JPH0433732B2 - - Google Patents

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JPH0433732B2
JPH0433732B2 JP59121044A JP12104484A JPH0433732B2 JP H0433732 B2 JPH0433732 B2 JP H0433732B2 JP 59121044 A JP59121044 A JP 59121044A JP 12104484 A JP12104484 A JP 12104484A JP H0433732 B2 JPH0433732 B2 JP H0433732B2
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Masayoshi Suzue
Yukya Haruyama
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Description

【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野) 本発明は導電性チタン酸塩誘導体及びその製造
法に関する。 近年導電性材料に関するニーズは高揚しつつあ
り、静電気除去材料、帯電防止材料、導電性材料
となりうる素材が開発又は研究されている。 これらの導電性素材としては、金、銀、白金、
銅、ニツケル等の導電性金属、炭素及び酸化す
ず、酸化アンチモン等の金属酸化物、更にはポリ
アセチレン等の有機導電性化合物等が知られてお
り、これらの導電性素材を用い、導電性を有する
塗料、接着剤、インキ、布帛、繊維、成形体及び
焼結体等に加工して種々の用途に利用されてい
る。 (従来の技術) 一般にチタン酸塩に導電性を付与する方法とし
ては、チタン酸塩の表面を導電性物質で被覆する
方法、チタン酸塩を還元して低次酸化物からなる
チタン酸塩を得る方法が知られている。 前者の被覆法は、チタン酸塩の表面に導電性物
質を物理的又は化学的方法により沈着させ、導電
性物質で被覆されたチタン酸塩を得るものであ
り、導電性物質としては銀、銅、ニツケル、ス
ズ、アンチモン等が用いられ、操作が簡単なこと
から無電解メツキ関連の技術の適用が便利であ
る。しかし、この方法では基質となるチタン酸塩
を何ら変質することなく導電性を付与する点では
優れてはいるが、原料となるチタン酸塩は一般に
微細粉末で提供され、比表面積10〜100m2/gあ
り、粉体表面を均質に被覆して導電性を発揮させ
るには原料チタン酸塩1gに対し、被覆する導電
性物質を1〜5g必要とする。このことは重量組
成として、被覆物質がチタン酸塩と同等又はそれ
以上となることを意味し、チタン酸塩本来の特性
が活用しにくく且つ高価なものとなり、産業利用
性が低減される。 後者の還元法においては、チタン酸塩を還元雰
囲気で焼成するか、チタン酸塩の製造時還元雰囲
気にすることにより、MxO・nTiO2−y(Mはア
ルカリ金属又はアルカリ土類金属、nは1〜10の
整数、xは1又は2、yは0<y<2の数であ
る)で表わされる導電性を示す低次酸化物からな
るチタン酸塩が得られる。この還元法により得ら
れる導電性チタン酸塩は還元条件を制御して任意
の低次元の酸化物からなるチタン酸塩を得ること
により、導電性を制御することができる点で極め
て有用性の高いものであるが、チタン酸塩の種類
により還元しにくく、還元を高温又は長時間行う
必要があつたり、チタン酸塩の結晶状態が変化す
る現象を認めることがあつた。 (発明が解決しようとする問題点) 本発明の目的は少量の異種金属の使用によつ
て、チタン酸塩本来の特性を保持した導電性チタ
ン酸塩誘導体を提供することにある。 また本発明の目的は還元法によることなく、不
活性ガス又は空気中で焼成するという簡単且つ経
済的な方法によつても導電性チタン酸塩誘導体を
得ることができる方法を提供することにある。 また本発明の目的は従来の還元法において還元
しにくいチタン酸塩の導電化を可能とする方法を
提供することにある。 更に本発明の目的は従来の還元法よりも一層緩
やかな還元条件で導電化されるチタン酸塩誘導体
を提供することにある。 (問題点を解決するための手段) 本発明はチタン酸塩にV,Nb,Ta,P,As
及びBiから選択された異種元素を導入したこと
を特徴とする導電性チタン酸塩誘導体に係り、該
導電性チタン酸塩誘導体はチタン酸塩とV,Nb,
Ta,P,As及びBiから選択された異種金属を含
む化合物の混合物を焼成することにより製造され
る。 本発明で原料として用いるチタン酸塩としては
一般式MxO・nTiO2(Mはアルカリ金属又はアル
カリ土類金属、nは1〜10の整数、xは1又は2
で示されるチタン酸塩、一般式MxO・nTiO2−
y(M、n及びxは同じ、yは0<y<2の数で
ある)で示されるチタン酸塩の低次酸化物、並び
にこれらの水和物を挙げることができる。上記に
おいてMがアルカリ金属のときxは2であり、M
がアルカリ土類金属のときxは1である。 尚、これらのチタン酸アルカリ金属塩及びチタ
ン酸アルカリ土類金属塩はチタン化合物とアルカ
リ金化合物又はアルカリ土類金属化合物を反応さ
せる通常の方法、即ちメルト法、フラツクス法、
アルコラート法等の任意の手段で合成でき、低次
酸化物はこれらチタン酸アルカリ金属塩又はアル
カリ土類金属塩を還元焼成するか、その合成を還
元雰囲気で行うことにより得られる。本発明では
これらのチタン酸塩を単独又は2種以上の混合物
として用いることができる。 本発明において用いる異種元素としては、V,
Nb,Ta,P,As,Biを挙げることができ、こ
れら異種金属を含む化合物としては、これらの酸
化物、水酸化物、ハロゲン化物、硝酸塩、亜硝酸
塩、硫酸塩、亜硫酸塩、アルコラート、有機錯体
化合物等の各種の化合物を挙げることができる。
本発明ではこれらの異種金属を含む化合物を単独
又は2種以上の混合物として用いることができ
る。 本発明において、チタン酸塩と異種元素を含む
化合物の混合割合は利用目的、原料の種類により
相違し特定出来ないがチタン酸塩100重量部(以
下単に部とする)に対し好ましくは0.001〜100
部、より好ましくは0.1〜50部である。少なくと
もチタン酸塩中のチタニウム1原子に対し異種元
素が0.01〜50モル%含まれるのが好ましい。 本発明において焼成する態様としては、チタン
酸塩と異種元素を含む化合物の混合物を耐熱性容
器中に充填し、焼成炉中で焼成するだけで良い。
混合態様としては、チタン酸塩と異種元素化合物
が共に粉末であれば、通常の粉末混合機で混合す
るだけでもよいが、チタン酸塩と異種元素化合物
の接触効率を良くすることによりチタン酸塩中へ
の異種元素の導入が速やかに行われるので、異種
元素化合物が水、有機又は無機溶媒等に溶解する
ものであれば、チタン酸塩と異種元素化合物の溶
液からなる均質混合物を用い、風乾、加熱乾燥し
たものが良く、最も便利な方法としてスプレード
ライ法が適している。尚、異種元素化合物が溶媒
に溶解しないものであつても、チタン酸塩と異種
元素化合物を適当な分散媒中に分散させたもの
を、風乾、加熱乾燥、スプレードライ等で乾燥さ
せて用いることによつても均質混合物が得られ
る。 本発明において分散媒としては、上述の有機又
は無機溶媒以外に、焼成時に燃焼、分散又は炭化
するものであれば併用しても良く、例えば分散
剤、増粘剤、消泡剤等が例示でき、その他の分散
媒としては高分子樹脂溶液、粘性樹脂、糊剤等の
均質混合物に流動性を付与したり、結合して焼成
時の作業性を改善するものも利用できる。 本発明の導電性チタン酸塩誘導体を用い導電性
焼結体を得ることもできるが、その場合導電性チ
タン酸塩誘導体を作成後、焼結しても良いが、チ
タン酸塩、異種元素化合物、及び必要により焼結
助剤からなる混合物を加圧、成型したものを焼成
と同時に焼結すると便利である。 本発明では焼成時の雰囲気は特に限定されず、
空気中、不活性ガス雰囲気及び還元雰囲気等のい
ずれでも良いが、窒素、ヘリウム、アルゴン等の
不活性雰囲気で行う方が空気中で行うより良導電
性のものが得やすく、更には還元雰囲気で行うと
チタン酸塩が還元されて低次酸化物となるので、
更に効率良く導電性チタン酸塩誘導体を得ること
が出来る。この場合還元法で用いられているカー
ボン、SiC、TiC等の各種還元助剤を併用しても
本発明の作用効果を低減するものではない。 特に出発物質として前記一般式MxO・nTiO2
−yで示される低次酸化物からなるチタン酸塩を
用いる場合には、不活性ガス雰囲気又は還元雰囲
気で焼成するのが良く、もし空気中等酸素存在雰
囲気で焼成すると低次酸化物が酸化され、原料と
して低次酸化物を用いた効果が低減される。 本発明において焼成温度は600〜1500℃、好ま
しくは800〜1400℃であり、焼成時間は焼成温度、
利用目的、原料の種類等により相違するが通常10
分〜8時間の範囲が好ましい。 本発明で得られる導電性チタン酸塩誘導体は、
従来の被覆法や還元法と異なり、チタン酸塩の結
晶格子中に異種元素を導入して、チタンイオン空
格子のイオン化によつて優れた導電性を示す。 本発明の導電性チタン酸塩誘導体は下記一般式
で示される。 MxO・n(Ti1−zLzO2−p) (M、x、nは前記と同じ、Lは窒素以外のV族
の元素、pは0≦p<2の数、Zは0<z≦1/2
の数を示す) 本発明の導電性チタン酸塩誘導体は微細粉末
状、微細繊維状、微細層状等の形状を有する導電
性素材であり、焼結することにより導電性焼結体
を、また結合剤と混練することにより導電性塗
料、インキ、接着剤を、樹脂と混練することによ
り導電性成形体、シート等を、抄紙又は混紡する
ことにより導電性布帛、繊維を得ることが出来、
従来の無機質導電性素材の特徴である耐熱性を損
うことなく、補強性の導電性素材として、導電性
複合材料を提供するのに極めて有利なものであ
る。 また耐熱性、寸法安定性、表面平滑性、補強性
等を付与する複合材料用素材として産業利用性の
高いチタン酸塩の特性を低減することなく、更に
導電性が付与された導電性複合材料用素材として
好適な性質を有する導電性チタン酸塩誘導体であ
る。 (実施例) 以下に実施例及び比較例を挙げて説明する。 実施例 1 還元チタン酸カリ[大塚化学(株)製、商品名テイ
スモBK−100]10部、酸化ニオブ0.2部をポリエ
チレン製容器に投入後、振盪器で1時間乾式混合
したものを、内容10mlの白金ボートに移し、950
℃に調整した管状炉にて、空気雰囲気下で30分間
焼成後、炉外に取り出し室温まで冷却することに
より、導電性チタン酸カリ誘導体を得た。 尚、原料の還元チタン酸カリは、体積抵抗率
2.7×105Ω・cmの淡青色粉末であつたが、焼成後
のチタン酸カリ誘導体は色調が濃紫色に変化し、
体積抵抗率は1.4×10Ω・cmであつた。 尚、導電性は錠剤成型機を用い、200Kg/cm2の加
圧下で、脱気しながら成型して、直径12mm、厚さ
5mmの錠剤を作成し錠剤の両面に電極としてPt
−Pd合金を蒸着し、デジタルマルチメーター
TR6841(タケダ理研社製)を用い測定した。 比較例 1 酸化ニオブを用いない以外は実施例1と同様に
行つた結果は、色調が若干褪色して青味がうす
れ、体積抵抗率は4.9×105Ω・cmであつた。 実施例 2〜8 種々のチタン酸塩、異種元素化合物を用い、ス
プレードライ法で混合したものについての実施例
を第1表に示した。
【表】 (発明の効果) 本発明の導電性チタン酸塩誘導体は以下のよう
な優れた点を有する。 (1) 従来の導電性物質で被覆する方法(被覆法)
では、多量の導電性金属を必要としたが、本発
明では被覆法の1/10以下、場合により1/100以
下の量に低減できた。 (2) 低次酸化物からなるチタン酸塩を製造する方
法(還元法)では還元物質が必須成分であつた
が、本発明では特定の還元条件を必要とせず、
不活性ガス雰囲気中、場合により空気中でも製
造可能であり、労働環境の安全性、経済性にお
いて有利である。 (3) 本発明で用いる異種元素化合物は、導電化を
促進し、従来の還元法において還元しにくいチ
タン酸塩の導電化を可能とし、又従来の還元法
よりも一層緩やかな還元条件で導電化が可能な
ど極めて産業利用性の高いものである。 (4) 導電性物質に対するニーズが多様化し且つ高
品位のものが要求されており、白色又は淡彩色
の導電性物質が非常に望まれている。本発明の
導電性チタン酸塩誘導体は白色又は淡彩色のも
のが得やすく、ニーズ適合性の優れたものであ
る。 (5) 本発明では、焼成を還元雰囲気で行う場合、
その還元条件は従来法に比し緩和されるため原
料として用いるチタン酸塩の形状、結晶型を変
化することなく導電化し得るので、チタン酸塩
本来の耐熱性、複合材料として用いた時の補強
性等を保持した導電性物質が得られ極めて産業
利用性の高いものである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 チタン酸塩にV,Nb,Ta,P,As及びBi
    から選択された異種元素を導入したことを特徴と
    する導電性チタン酸塩誘導体。 2 チタン酸塩とV,Nb,Ta,P,As及びBi
    から選択された異種元素を含む化合物の混合物を
    焼成することを特徴とする導電性チタン酸塩誘導
    体の製造法。
JP59121044A 1984-06-12 1984-06-12 導電性チタン酸塩誘導体及びその製造法 Granted JPS60264326A (ja)

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