专利名称：一种含有硫酸钡的复合导电粉及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种含有硫酸钡的复合导电粉及其制备方法。
背景技术：
导电粉是一种功能材料，主要用作各种塑料、纤维、橡胶、涂料等高分子材料的填充材 料，使其具有导电性、抗静电、屏蔽电磁波等功能，已经广泛应用于石油、化工、航空、军 事、电子、通信、汽车、纺织等行业。
导电粉一般分为碳系(碳黑、石墨、碳纤维)、金属系(金属粉末、金属片、金属纤维)、 有机系、金属氧化物系及复合系列。碳系中碳黑和石墨成本较低，原料易得，比重较小，但 其分散性差，制品颜色暗，不易调色，生产和使用易玷污工作环境。碳纤维成本高，加工困 难。金属系主要包括金、银、铜、镍等，金粉和银粉化学稳定性高、导电性好，但价格昂贵， 铜粉和镍粉等化学稳定性不好，容易氧化，而且氧化后造成导电性能下降甚至不导电。有机 导电材料由于不耐高温，不耐腐蚀，而且耐水性、耐油性、耐久性差，抗静电性不稳定，从 而仅适用于某些特定的环境。
由于上述原因，这些材料的应用范围受到了很大限制。近年来，美、日、德等发达国家 均致力于金属氧化物系浅色导电粉的研发和研究。目前在我国，浅色导电粉的研究还处于起 步阶段。金属氧化物系导电粉的性能不如金属系，而且价格不菲。因此，开发化学性能稳定、 电性能稳定的浅色复合金属氧化物系导电材料具有重要的经济意义。
发明内容
本发明的目的主要是根据现有技术中的不足，提供一种具有粒径小、白度高、分散性好、 导电性能优良的特点，并且生产成本低、工艺简单，适合工业化生产的含有硫酸钡的复合导 电粉。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现 一种含有硫酸钡的复合导电粉，其特征在于，包括含有硫酸钡的粉体，所述的含有硫酸钡 的粉体表面包覆有二氧化锡和三氧化二锑。
其中，所述的含有硫酸钡的粉体与二氧化锡、三氧化二锑的质量比为100: 0.5 40: 0扁8 22。
其中，所述的含有硫酸钡的粉体为含有硫酸钡的矿石粉。包括但不限于重晶石。 其中，所述的含有硫酸钡的粉体为硫酸钡粉体。 其中，所述的含有硫酸钡的粉体粒径为10 200nm。本发明的另一个目的是提供一种制备含有硫酸钡的复合导电粉的方法，其特征在于，包 括以下步骤A、 将含有硫酸钡的粉体与水混和均匀，制成悬浮液，并调节悬浮液为酸性；B、 将锡盐和锑盐溶于水中制成酸性混合溶液，使该酸性混合液中锡的浓度为0.05~ 2. 5mol/L，锡和锑的摩尔比为100: 0. 1 35:C、 将碱液与步骤B获得的酸性混合溶液同时滴加入步骤A获得的悬浮液中，加入的同时 进行搅拌，维持悬浮液矿浆的pH值在1 6范围内，且控制反应温度为50 80'C;D、 将步骤C获得的产物陈化lh 3h，之后静置20min以上，然后洗涤，过滤，干燥，研 磨，过筛，之后在450 850'C下煅烧l~5h。步骤C中，锡盐和锑盐分别与碱反应，最终生成氧化物，其离子反应方程式为Sn4+ + 40H= Sn(OH)4Sn4 =Sn02 + 2H20Sb3+ + 30H— = Sb(OH)32Sb(0H)3 =Sb203 + 3H20水解产物可均匀包覆在含有硫酸钡的粉体表面。其中，所述的步骤A中，含有硫酸钡的粉体与水的重量比为1: 0.5 8。 其中，所述的步骤A中，将含有硫酸钡的粉体与水混和后，按照每升水中0.01~1.00克 的含量加入分散剂。加入分散剂可有助于含有硫酸钡的粉体快速均匀分散于水中，防止团聚， 本发明中可以使用无机分散剂或有机分散剂；优选为选自多磷酸或多磷酸盐中的一种或两种， 所述的多磷酸盐选自多磷酸钙、多磷酸钠、多磷酸铵中的一种或两种以上。 其中，所述的步骤A中，调节悬浮液的pH值为1 6。 其中，步骤A中，所述的含有硫酸钡的粉体粒径为10 200nm。 其中，所述的含有硫酸钡的粉体为矿石粉，包括但不限于重晶石。 优选的是，所述的含有硫酸钡的粉体为硫酸钡粉体。其中，所述的步骤B中，所述的锡盐为可溶于水的锡盐，选自氯化锡、硝酸锡或硫酸锡 中的一种或多种；所述的锑盐为可溶于水的锑盐，选自氯化锑、硝酸锑或硫酸锑中的一种或 多种。
其中，步骤C中，所述的碱液为碱溶于水的溶液，为水解反应提供原料，所述的碱可以 使用氢氧化钠，氢氧化钾，氨水，优选为氨水。其中，步骤C中，搅拌速度为150 800转/min，反应时间为2 4h。 本发明以含有硫酸钡的粉体作为复合导电粉的基体，采用化学共沉淀法将锑掺杂二氧化 锡包覆在高度分散的含有硫酸钡的粉体表面，形成一层膜，得到电阻率低的粉体；本发明的 另一个特点在于可以通过改变含有硫酸钡的粉体与三氧化二锑、二氧化锡量的比例，控制膜 的厚度，从而调节导电性。此外，本发明中的含有硫酸钡的复合导电粉具有粒径小、白度高、 分散性好、导电性能优良的特点，并且生产成本低、工艺简单，适合工业化生产。
具体实施方式
以下实例对本发明做进一步描述 实施例1A、 分别准确称取平均粒度小于200nm的重晶石矿粉100g和500mL蒸馏水，加入反应器 中，再加入0.25§多磷酸并进行搅拌，待含有硫酸钡的重晶石矿粉分散均匀后，并加入一定量 的硫酸，搅拌均匀，制成悬浮液，调节悬浮液矿浆的pH值为1;B、 将2.1975gSnCLf5H20与0.0143gSbCl3溶解于13mL当量为8N的盐酸中，制成酸性混 合溶液，该酸性混合液中锡的浓度为0.5mol/L，锡和锑的摩尔比控制为100: 1。C、 配制2mol/L的氨水，在搅拌条件下与步骤B获得的混合溶液同时滴加入步骤A获得 的悬浮液矿浆，调节酸、碱液的流量，维持反应体系pH值为l，且控制反应温度在60'C，搅 拌速度为150转/min，反应时间2.5h，锡盐、锑盐的反应产物沉积在含有硫酸钡的重晶石矿粉 粉体表面；D、 步骤C的产物陈化1.5h，之后静置40min，然后进行洗涤、过滤，在85'C下干燥， 研磨、过筛，之后在700°0下煅烧1.511，再经粉碎，得到纳米级的含有硫酸钡的复合导电粉。准确称取5.00g复合导电粉，放入直径为20.0mm的圆柱形模具中，施以40kg/cm2压力， 制得圆片状块体，测其体积电阻率。复合导电粉的颗粒尺寸由透射电子显微镜测定。 测得复合导电粉的体积电阻率为82Q*cm，平均颗粒尺寸为30 50nm。实施例2A、分别准确称取平均粒度小于200nm的重晶石粉10g和10mL蒸馏水，加入反应器中， 再加入0.005g多磷酸并进行搅拌，待重晶石粉分散均匀后，加入一定量的硫酸，搅拌均匀，
将其pH值调节的为l，制成悬浮液矿浆；B、 将4.395gSnCLr5H20与0.286gSbCl3溶解于125mL当量为8N的盐酸中，制成酸性混 合溶液，该酸性混合液中锡的浓度为0.1mol/L，锡和锑的摩尔比控制为10: 1;C、 配制lmol/L的氨水，在搅拌条件下与步骤B获得的混合溶液同时滴加入步骤A获得 的悬浮液矿浆，调节酸、碱液的流量，维持反应体系pH值在l，且控制反应温度在6(TC，搅 拌速度为150转/min，反应时间2，5h，锡盐、锑盐的反应产物沉积在重晶石粉体表面；D、 步骤C的产物陈化1.5h，之后静置40min，然后进行洗涤、过滤，在90。C下干燥， 研磨、过筛，之后在700'C下煅烧2h，再经粉碎，得到纳米级的含有硫酸钡的复合导电粉。准确称取5.00g复合导电粉，放入直径为20.0mm的圆柱形模具中，施以40kg/cm2压力， 制得圆片状块体，测其体积电阻率。复合导电粉的颗粒尺寸由透射电子显微镜测定。 测得复合导电粉的体积电阻率为65Q'cm，平均颗粒尺寸为35 60nm。实施例3A、 分别准确称取平均粒度小于200nm的重晶石矿粉20g和lOOmL蒸馏水，加入反应器 中，再加入0.005g多磷酸并进行搅拌，待重晶石矿粉分散均匀后，并加入一定量的硫酸，搅 拌均匀，调节其pH值为4，制成悬浮液矿浆；B、 将8.79gSnCl4.5H20与1.144gSbCl3溶解于50mL当量为8N的盐酸中，制成酸性混合 溶液，该酸性混合液中锡的浓度为O.5mol/L,锡和锑的摩尔比为5: 1。C、 配制lmol/L的氨水，在搅拌条件下与步骤B获得的混合溶液同时滴加入步骤A获得 的悬浮液矿浆，调节酸、碱液的流量，维持反应体系pH值在4，且控制反应温度在7(TC，搅 拌速度为300转/min，反应时间2h，锡盐、锑盐的反应产物沉积在硫酸钡粉体表面；D、 将步骤C的产物陈化2h,之后静置30min，然后进行洗涤、过滤，在90。C下干燥， 研磨、过筛，之后在85(TC下煅烧1.5h，再经粉碎，得到纳米级的含有硫酸钡的复合导电粉。准确称取5.00g复合导电粉，放入直径为20.0mm的圆柱形模具中，施以40kg/cm2压力， 制得圆片状块体，测其体积电阻率。复合导电粉的颗粒尺寸由透射电子显微镜测定。 测得复合导电粉的体积电阻率为32Q'cm，平均颗粒尺寸为25 50nm。实施例4A、分别准确称取平均粒度小于200nm的重晶石矿粉100g和50mL蒸馏水，加入反应器 中，再加入0.0375g多磷酸并进行搅拌，待重晶石矿粉分散均匀后，并加入一定量的硫酸，搅
拌均匀，调节其pH值为2.5，制成悬浮液矿浆。
B、 将21.975gSnCLr5H2O与0.715gSbCl3溶解于62.68mL当量为8N的盐酸中，制成酸性 混合溶液，该酸性混合液中锡的浓度为1.0mol/L，锡和锑的摩尔比为20: 1;C、 配制0.5mol/L的氨水，在搅拌条件下与步骤B获得的混合溶液同时滴加入步骤A获 得的悬浮液矿浆，调节酸、碱液的流量，维持反应体系pH值为2.5，且控制反应温度在70℃， 搅拌速度为500转/min，反应时间2h，锡盐、锑盐的反应产物沉积在硫酸钡粉体表面；D、 步骤C的产物陈化2h，之后静置30min，然后进行洗涤、过滤，在90℃下干燥，研 磨、过筛，之后在600℃下煅烧3h，再经粉碎，得到纳米级的含有硫酸钡的复合导电粉。
准确称取5.00g复合导电粉，放入直径为20.0mm的圆柱形模具中，施以40kg/cm2压力， 制得圆片状块体，测其体积电阻率。复合导电粉的颗粒尺寸由透射电子显微镜测定。 测得复合导电粉的体积电阻率为53Ωm，平均颗粒尺寸为50 105nm。
实施例5
A、 分别准确称取平均粒度小于200nm的重晶石矿粉100g和700mL蒸馏水，加入反应器 中，再加入0.14g多磷酸并进行搅拌，待重晶石矿粉分散均匀后，并加入一定量的硫酸，搅拌 均匀，调节其pH值为5.5，制成悬浮液矿浆；B、 将21.975gSnCl4'5H20与0.143gSbCl3溶解于3U4mL当量为8N的盐酸中，制成酸性 混合溶液，该酸性混合液中锡的浓度为2mol/L,锡和锑的摩尔比控制为100: 1;C、 配制2mol/L的氨水，在搅拌条件下与步骤B获得的混合溶液同时滴加入步骤A获得 的悬浮液矿浆，调节酸、碱液的流量，维持反应体系pH值为5.5，且控制反应温度在75℃， 搅拌速度为800转/min，反应时间4h，锡盐、锑盐的反应产物沉积在硫酸钡表面；D、 步骤C的产物陈化3h，之后静置20min，然后进行洗涤、过滤，在100℃下干燥，研 磨、过筛，之后在500℃下煅烧4.5h，再经粉碎，得到纳米级的含有硫酸钡的复合导电粉。
准确称取5.00g复合导电粉，放入直径为20.0mm的圆柱形模具中，施以40kg/cn^压力， 制得圆片状块体，测其体积电阻率。复合导电粉的颗粒尺寸由透射电子显微镜测定。 测得复合导电粉的体积电阻率为46Q'cm,平均颗粒尺寸为35 60nm。
上述实施例中，也可以将重晶石粉更换为硫酸钡粉体，同样可以制备出含有硫酸钡的复 合导电粉。
多磷酸也可更换为多磷酸钠或者多磷酸钙。
锡盐也可使用其他可溶于水的锡盐，如硝酸锡或硫酸锡；锑盐也可以使用其他可溶于水的锑盐，如硝酸锑或硫酸锑。氨水可更换为氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液或者氢氧化钙水溶液。 上述实施例中的各原料使用量，反应条件均可以在前述的各自范围调整，均不影响本发明目的的实现。上述实施例仅用于对本发明进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域技术人 员可以想到的其他替代手段，均在本发明权利要求范围内。
权利要求
1. 一种含有硫酸钡的复合导电粉，其特征在于，包括含有硫酸钡的粉体，所述的含有硫酸钡 的粉体表面包覆有二氧化锡和三氧化二锑。
2. 根据权利要求l所述的含有硫酸钡的复合导电粉，其特征在于，所述的含有硫酸钡的粉体 与二氧化锡、三氧化二锑的质量比为100: 0.5 40: 0.0038 22。
3. 根据权利要求l所述的含有硫酸钡的复合导电粉，其特征在于，所述的含有硫酸钡的粉体为矿石粉o
4. 根据权利要求l所述的含有硫酸钡的复合导电粉，其特征在于，所述的含有硫酸钡的粉体 为硫酸钡粉体。
5. 根据权利要求l一4任一权利要求所述的含有硫酸钡的复合导电粉，其特征在于，所述的 含有硫酸钡的粉体粒径为10 200nm。
6. 制备权利要求1_5任一权利要求所述的含有硫酸钡的复合导电粉的方法，其特征在于， 包括以下步骤A、 将含有硫酸钡的粉体与水混和均匀，制成悬浮液，并调节悬浮液为酸性；B、 将锡盐和锑盐溶于水中制成酸性混合溶液，使该酸性混合液中锡离子的浓度为0.05 2.5mol/L，锡离子和锑离子的摩尔比为100: 0.1~35;C、 将碱液与步骤B获得的酸性混合溶液同时滴加入步骤A获得的悬浮液中，加入的同时 进行搅拌，维持悬浮液的pH值在1 6范围内，且控制反应温度为50 80'C;D、 将步骤C获得的产物陈化lh 3h，之后静置20min以上，然后洗涤，过滤，干燥，研 磨，过筛，之后在450 850"C下煅烧1 5h。
7. 根据权利要求6所述的制备含有硫酸钡的复合导电粉的方法，其特征在于，所述的步骤A 中，含有硫酸钡的粉体与水的重量比为1: 0.5 8。
8. 根据权利要求6或7所述的制备含有硫酸钡的复合导电粉的方法，其特征在于，所述的步 骤A中，将含有硫酸钡的粉体与水混和后，按照每升水中0.01 1.00克的含量加入分散剂， 制成悬浮液。
9. 根据权利要求8所述的制备含有硫酸钡的复合导电粉的方法，其特征在于，所述的分散剂 选自多磷酸或多磷酸盐中的一种或两种。
10. 根据权利要求6所述的制备含有硫酸钡的复合导电粉的方法，其特征在于，所述的步骤A 中，调节悬浮液的pH值为1 6。
11. 根据权利要求6所述的制备含有硫酸钡的复合导电粉的方法，其特征在于，步骤A中，所 述的含有硫酸钡的粉体粒径为10 200nm。
12. 根据权利要求11所述的制备含有硫酸钡的复合导电粉的方法，其特征在于，所述的含有 硫酸钡的粉体为矿石粉。
13. 根据权利要求11所述的制备含有硫酸钡的复合导电粉的方法，其特征在于，所述的含有 硫酸钡的粉体为硫酸钡粉体。
14. 根据权利要求6所述的制备含有硫酸钡的复合导电粉的方法，其特征在于，所述的步骤B 中，锡盐选自氯化锡、硝酸锡或硫酸锡中的一种或多种；锑盐选自氯化锑、硝酸锑或硫酸 锑中的一种或两种以上。
15. 根据权利要求6所述的制备含有硫酸钡的复合导电粉的方法，其特征在于，步骤C中，所 述的碱液为氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液、氢氧化钙水溶液、氨水中的一种或两种以 上。
16. 根据权利要求6所述的制备含有硫酸钡的复合导电粉的方法，其特征在于，步骤C中，搅 拌速度为150 800转/min，反应时间为2 4h。
全文摘要
本发明公开了一种含有硫酸钡的复合导电粉，其特征在于，包括含有硫酸钡的粉体，所述的含有硫酸钡的粉体表面包覆有二氧化锡和三氧化二锑。本发明中的含有硫酸钡的复合导电粉具有粒径小、白度高、分散性好、导电性能优良的特点，并且生产成本低、工艺简单，适合工业化生产。
文档编号H01B1/08GK101123126SQ20071004684
公开日2008年2月13日 申请日期2007年10月9日 优先权日2007年10月9日
发明者刘晓荣, 刘长盛, 焰 陈 申请人:上海安亿纳米材料有限公司