管式反應器預熱高純水流量與鋇源或鈦源流量的比優選為3～10。

本發明的優點是：工藝簡單可行，能連繼生產，生產效率高，成本低，所得的鈦酸鋇粉體性狀優質等。

附圖說明

圖1為本發明的合成裝置示意圖。

圖中：1為高純水容器，2為高壓柱塞泵，3為預熱器，4為管式反應器，5為加熱器，6為鈦源容器，7為鋇源容器，8為冷卻器，9為背壓閥，10為陶瓷膜洗滌裝置，11為噴霧干燥機。

具體實施方式