鈦酸鉀晶須和摩擦材料

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1、鈦酸鉀晶須和摩擦材料一鈦酸鉀晶須簡(jiǎn)介1鈦酸鉀晶須的分類(lèi)與結(jié)構(gòu)1.1鈦酸鉀晶須的分類(lèi)鈦酸鉀晶須是指一類(lèi)化學(xué)式為K2O·nTiO2或K2TinO2n+1的、微型外觀為針狀晶體的無(wú)機(jī)高分子化合物，式中n=2、4、6、8，分別稱(chēng)二鈦酸鉀晶須、四鈦酸鉀晶須、六鈦酸鉀晶須和八鈦酸鉀晶須。在摩擦材料中，一般只使用六鈦酸鉀晶須和八鈦酸鉀晶須。從結(jié)晶學(xué)角度講，完整晶體是材料的最高強(qiáng)度形式。理想完整晶體難以得到實(shí)際應(yīng)用，近似于理想晶體的晶須和近似于晶須的纖維狀材料則已經(jīng)得到應(yīng)用。晶須是目前已知纖維中強(qiáng)度最高的一種，其力學(xué)性能幾乎

2、等于原子間的作用力。晶須強(qiáng)度高的原因，主要是由于晶須的直徑小，容納不下使晶體削弱的空隙、位錯(cuò)和不完整等缺陷。晶須的直徑為微米級(jí)，斷面呈多角形，沒(méi)有顯著的疲勞效應(yīng)，在切斷、磨粉或其它的施工操作中，不會(huì)降低其強(qiáng)度，也不會(huì)改變其性能。因此，與鈦酸鉀晶須對(duì)應(yīng)的還有鈦酸鉀纖維或其它表現(xiàn)形式，如鱗片狀鈦酸鉀等，其化學(xué)式與鈦酸鉀晶須相同。故在談到鈦酸鉀時(shí)，一般要指明是鈦酸鉀晶須還是鈦酸鉀纖維或鱗片狀鈦酸鉀。從化學(xué)組成來(lái)說(shuō)，鈦酸鉀晶須和鈦酸鉀纖維沒(méi)有本質(zhì)的區(qū)別，機(jī)械性能方面及熱性能上則是有區(qū)別的。一般說(shuō)來(lái)，鈦酸鉀纖維有一定的

3、韌性，質(zhì)輕，堆比重較小，為0.1～0.3,而鈦酸鉀晶須則存在脆性，易斷裂，質(zhì)重，堆比重為0.4～0.7，表現(xiàn)在復(fù)合材料上，則鈦酸鉀晶須更容易與基體材料混合均勻。1.2鈦酸鉀的晶體結(jié)構(gòu)表1列出了幾種鈦酸鉀晶體的結(jié)晶學(xué)參數(shù)。晶體結(jié)構(gòu)如圖1～2所示。圖1二、四、六鈦酸鉀的晶體結(jié)構(gòu)圖??????圖2八鈦酸鉀的晶體結(jié)構(gòu)圖?表1?K2Ti2O5、K2Ti4O9、K2Ti6O13、K2Ti8O17等的結(jié)晶學(xué)數(shù)據(jù)性質(zhì)物???????????????????????質(zhì)K2Ti2O5K2Ti4O9K2Ti6O13K2Ti8O17

4、晶系單斜單斜單斜單斜空間群C2/mC2/mC2/mC2/m晶胞參數(shù)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）單位格子中的分子數(shù)2422從表1可以看出，鈦酸鉀均屬于單斜晶系，而且也都屬于C2/m點(diǎn)群。二鈦酸鉀晶體結(jié)構(gòu)中，Ti的配位數(shù)為5，以TiO5三角雙錐體通過(guò)共頂點(diǎn)連結(jié)而成連鎖的層狀結(jié)構(gòu)，層面與晶

5、體軸平行，層間距為6.5埃，K＋離子居層間，具有化學(xué)活性。四鈦酸鉀晶體結(jié)構(gòu)中，Ti的配位數(shù)為6，以TiO6八面體通過(guò)共棱和共頂角連結(jié)而成連鎖的層狀結(jié)構(gòu)，層面與晶體軸平行，層間距為8.5埃，K＋離子居層間，亦具有化學(xué)活性。二鈦酸鉀和四鈦酸鉀晶體的層狀結(jié)構(gòu)，層間K＋離子可以與其它陽(yáng)離子交換，將廢水中的重金屬離子交換出來(lái)，達(dá)到處理重金屬離子的目的；而部分K＋離子溶出，則可以合成六鈦酸鉀和八鈦酸鉀。六鈦酸鉀晶體結(jié)構(gòu)中，Ti的配位數(shù)為6，以TiO6八面體通過(guò)共棱和共面連結(jié)而成連鎖的隧道式結(jié)構(gòu)，K＋離子居于隧道中間，與環(huán)

6、境隔開(kāi)，使K＋離子不具備化學(xué)活性，并具備許多獨(dú)特性能。八鈦酸鉀晶體結(jié)構(gòu)中，Ti的配位數(shù)為6，以TiO6八面體通過(guò)共邊和共角連結(jié)而成連鎖的隧道式結(jié)構(gòu)，K＋離子亦居于隧道中間，與環(huán)境隔開(kāi)，使K＋離子不具備化學(xué)活性。2國(guó)內(nèi)外鈦酸鉀生產(chǎn)情況國(guó)際上最早生產(chǎn)和銷(xiāo)售鈦酸鉀纖維的是日本的OtsukaChemical，后來(lái)又有幾家日本企業(yè)生產(chǎn)鈦酸鉀產(chǎn)品，如TitanKogyo,Kubota,KrahnChemie,TohoTitanium等,1989年OtsukaChemical就具備了年產(chǎn)1200噸的生產(chǎn)能力，整個(gè)日本鈦酸鉀

7、產(chǎn)品的年生產(chǎn)能力超過(guò)5000噸。日本生產(chǎn)的鈦酸鉀產(chǎn)品主要是六鈦酸鉀纖維、八鈦酸鉀纖維、鱗片狀六鈦酸鉀和八鈦酸鉀等。國(guó)外生產(chǎn)鈦酸鉀產(chǎn)品的主要是日本。國(guó)內(nèi)首家具備生產(chǎn)能力的是上海晶須復(fù)合材料制造有限公司，上海晶須復(fù)合材料制造有限公司組建于2003年1月，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力5000噸/年，現(xiàn)生產(chǎn)能力300～500噸/年和湖南岳陽(yáng)生產(chǎn)基地，主要生產(chǎn)鈦酸鉀晶須、其產(chǎn)品的優(yōu)越性質(zhì)量穩(wěn)定，純度高大于98%、PH:7-8。3上海晶須復(fù)合材料制造有限公司生產(chǎn)的產(chǎn)品2003年初，開(kāi)始籌建上海晶須復(fù)合材料制造有限公司，并于當(dāng)年投產(chǎn)。因?yàn)?/p>

8、是自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，對(duì)鈦酸鉀晶須的生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝仍然在不斷改進(jìn)和不斷完善之中。上海晶須復(fù)合材料制造有限公司以六鈦酸鉀晶須為主導(dǎo)產(chǎn)品，輔以生產(chǎn)四鈦酸鉀晶須、八鈦酸鉀晶須和鈦酸晶須以及后續(xù)產(chǎn)品六太酸鈉晶須、三太酸鈉晶須。同時(shí)以特殊加工方法，將鈦酸鉀晶須作成粉末，得到1～3μm左右的六鈦酸鉀粉末、八鈦酸鉀粉末和鈦酸粉末，以滿(mǎn)足不同用戶(hù)的需求。表2是上海晶須復(fù)合材料制造有限公司生產(chǎn)的六鈦酸鉀晶須的性能指標(biāo)。