钛酸钾晶须的制备及应用
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钛酸钾晶须用途简介钛酸钾晶须指的是成分为钛酸钾的一系列针状产品,根据需要,可以是二氧化钛晶须、四钛酸钾晶须、六钛酸钾晶须和八钛酸钾晶须。
而晶须的长短和客户的用途有关,不同的用途需要不同的晶须长度。
实际上,上述几种晶须都有其特定的使用范围,下面分别进行介绍。
一、四钛酸钾晶须四钛酸钾晶须的组成为K2Ti4O9,结构为层状结构,K+离子在层间。
这种结构导致的直接结果是K+离子具有不稳定性,因此,四钛酸钾晶须的主要用途就集中在K+离子的不稳定性上。
也就是说,四钛酸钾晶须中的K+离子具有离子交换性。
根据此特性,一些国家将其用于核废料的处理上,实现了核废料的无放射处理。
另外,国外有用于PTC、燃料电池等的报道。
二、六钛酸钾晶须六钛酸钾晶须的组成为K2Ti6O13,结构为连锁隧道式结构,K+离子居隧道中间。
这种结构导致的直接结果是K+离子具有高的稳定性,也因为这种结构,使六钛酸钾晶须具有高温吸音、化学稳定性、绝缘性、反射红外线、优良的防腐性能等。
其用途分别简介如下:1.隔热材料。
六钛酸钾晶须作为隔热材料主要基于结构隔热、物理隔热、红外线反射三点。
一般隔热材料都是物理隔热,即通过机械形成一定的空隙,达到隔热的目的,传统的石棉即是如此。
但石棉类隔热材料的致命弱点是有毒,能致癌,易灰化、高温收缩、寿命短等,而六钛酸钾晶须既稳定,又无毒无害,使用寿命长,至少10年以上,且可以耐800℃以上的高温,这一点是石棉类隔热材料无法比拟的。
应用领域也从民用产品到航空航天器材,乃至军工产品。
比较典型的有航天发射架、军械、汽车排气管、干燥器、石油化工管道、特定要求温度高的领域等的隔热材料或涂料,是比较理想的石棉替代材料。
2.增强材料。
因为六钛酸钾晶须的机械性能良好,加之长度短,易制作与加工成晶须增强轻金属、热固性或热塑性材料增强材料。
六钛酸钾晶须增强材料的用途较广,现在已经用到收录机、复印机部件,运动器材等。
3.摩擦材料。
六钛酸钾晶须的耐磨擦性能优良,已经用于汽车离合器、制动装置以及其它耐摩擦的场合,使用寿命及疲劳特性上都有明显提高。
高性能增强和导电纤维材料钛酸钾晶须隗学礼赵宽放(中国科学院金属研究所沈阳110016; E-mail: xlwei@)我们研制的钛酸钾晶须是一种新型的针状单晶纤维。
由于它的尺寸十分细小(直径为0.2~1.5 微米,长10~80 微米),结晶十分完整,因而具有十分优良的物理机械性能:高强度、高模量、高的耐热、隔热、电气绝缘性能和优异的红外反射性能,由于它化学性能十分稳定,与塑料复合相容性好,表现出优良的耐摩耗性和润滑性及出色的尺寸稳定性。
同玻纤和碳纤相比,有显微填充好,模塑制品尺寸精度和稳定性好、表面光滑,对设备和模具磨损小等许多显著的优点。
极适合制作精小薄壁形状复杂部件、滑动部件和轻质高强耐热部件等。
近来,我们在钛酸钾晶须的基础上,采用还原法和包覆导电层法制备了高品质导电性的钛酸钾晶须。
这种导电晶须不仅保持了原有钛酸钾晶须的优良物理化学性质,而且晶须还具备了在冷热环境下均匀稳定的导电性、可按需求设计任意适当的电阻值、并可任意着色。
已发展成为现代21世纪的先进复合材料必不可少的高性能增强剂。
它可广泛用于汽车、电子电器、机械、化工、建筑等工业部门。
一、钛酸钾晶须的形貌和主要性能钛酸钾晶须的化学式可用K2O.nTiO2表示,n为1~8。
在工业上有应用价值的是n=2,4,和6,8,即为 2-钛酸钾(K2Ti2O5)、4- 钛酸钾(K2Ti4O9)和 6- 钛酸钾(K2Ti6O13)、8- 钛酸钾(K2Ti8O17)、。
2-和4-钛酸钾为层状结构,显示出化学活性,可应用于阳离子吸附材料及催化剂载体等方面;而6-钛酸钾和8-钛酸钾是隧道结构,化学性能稳定,耐酸、耐碱性能好,可广泛用于工程塑料、摩擦材料及隔热、绝缘材料,应用前景十分广阔。
照片1是6-钛酸钾的扫描电镜形貌特征。
表 1. 钛酸钾晶须的性能钛酸钾晶须扫描电镜形貌二、钛酸钾晶须的主要特点和用途由于钛酸钾晶须具有表1 所列优良的物理和力学性能,因此在实际应用中显示出它许多独特的优点。