鈦酸鉀晶須的研究與發展現狀

崔海寧 劉柯帆（沈陽師范大學化學化工學院，遼寧 沈陽 110034）

鈦酸鉀晶須的研究與發展現狀

崔海寧 劉柯帆（沈陽師范大學化學化工學院，遼寧 沈陽 110034）

鈦酸鉀晶須是目前研究十分深入的一類高分子材料，它所具備的特性，例如耐熱隔熱優良、高度絕緣等，讓它在許多領域得到應用。在此全面介紹了鈦酸鉀晶須，以及它的合成與表面處理技術。除此之外，對于鈦酸鉀晶須目前的發展現狀進行了討論。

鈦酸鉀晶須；材料；合成；表面處理；發展現狀

1 鈦酸鉀晶須介紹與合成方法

在人為設定的環境中，逐漸生長成的直徑極小的高純度纖維材料，以單晶形式存在的高分子材料叫晶須。隨著技術的不斷進步，在當今科技前沿，確實已設計出超過100種的晶須，不過并不是每一類晶須都能夠在工業上實際生產以及在各領域應用，就目前生產技術來說，僅僅有碳化硅,鈦酸鉀等為數不多的晶須能夠實際生產、應用[1]。

鈦酸鉀晶須是目前使用十分頻繁的一種，造價低，并且目前在工業塑料制造，先進設備儀器生產，以及高精尖設備應用等領域使用廣泛，所以鈦酸鉀晶須被認為是最受歡迎晶須之一[2]。

這種晶須屬于高分子類型，外表呈縫衣針樣，它的化學式為K2O.nTiO2，其中n=2、4、6、8[3]。當n取值2、4時，鈦酸鉀結構是層面狀的，鉀離子則處于層與層之間，能夠進行離子交換，因此在離子交換應用領域可產生一定作用。當n取6時，稱為六鈦酸鉀晶須，它的結構是管狀的，鉀離子則分布在管道內部，此結構十分穩固，機械性能優良。而且鈦酸鉀晶須在各領域時可產生不一樣作用，根據導電性能差異差異可分為能導電和不能導電兩種[4]。鈦酸鉀晶須的空間構造對它本身功能能產生影響，若想保持鈦酸鉀晶須的最高強度，具備完整晶體結構是必備的。

2 鈦酸鉀晶須的表面處理

晶須以及基體的表面在混合時會出現分隔界面，此界面具備的特性影響到復合材料的各方面性質，所以在合成時需要形成最好的界面以滿足復合材料性能，而不同偶聯劑和不同晶須則形成不同品質的復合材料，一般來說常用的是硅烷偶聯劑。不僅如此，鈦酸鉀晶須的表面處理和最終生產時的損傷問題同樣需要解決。在生產時，直徑極小的晶須十分容易因為擠壓等問題斷裂，一旦斷裂之后，晶須長度變短對復合材料的增強能力也就大大降低，品質低劣。在表面處理時，為避免晶須受損設備儀器不能運轉太快，根據晶須的含量高低進行混勻速度和時間的改變，從而獲得優良性能復合材料。

3 鈦酸鉀晶須的應用

鈦酸鉀晶須具有許多工業領域所需要材料所具備的性能，能夠高度絕緣、并且耐熱隔熱性能十分優良。而且膨脹系數和塑料比起來相差無幾，復合增強材料的優良品質體現出良好的抗磨能力。在復合塑料、耐磨、隔熱、絕緣材料等方向使用頻繁。

3.1 鈦酸鉀晶須在塑料中的應用

六鈦酸鉀晶須是使用最為廣泛的，因為它直徑細小、能夠均勻廣泛分散在樹脂里面。玻璃纖維直徑大且長，難以在精細的復合材料模具里面均勻分散，在產品中出現纖維欠缺點，使得各方面性能低劣，而且產品的外表粗糙不平，對模具產生損耗作用。

3.2 鈦酸鉀晶須在摩擦材料中的應用

鈦酸鉀晶須能夠增加制造物的耐磨能力，以及使其更加光滑，所以在復合材料設計制造時，采用恰當的滑動附加劑就能制造出更加優良的復合材料。采用玻璃纖維作為添加劑，耐磨損試驗使得添加了玻璃纖維的材料表面變得非常粗糙，而采用鈦酸鉀晶須的復合材料在試驗之后外觀平滑度沒有太大變化，可見晶須其性能十分良好。楊波等在摩擦磨損機制研究的研究中，發現正是鈦酸鉀晶須的細小個頭和晶須形貌使得添加晶須的復合物具有良好的摩擦性能。最終經過實驗驗證，添加鈦酸鉀晶須的材料更加耐磨，表面更加光滑，降低摩擦系數，鈦酸鉀晶須百分含量為8%的材料相對于未添加增強劑的材料的耐磨性能增加了10倍左右，摩擦系數減小三分之一。

3.3 鈦酸鉀晶須在隔熱材料中的應用

鈦酸鉀晶須在1200℃的條件下依然能保持穩定，不斷、反復提供熱能長達12個月依然無其他反常現象出現，而且具備十分小的熱傳導率，可以作為優良的隔熱材料。目前，硅樹脂復合材料中已經添加了此物，可用于耐蝕涂料和絕熱材料，在腐蝕性、高熱環境中能保持穩定。

3.4 鈦酸鉀晶須在濾膜、隔膜中的應用

在工業操作環境變化多端、操作溫度高于一般場合時，有機膜的使用就得到了大大限制，因為有機膜抗牽拉差，而且無法耐熱。在考慮到這種使用問題之后，日本率先將添加了鈦酸鉀晶須的高分子復合材料制成纖薄，滲透壓小，能夠良好親和溶劑的濾膜，這種膜不僅具備有機膜所擁有的優良性能，而且可以在不同于一般場合的環境中使用，鈦酸鉀晶須提高了復合材料的抗牽拉性和耐熱性，可用于需要高溫高壓的場合，例如食品盒以及醫療用具的消毒。

[1]袁建君，方琪，劉智恩.晶須的研究進展[J].材料科學與工程，1996,14(4):1-7.

[2]陳康康，王剛，王來穩.制各工藝對六鈦酸鉀晶須隔熱材料性能的影響[J].耐火材料，2010,44(4):276-279.

[3]胡曉蘭，梁國正.偶聯劑對鈦酸鉀晶須/雙馬來酞亞胺樹脂摩擦磨損性能的影響[fJl.高分子學報，2004(6):844-848

[4]胡恒瑤，古宏晨，程存康，等.六欽酸鉀晶須制備新工藝[J]中國有色金屬學報，2004,14(1):363-368

2017年沈陽師范大學大學生創新創業計劃省級項目（201710166117）

崔海寧，女，遼寧海城人，沈陽師范大學本科生。