[發明專利]以鈦酸四丁酯和酚醛樹脂分別為鈦源和碳源制備TiC粉體的方法

無效

• 申請號: 201310236912.4
• 申請日: 2013-06-16
• 公開（公告）號: CN103274412A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 吳一
• 申請（專利權）人: 桂林理工大學
• 主分類號: C01B31/30
• 分類號: C01B31/30;B82Y30/00
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• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于TiC粉體制備技術領域，特別涉及一種以鈦酸四丁酯和酚醛樹脂分別為鈦源和碳源制備TiC粉體的方法。

背景技術

TiC具有高熔點、高硬度、高耐磨性及特殊的功能性等特點，不僅被廣泛用于磨具、切削工具及復合材料的增強體等，還作為能源材料得到廣泛應用，如作為核能材料利用，TiC的涂層材料能抗H⁺離子輻照和抗很大的溫度梯度和熱循環，這些涂層材料的抗氚滲透層長時間使用性能穩定，在紅外輻射陶瓷材料方面，堇青石結構中添加TiC，不僅被作為導電相而引入，而且其本身又是優良的近紅外輻射特性材料，以及在新型復合電接觸材料中有著廣泛的應用前景。

現代能源工業發展急需超細TiC粉，傳統用TiO₂與碳固相混合后高溫還原合成TiC粉體，成本低廉但制備的粉體較粗；目前超細TiC粉主要以純鈦、鈦有機物或氣態鈦化物為原料，以氣相沉積、等離子體加熱等工藝制備，原料和工藝成本高，使超細TiC粉價格昂貴，研究和應用低成本制備超細TiC新技術很有意義。

目前工業化大規模生產的TiC粉大多為2~5μm，隨著現代化工業的發展，尤其能源工業的發展，對超細粉TiC的需求量越來越大，超細TiC具有更高的應用價值，前景廣闊，但目前市場供應的超細TiC粉因為原料成本及制備工藝成本極高而價格昂貴，因此進行低成本制備超細粉TiC的研究具有很大的現實意義。

超細TiC粉體的制備是材料科學家研究的熱點，研究的方面既有原料方面的，也有工藝方面的，但不同的方法對于工業化生產都有其優缺點。

直接碳化法是以單質碳、金屬鈦粉(或TiH₂)為原料，在高溫下、惰性氣氛或真空中，反應物直接接觸反應生成TiC，產物純度高、碳計量比大，工藝過程簡單，但鈦粉的價格昂貴，超細鈦粉的制備比較困難；反應過程難控制，合成出的TiC需進一步粉磨破碎，導致產物的純度降低，還要進一步提純，使該法制備超細TiC粉未得到大規模推廣。

碳熱還原法是TiC粉工業化生產的傳統方法，該工藝以TiO₂為鈦源，以石墨、碳黑、活性碳等為C源，在高溫、保護氣氛下，TiO₂被C還原生成TiC粉，優勢為：原料成本低；工藝簡單，生產效率較高；TiC的粒度為微米級，但原料通過機械混合均勻性較差；利用燃燒法處理剩余碳黑，TiC也易被氧化；就目前的生產技術來看，合成出的粉體在粒度和純度上不能完全滿足精細陶瓷的要求。

還有其他一些方法來制備超細TiC，但總的來講存在原料要求高如高純金屬鈦粉、鈦的有機化合物等；合成工藝復雜，如需等離子加熱、微波加熱、氣相沉積等，設備條件要求高等問題，制備方法或工藝復雜或產量受限，導致成本高，開發高效率、低成本的TiC超細粉制備技術，仍然是當今各國科學家和企業界研究的重點。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種以鈦酸四丁酯和酚醛樹脂分別為鈦源和碳源制備TiC粉體的方法。

具體步驟為：

(1)按照質量比1:5~9稱取鈦酸四丁酯與酚醛樹脂，分別溶于無水乙醇中制得飽和溶液。

(2)將步驟(1)制得的兩種飽和溶液均勻混合在一起，然后再向混合溶液中滴加與混合溶液等體積的去離子水，制得混合凝膠，所得混合凝膠在100~150℃下干燥36~48小時，制得前驅體。

(3)將步驟(2)制得的前驅體在氫氣氛保護下加熱至1500~2000℃，保溫1~2小時進行碳熱還原，即制得TiC粉體。

所述化學試劑及原料的純度均為分析純及以上純度。

本發明所制得的TiC粉體的組成由加入原料的配比控制，粉體的純度和粒度由加料順序和制備工藝共同決定。

本發明方法的優點：

(1)以酚醛樹脂為碳源，以鈦酸四丁酯為鈦源，經碳熱還原，低成本制備高純、超細TiC。

(2)與傳統制備TiC的方法相比，具有原料混合均勻、工藝簡單、合成溫度低、合成時間短以及節能環保等優點。

具體實施方式

實施例：

(1)稱取1克鈦酸四丁酯和8克酚醛樹脂，分別溶于無水乙醇中制得飽和溶液。

(2)將步驟(1)制得的兩種飽和溶液均勻混合在一起，然后再向混合溶液中滴加與混合溶液等體積的去離子水，制得混合凝膠，所得混合凝膠在150℃下干燥36小時，制得前驅體。