钛酸钾晶须的研究与发展现状

崔海宁 刘柯帆（沈阳师范大学化学化工学院，辽宁 沈阳 110034）

钛酸钾晶须的研究与发展现状

崔海宁 刘柯帆（沈阳师范大学化学化工学院，辽宁 沈阳 110034）

钛酸钾晶须是目前研究十分深入的一类高分子材料，它所具备的特性，例如耐热隔热优良、高度绝缘等，让它在许多领域得到应用。在此全面介绍了钛酸钾晶须，以及它的合成与表面处理技术。除此之外，对于钛酸钾晶须目前的发展现状进行了讨论。

钛酸钾晶须；材料；合成；表面处理；发展现状

1 钛酸钾晶须介绍与合成方法

在人为设定的环境中，逐渐生长成的直径极小的高纯度纤维材料，以单晶形式存在的高分子材料叫晶须。随着技术的不断进步，在当今科技前沿，确实已设计出超过100种的晶须，不过并不是每一类晶须都能够在工业上实际生产以及在各领域应用，就目前生产技术来说，仅仅有碳化硅,钛酸钾等为数不多的晶须能够实际生产、应用[1]。

钛酸钾晶须是目前使用十分频繁的一种，造价低，并且目前在工业塑料制造，先进设备仪器生产，以及高精尖设备应用等领域使用广泛，所以钛酸钾晶须被认为是最受欢迎晶须之一[2]。

这种晶须属于高分子类型，外表呈缝衣针样，它的化学式为K2O.nTiO2，其中n=2、4、6、8[3]。当n取值2、4时，钛酸钾结构是层面状的，钾离子则处于层与层之间，能够进行离子交换，因此在离子交换应用领域可产生一定作用。当n取6时，称为六钛酸钾晶须，它的结构是管状的，钾离子则分布在管道内部，此结构十分稳固，机械性能优良。而且钛酸钾晶须在各领域时可产生不一样作用，根据导电性能差异差异可分为能导电和不能导电两种[4]。钛酸钾晶须的空间构造对它本身功能能产生影响，若想保持钛酸钾晶须的最高强度，具备完整晶体结构是必备的。

2 钛酸钾晶须的表面处理

晶须以及基体的表面在混合时会出现分隔界面，此界面具备的特性影响到复合材料的各方面性质，所以在合成时需要形成最好的界面以满足复合材料性能，而不同偶联剂和不同晶须则形成不同品质的复合材料，一般来说常用的是硅烷偶联剂。不仅如此，钛酸钾晶须的表面处理和最终生产时的损伤问题同样需要解决。在生产时，直径极小的晶须十分容易因为挤压等问题断裂，一旦断裂之后，晶须长度变短对复合材料的增强能力也就大大降低，品质低劣。在表面处理时，为避免晶须受损设备仪器不能运转太快，根据晶须的含量高低进行混匀速度和时间的改变，从而获得优良性能复合材料。

3 钛酸钾晶须的应用

钛酸钾晶须具有许多工业领域所需要材料所具备的性能，能够高度绝缘、并且耐热隔热性能十分优良。而且膨胀系数和塑料比起来相差无几，复合增强材料的优良品质体现出良好的抗磨能力。在复合塑料、耐磨、隔热、绝缘材料等方向使用频繁。

3.1 钛酸钾晶须在塑料中的应用

六钛酸钾晶须是使用最为广泛的，因为它直径细小、能够均匀广泛分散在树脂里面。玻璃纤维直径大且长，难以在精细的复合材料模具里面均匀分散，在产品中出现纤维欠缺点，使得各方面性能低劣，而且产品的外表粗糙不平，对模具产生损耗作用。

3.2 钛酸钾晶须在摩擦材料中的应用

钛酸钾晶须能够增加制造物的耐磨能力，以及使其更加光滑，所以在复合材料设计制造时，采用恰当的滑动附加剂就能制造出更加优良的复合材料。采用玻璃纤维作为添加剂，耐磨损试验使得添加了玻璃纤维的材料表面变得非常粗糙，而采用钛酸钾晶须的复合材料在试验之后外观平滑度没有太大变化，可见晶须其性能十分良好。杨波等在摩擦磨损机制研究的研究中，发现正是钛酸钾晶须的细小个头和晶须形貌使得添加晶须的复合物具有良好的摩擦性能。最终经过实验验证，添加钛酸钾晶须的材料更加耐磨，表面更加光滑，降低摩擦系数，钛酸钾晶须百分含量为8%的材料相对于未添加增强剂的材料的耐磨性能增加了10倍左右，摩擦系数减小三分之一。

3.3 钛酸钾晶须在隔热材料中的应用

钛酸钾晶须在1200℃的条件下依然能保持稳定，不断、反复提供热能长达12个月依然无其他反常现象出现，而且具备十分小的热传导率，可以作为优良的隔热材料。目前，硅树脂复合材料中已经添加了此物，可用于耐蚀涂料和绝热材料，在腐蚀性、高热环境中能保持稳定。

3.4 钛酸钾晶须在滤膜、隔膜中的应用

在工业操作环境变化多端、操作温度高于一般场合时，有机膜的使用就得到了大大限制，因为有机膜抗牵拉差，而且无法耐热。在考虑到这种使用问题之后，日本率先将添加了钛酸钾晶须的高分子复合材料制成纤薄，渗透压小，能够良好亲和溶剂的滤膜，这种膜不仅具备有机膜所拥有的优良性能，而且可以在不同于一般场合的环境中使用，钛酸钾晶须提高了复合材料的抗牵拉性和耐热性，可用于需要高温高压的场合，例如食品盒以及医疗用具的消毒。

[1]袁建君，方琪，刘智恩.晶须的研究进展[J].材料科学与工程，1996,14(4):1-7.

[2]陈康康，王刚，王来稳.制各工艺对六钛酸钾晶须隔热材料性能的影响[J].耐火材料，2010,44(4):276-279.

[3]胡晓兰，梁国正.偶联剂对钛酸钾晶须/双马来酞亚胺树脂摩擦磨损性能的影响[fJl.高分子学报，2004(6):844-848

[4]胡恒瑶，古宏晨，程存康，等.六钦酸钾晶须制备新工艺[J]中国有色金属学报，2004,14(1):363-368

2017年沈阳师范大学大学生创新创业计划省级项目（201710166117）

崔海宁，女，辽宁海城人，沈阳师范大学本科生。