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1、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: )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0.21.5 微米，长 1080 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
2、。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18。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
3、（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. 钛酸钾晶须的性能特 征数 值化 学 式K2Ti6O13（六钛酸钾）外 观白色粉体状扫描电镜形貌针状晶体尺 寸平均直径 0.21.5m平均长度 10 80m耐热温度1200（在空气中）熔 点高于1300堆积密度约 0.3 g/cm3真密度约3.3 g/cm3莫氏硬度4拉伸强度7000MPa (计算值)弹性模量2
4、80GPa (计算值)比电阻3.31015cm水分含量504.02.41004.0弯曲强度 (MPa)981721201815816885178弯曲模量(MPa)240098002800840040001550023009100缺口冲击强度(Kgf.cm/cm)4.04.54.44.54.72.03.04.2变形温度 (18.5kgf/cm2)941529023520025056190线胀系数(10-5/)103.08.02.56.01.78.02.8成形收缩率()2.40.51.90.60.32.00.5表8. 钛酸钾晶须增强工程塑料的主要应用基体树脂增强复合材料代表应用实例POM齿轮，微型
5、马达齿轮，磁带录音机部件酚醛树脂汽车刹车片，摩擦材料PBT开关，连接器，马达部件，继电器，凸轮，插头尼龙66汽车离合器分离轴承衬套，凸轮，齿轮，线圈绕线管，滑轮尼龙6工业用拉锁，绕线管，按钮，轴承，齿轮特殊尼龙滑动部件，消音齿轮，超薄部件，体育运动用品改性PPE复印机部件，打印机部件，薄形部件PPS复印机部件，滑动部件，汽车部件ABS复印机部件，电镀部件，手表部件，按钮PVC装饰带，包覆PP音响部件，真空成形部件，汽车部件等2.作耐摩耗材料：由于钛酸钾晶须具有优良的耐磨耗性能，摩擦性能好，耐热性能好，而且硬度适中，现正代替石棉在轻型汽车的刹车片、盘式衬垫和离合器衬片等方面已获得应用。3.作涂料用原材料：钛酸钾晶须由于其隐蔽力强，对红外线反射力高，可作为造纸用有效白色颜料和耐热材料使用。在国外，它正作为涂料原材料开发着红外线反射涂料与耐热隔热涂料。4.隔热材料：钛酸钾晶须有1200的耐热性，同时红外线反射率高，在高温下热传导率低，作隔热材料十分优越。5.隔
