【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钛酸钡制备，具体涉及一种纳米钛酸钡及其制备方法
技术介绍
1、钛酸钡是一种精密电子陶瓷及mlcc(多层陶瓷电容器)特种陶瓷核心的原材料，因其独特的钙钛矿结构，具有极强的自发极化的能力，可以满足现代精密电子陶瓷性能上介电常数高、介电损耗小、温度稳定性好、耐压能力强等需求。然而，由于我国对该材料的技术研发较晚，与全球顶级电子陶瓷原材料供应商目前仍有很大差距。目前，日本电子陶瓷厂商占据全球70％的市场份额，在此应用领域，我国该材料及后面的精细纳米处理仍有很大进步的空间。
2、mlcc是钛酸钡市场份额最大，发展前景最好的应用方向。近些年来，随着电子陶瓷元件不断向小型化、低成本的方向发展，对钛酸钡纳米粉料提出了越来越高的要求。为了争夺高端市场，原料端必须提供纯度高、粒径均匀集中、微观形貌好且可靠耐用的钛酸钡原料，这对钛酸钡的原料生产工艺和配方设计都提出了很高的要求。虽然近些年来我国许多企业和科研机构都在此方向做了许多探索，但高品质的钛酸钡粉料仍然停留在实验室阶段，距离产业化还有一定距离。
3、目前，已实现产业化的钛酸钡的主流制备方法为固相法和水热法，两者各有优势。固相法工艺路径制备的钛酸钡介电性能好，寿命高，污染小，成本低。但是由于固相混合烧结时纳米颗粒极易团聚，存在较大变量和随机性，在批量化生产时经常出现钡或钛在微观区域的富集，影响材料性能和批次稳定性。与之相比，水热法生产的钛酸钡由于在液相中反应生成目标相，产品微观均匀性好、批次差距小，易于产业化。然而水热法反应时不可避免的会引入羟基缺陷，影响材料
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是提供一种纳米钛酸钡及其制备方法，在反应过程中引入改性离子型聚合物分散剂和优化分散剂，分两步进行高温反应和煅烧，为钛酸钡的生长和结晶提供大量活性位点，以确保生产出的钛酸钡微粒具有高度的均一性，获得粒径可控且高度均一性的类球形纳米钛酸钡。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术一方面提供了一种纳米钛酸钡的制备方法，包括如下步骤：
3、s1、将液态钡源和液态钛源混合并调节ph至10-13，加入改性离子型聚合物分散剂和优化分散剂，得到前驱体混合液；
4、s2、将前驱体混合液导入反应釜中，在惰性气氛下150-180℃保温1-5h，200-300℃保温12-48h进行高温反应，烘干得到初级钛酸钡；
5、s3、将初级钛酸钡在700-900℃保温0.5-1h，1000-1200℃保温1-4h进行煅烧，得到所述纳米钛酸钡。
6、本专利技术在碱性反应体系中引入改性离子型聚合物分散剂和优化分散剂，均衡离子排斥效应和位阻效应，分两步进行高温反应，为钛酸钡的生长和结晶提供大量活性位点，以确保生产出的钛酸钡微粒具有高度的均一性；后续分两步进行煅烧，在限定的离子迁移范围内，增加小颗粒之间相互结合的概率，避免早成核的钛酸钡微粒捕获过多钛酸钡微晶而过度生长，获得粒径可控且高度均一性的类球形纳米钛酸钡。
7、进一步的，在150-180℃反应1-5h以获取更多10-20nm微晶，为钛酸钡晶格的生长提供更多活性位点，提高粉体粒径的均匀性，200-300℃反应12-48h，升温速率为1-3℃/min，反应压力为3-10mpa，反应完成后迅速降温至室温。
8、进一步的，700-900℃保温0.5-1h，1000-1200℃保温1-4h进行煅烧，采用两步煅烧法，在限定的离子迁移范围内，增加小颗粒之间相互结合的概率，避免早成核的钛酸钡微粒捕获过多钛酸钡微晶而过度生长；高温反应过程中残余的分散剂成分在此步骤中氧化蒸发，留下气孔，进一步降低了微粒的团聚效应，防止第二相产生，通过交底的烧结温度达到较高的四方率，减少能源浪费。
9、进一步的，所述液态钡源为八水合氢氧化钡、一水合氢氧化钡、氯化钡中的一种或几种的溶液。
10、进一步的，所述液态钛源为异丙醇钛、四氯化钛、二(2-羟基丙酸)二氢氧化二铵合钛、超细二氧化钛(粒径1-50nm)中的至少两种的混合物溶液。
11、进一步的，所述液态钛源与液态钡源混合前采用2％-10％的氨水调整ph至弱碱性。
12、进一步的，所述液态钛源与液态钡源的摩尔浓度接近，且在1.0-2.5mol/l之间，优选的，在1.43-1.87mol/l之间。
13、进一步的，所述反应釜中钡源和钛源的摩尔比为(0.998-1.003):1。
14、进一步的，所述液态钛源与液态钡源通过精准计量泵通入聚四氟乙烯混料罐中混合，以100-300r/min的转速搅拌的同时通过氢氧化钠和/或一水合氨调节ph。
15、进一步的，所述分散剂为rd-9279、dolapix ce 64、orotan-731a、mq-568和akm0531中的一种或几种，用以均衡离子排斥效应和位阻效应。
16、进一步的，所述分散剂的添加量为钛源和钡源总摩尔值的1％-1.5％。
17、进一步的，所述优化分散剂为谷氨酸、油酸、乙烯基三甲氧基硅烷、含氧的烷基单酯磷酸酯中的至少两种的混合物。
18、进一步的，所述分散剂和优化分散剂的质量比为(4-5):1，优选为4:1。
19、进一步的，所述前驱体混合液通过计量泵导入反应釜中，反应釜中液相占比小于等于80％，搅拌速度为100-300r/min。
20、进一步的，高温反应完成后，通过控制系统将反应物导出至聚四氟乙烯洗涤罐中，使用纯水进行数轮洗涤、过滤、脱水循环，直至洗涤溶液变为中性，脱水后将钛酸钡粉料压滤，并置于烘箱内200度烘烤5-10个小时烘干，获得初级钛酸钡。
21、进一步的，初级钛酸钡的四方率c/a>1.008，中位粒径d50为50-150nm。
22、进一步的，将初级钛酸钡通过全自动计量秤装入刚玉匣钵，每钵1-1.1kg粉体，振实30s并由压机施加1-10n/cm2的力压实后置入高温炉内煅烧以降低其羟基缺陷，提高四方率。
23、进一步的，煅烧后自然降温，将产品粉料破损干燥，获得高纯度的纳米钛酸钡。
24、本专利技术第二方面提供第一方面所述的制备方法获得的纳米钛酸钡，所述钛酸钡的中位粒径d50为250-280nm，多分散指数pi小于0.1，四方率c/a>1.01。
25、本专利技术的有益效果：
26、本专利技术在反应体系中引入改性离子型聚合物分散剂和优化分散剂，均衡离子排斥效应和位阻效应，分两步进行高温反应，为钛酸钡的生长和结晶提供大量活性位点，提高了初级钛酸钡微粒的均一性；
27、本专利技术分两步进行煅烧，在限定的离子迁移范围内，增加小颗粒之间相互结合的概率，避免早成核的钛酸钡微粒捕获过多钛酸钡微晶而过度生长，获得粒径可控且高度均一性的类球形纳米钛酸钡本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种纳米钛酸钡的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的纳米钛酸钡的制备方法，其特征在于，所述液态钡源为八水合氢氧化钡、一水合氢氧化钡、氯化钡中的一种或几种混合物的溶液。
3.如权利要求1所述的纳米钛酸钡的制备方法，其特征在于，所述液态钛源为异丙醇钛、四氯化钛、二(2-羟基丙酸)二氢氧化二铵合钛、超细二氧化钛中的至少两种混合物的溶液。
4.如权利要求1所述的纳米钛酸钡的制备方法，其特征在于，所述反应釜中钡源和钛源的摩尔比为(0.998-1.003):1。
5.如权利要求1所述的纳米钛酸钡的制备方法，其特征在于，所述分散剂为RD-9279、DolaPIX CE 64、OROTAN-731A、MQ-568和AKM0531中的一种或几种。
6.如权利要求1所述的纳米钛酸钡的制备方法，其特征在于，所述优化分散剂为谷氨酸、油酸、乙烯基三甲氧基硅烷、含氧的烷基单酯磷酸酯中的至少两种的混合物。
7.如权利要求1所述的纳米钛酸钡的制备方法，其特征在于，所述分散剂和优化分散剂的质量比为(4-5):1。<...
【技术特征摘要】
1.一种纳米钛酸钡的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的纳米钛酸钡的制备方法，其特征在于，所述液态钡源为八水合氢氧化钡、一水合氢氧化钡、氯化钡中的一种或几种混合物的溶液。
3.如权利要求1所述的纳米钛酸钡的制备方法，其特征在于，所述液态钛源为异丙醇钛、四氯化钛、二(2-羟基丙酸)二氢氧化二铵合钛、超细二氧化钛中的至少两种混合物的溶液。
4.如权利要求1所述的纳米钛酸钡的制备方法，其特征在于，所述反应釜中钡源和钛源的摩尔比为(0.998-1.003):1。
5.如权利要求1所述的纳米钛酸钡的制备方法，其特征在于，所述分散剂为rd-9279、dolapix ce 64、orotan-731a、mq-568和akm0531中的一种或几种。
...【专利技术属性】
技术研发人员：王鹏举，董金勇，董少洋，
申请(专利权)人：中铭瓷苏州纳米粉体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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