钛酸钾晶须和摩擦材料

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1、钛酸钾晶须和摩擦材料一钛酸钾晶须简介1钛酸钾晶须的分类与结构1.1钛酸钾晶须的分类钛酸钾晶须是指一类化学式为K2O·nTiO2或K2TinO2n+1的、微型外观为针状晶体的无机高分子化合物，式中n=2、4、6、8，分别称二钛酸钾晶须、四钛酸钾晶须、六钛酸钾晶须和八钛酸钾晶须。在摩擦材料中，一般只使用六钛酸钾晶须和八钛酸钾晶须。从结晶学角度讲，完整晶体是材料的最高强度形式。理想完整晶体难以得到实际应用，近似于理想晶体的晶须和近似于晶须的纤维状材料则已经得到应用。晶须是目前已知纤维中强度最高的一种，其力学性能几乎

2、等于原子间的作用力。晶须强度高的原因，主要是由于晶须的直径小，容纳不下使晶体削弱的空隙、位错和不完整等缺陷。晶须的直径为微米级，断面呈多角形，没有显著的疲劳效应，在切断、磨粉或其它的施工操作中，不会降低其强度，也不会改变其性能。因此，与钛酸钾晶须对应的还有钛酸钾纤维或其它表现形式，如鳞片状钛酸钾等，其化学式与钛酸钾晶须相同。故在谈到钛酸钾时，一般要指明是钛酸钾晶须还是钛酸钾纤维或鳞片状钛酸钾。从化学组成来说，钛酸钾晶须和钛酸钾纤维没有本质的区别，机械性能方面及热性能上则是有区别的。一般说来，钛酸钾纤维有一定的

3、韧性，质轻，堆比重较小，为0.1～0.3,而钛酸钾晶须则存在脆性，易断裂，质重，堆比重为0.4～0.7，表现在复合材料上，则钛酸钾晶须更容易与基体材料混合均匀。1.2钛酸钾的晶体结构表1列出了几种钛酸钾晶体的结晶学参数。晶体结构如图1～2所示。图1二、四、六钛酸钾的晶体结构图      图2八钛酸钾的晶体结构图 表1 K2Ti2O5、K2Ti4O9、K2Ti6O13、K2Ti8O17等的结晶学数据性质物                       质K2Ti2O5K2Ti4O9K2Ti6O13K2Ti8O17

4、晶系单斜单斜单斜单斜空间群C2/mC2/mC2/mC2/m晶胞参数a=11.37b=3.80c=6.62β=100.1°a=18.25b=3.791c=12.01β=106.4°a=15.582b=3.82c=9.112β=99.761°a=15.678（2）b=3.775（1）c=11.951（1）β=95.67°（1）单位格子中的分子数2422从表1可以看出，钛酸钾均属于单斜晶系，而且也都属于C2/m点群。二钛酸钾晶体结构中，Ti的配位数为5，以TiO5三角双锥体通过共顶点连结而成连锁的层状结构，层面与晶

5、体轴平行，层间距为6.5埃，K＋离子居层间，具有化学活性。四钛酸钾晶体结构中，Ti的配位数为6，以TiO6八面体通过共棱和共顶角连结而成连锁的层状结构，层面与晶体轴平行，层间距为8.5埃，K＋离子居层间，亦具有化学活性。二钛酸钾和四钛酸钾晶体的层状结构，层间K＋离子可以与其它阳离子交换，将废水中的重金属离子交换出来，达到处理重金属离子的目的；而部分K＋离子溶出，则可以合成六钛酸钾和八钛酸钾。六钛酸钾晶体结构中，Ti的配位数为6，以TiO6八面体通过共棱和共面连结而成连锁的隧道式结构，K＋离子居于隧道中间，与环

6、境隔开，使K＋离子不具备化学活性，并具备许多独特性能。八钛酸钾晶体结构中，Ti的配位数为6，以TiO6八面体通过共边和共角连结而成连锁的隧道式结构，K＋离子亦居于隧道中间，与环境隔开，使K＋离子不具备化学活性。2国内外钛酸钾生产情况国际上最早生产和销售钛酸钾纤维的是日本的OtsukaChemical，后来又有几家日本企业生产钛酸钾产品，如TitanKogyo,Kubota,KrahnChemie,TohoTitanium等,1989年OtsukaChemical就具备了年产1200吨的生产能力，整个日本钛酸钾

7、产品的年生产能力超过5000吨。日本生产的钛酸钾产品主要是六钛酸钾纤维、八钛酸钾纤维、鳞片状六钛酸钾和八钛酸钾等。国外生产钛酸钾产品的主要是日本。国内首家具备生产能力的是上海晶须复合材料制造有限公司，上海晶须复合材料制造有限公司组建于2003年1月，设计生产能力5000吨/年，现生产能力300～500吨/年和湖南岳阳生产基地，主要生产钛酸钾晶须、其产品的优越性质量稳定，纯度高大于98%、PH:7-8。3上海晶须复合材料制造有限公司生产的产品2003年初，开始筹建上海晶须复合材料制造有限公司，并于当年投产。因为

8、是自主知识产权，对钛酸钾晶须的生产设备和生产工艺仍然在不断改进和不断完善之中。上海晶须复合材料制造有限公司以六钛酸钾晶须为主导产品，辅以生产四钛酸钾晶须、八钛酸钾晶须和钛酸晶须以及后续产品六太酸钠晶须、三太酸钠晶须。同时以特殊加工方法，将钛酸钾晶须作成粉末，得到1～3μm左右的六钛酸钾粉末、八钛酸钾粉末和钛酸粉末，以满足不同用户的需求。表2是上海晶须复合材料制造有限公司生产的六钛酸钾晶须的性能指标。