CN101631747B - 钛酸钾及其制造方法、以及摩擦材料和树脂组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有新颖的形状、具有摩擦材料中的优异的耐磨损性和树脂组合物中的优异的增强性能的钛酸钾及其制造方法，以及使用该钛酸钾的摩擦材料和树脂组合物。所述钛酸钾是K2TinO(2n+1)(n＝4.0～11.0)所示的钛酸钾，其特征在于：X射线衍射的强度最大的峰(2θ)在11.0°～13.5°的范围内，其半宽度为0.5°以上。

Description

钛酸钾及其制造方法、以及摩擦材料和树脂组合物
技术领域
本发明涉及钛酸钾及其制造方法、以及含有该钛酸钾的摩擦材料和树脂组合物。
背景技术
作为摩擦材料所使用摩擦调节剂，不具有石棉那种致癌性的钛酸钾纤维主要地被广泛用作汽车用制动垫片(brake pad)。含有钛酸钾的摩擦剂的滑动性优异，具有能够发挥良好的制动效果且不损伤制动盘(brake disk)的非常令人满意的优点。
但是，由于钛酸钾纤维具有纤维形状，存在体积大、流动性差、制造时附着于供给路的壁上而堵塞供给路的问题。为了解决这些问题，提出了板状8钛酸钾、板状6钛酸钾和板状4钛酸钾等具有板状形状的钛酸钾(专利文献1和专利文献2等)。
然而，一直寻求能够更进一步改善耐磨损性、特别是高温区域的耐磨损性的摩擦调节剂。
在专利文献3中，提出了一种长径低于5μm的钛酸钾微粒。该钛酸钾微粒在X射线衍射中的衍射强度弱、显示半宽度大的衍射线，表现出充分的耐摩擦磨损特性。
专利文献1：日本特开2001-106526号公报
专利文献2：日本特开2001-253712号公报
专利文献3：日本特开2000-256013号公报
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有新颖的形状、具有摩擦材料中的优异的耐磨损性和树脂组合物中的优异的增强性能的钛酸钾及其制造方法，以及含有该钛酸钾的摩擦材料和树脂组合物。
本发明的钛酸钾是K2TinO(2n+1)(n＝4.0～11.0)所示的钛酸钾，其特征在于：X射线衍射的强度最大的峰(2θ)在11.0°～13.5°的范围内，其半宽度为0.5°以上。
本发明的钛酸钾的X射线衍射的强度最大的峰(2θ)在11.0°～13.5°的范围内，更优选在11.0°～12.5°的范围内。并且，该峰的半宽度为0.5°以上，优选为0.8°以上，更优选为1.0°以上。本发明的钛酸钾与现有的钛酸钾相比，具有X射线衍射的强度最大的峰的半宽度宽的特征。
本发明的钛酸钾通常具有不定形的形状，即，不是纤维状、板状或粒状的形状，而具有不规则的形状。具体而言，优选具有多个突起沿不规则的方向延伸的形状。即，优选具有阿米巴(ameba)状的形状或拼图玩具的组件的形状。
本发明的钛酸钾的平均粒径优选为5～20μm的范围。平均粒径例如可以利用激光衍射式粒度分布测定装置进行测定。
本发明的钛酸钾，优选通过对钛源和钾源的通过机械化学方式的粉碎得到的粉碎混合物进行烧制，得到2钛酸钾，由该2钛酸钾调制制得。进一步具体而言，优选对该2钛酸钾进行酸处理，使钾成分溶出，然后进行烧制而调制得到。该2钛酸钾也与本发明的钛酸钾同样具有上述的不定形的形状。
如下所述，通过机械化学方式的粉碎得到的粉碎混合物，是反应活性高的粉碎混合物，可以认为对这种反应活性高的粉碎混合物进行烧制而制得的2钛酸钾也是反应活性高的物质。在对这种2钛酸钾进行酸处理使钾成分溶出从而得到所期望的钛酸钾的组成后，进行烧制，由此能够得到本发明的钛酸钾。
本发明的钛酸钾的制造方法的特征在于，包括：以机械化学方式粉碎并混合钛源和钾源的工序；对得到的粉碎混合物进行烧制，调制2钛酸钾的工序；和对2钛酸钾进行酸处理，使钾成分溶出，然后进行烧制的工序。
如上所述，以机械化学方式粉碎并混合钛源和钾源而得到的粉碎混合物是反应活性高的粉碎混合物，可以认为对其进行烧制而制得的2钛酸钾也是反应活性高的2钛酸钾。在对这种2钛酸钾进行酸处理使钾成分溶出从而得到作为最终生成物的所期望的钛酸钾的组成后，进行烧制，由此能够制造本发明的钛酸钾。
作为钛源，可以使用含有氧化钛的化合物，具体可以列举氧化钛、金红石型矿石、氢氧化钛湿滤饼、含水二氧化钛等。
作为钾源，可以使用通过加热生成氧化钾的化合物，具体可以列举氧化钾、碳酸钾、氢氧化钾、硝酸钾等。其中，特别优选使用碳酸钾。
作为钛源与钾源的混合比例，以Ti∶K＝1.0∶1.0(摩尔比)为基础，各自可以以5％左右变化。
本发明的制造方法中，作为机械化学方式得粉碎，可以列举提供物理冲击同时进行粉碎的方法。具体可以列举使用振动磨机的粉碎。可以认为：通过进行使用振动磨机的粉碎，由于混合粉体的磨碎所产生的剪切应力，同时发生原子排列的混乱和原子间距离的减小，并引起异种颗粒的接点部分的原子移动，结果得到准稳定相。因此，可以认为能够得到反应活性高的粉碎混合物。
本发明的制造方法中，对如上所述操作得到的粉碎混合物进行烧制，调制2钛酸钾。粉碎混合物的烧制温度优选为650～1000℃的范围，更优选为720～880℃的范围。烧制时间优选为0.5小时～6小时，更优选为3小时～5小时。如果烧制温度过低，有时会生成纤维状的4钛酸钾，难以得到阿米巴状形状的2钛酸钾的单一组成。如果烧制温度过高，有时2钛酸钾的形状会成为柱状，难以得到阿米巴状的形状。另外，如果烧制时间过短，有时会生成纤维状的4钛酸钾，难以得到阿米巴状形状的2钛酸钾的单一组成。如果烧制时间过长，则有时生产效率降低，不适于工业化。
本发明的制造方法中，对如上所述烧制后的2钛酸钾进行酸处理，使钾成分溶出。在制造8钛酸钾(n＝8)以及与其接近组成(n＝7.50～8.49)的钛酸钾的情况下，优选将添加酸后的pH调节为7.5～8.5的范围。另外，在制造6钛酸钾(n＝6)以及与其接近组成(n＝5.50～6.49)的钛酸钾的情况下，优选将添加酸后的pH调节为11.5～12.5的范围。此外，在制造4钛酸钾(n＝4)以及与其接近组成(n＝3.50～4.49)的钛酸钾的情况下，优选将添加酸后的pH调节为13.0～13.5的范围。
作为酸处理所使用的酸，没有特别限定，例如可以使用硫酸、盐酸、硝酸等无机酸，乙酸等有机酸。根据需要，可以并用两种以上的酸。
使钾成分溶出后，通过抽滤等进行过滤，实施脱水处理。脱水处理后，进行烧制，由此能够制得作为最终生成物的本发明的钛酸钾。此时的烧制温度优选为400～700℃，更优选为450～650℃。另外，烧制时间优选为0.5小时～4小时，更优选为0.5小时～1小时。如果烧制温度过低，有时难以形成为目标的X射线衍射图案，晶体结构也难以形成隧道结构。如果烧制温度过高，有时氧化钛析出，难以得到单一组成。另外，如果烧制时间过短，有时难以形成为目标的X射线衍射图案，晶体结构也难以形成隧道结构。如果烧制时间过长，则有时生产效率劣化，不适于工业化。
粉碎混合物的烧制以及酸处理后的2钛酸钾的烧制，可以使用电炉、旋转炉、管式炉、流态化固体烧制炉、隧道窑等各种烧制装置进行。
烧制后，使用颚式粉碎机、钢针研磨机等进行粗粉碎和微粉碎，根据需要进行过筛处理和分级等。
如上所述，根据本发明的制造方法，能够制得本发明的钛酸钾。
本发明的摩擦材料的特征在于，含有本发明的钛酸钾作为摩擦调节剂。其含量优选为1～80重量％的范围。如果本发明的钛酸钾的含量低于1重量％，则有时难以表现出摩擦系数的稳定等作为摩擦调节剂的效果。如果超过80重量％，则有时难以进行垫片成型。
由于本发明的摩擦材料含有本发明的钛酸钾作为摩擦调节剂，能够发挥从低温到高温区域的极其稳定的摩擦磨损特性(耐磨损性、摩擦系数等)。通过含有本发明的钛酸钾能够获得良好的摩擦磨损特性的详细理由尚不清楚，但是可以认为：由于本发明的钛酸钾具有上述那种特定的形状，所以能够获得良好的耐磨损性和摩擦系数。
因此，本发明的摩擦材料例如能够用作汽车、铁路车辆、航空器、各种工业用机械类等所使用的制动部件用材料，例如离合器衬片用材料以及制动衬面(brake lining)、制动垫片等的制动器用材料，能够获得提高制动功能、稳定化、改善耐用寿命的效果。
作为粘接材料，可以使用摩擦材料领域中常用的任意粘接材料，例如可以列举酚醛树脂、甲醛树脂、三聚氰胺树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂、芳香族聚酯树脂、尿素树脂等的热固性树脂，天然橡胶、丁腈橡胶、丁二烯橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶、氯丁二烯橡胶、聚异戊二烯橡胶、丙烯酸橡胶、高苯乙烯橡胶、苯乙烯-丙二烯共聚物等弹性体，聚酰胺树脂、聚苯硫树脂、聚醚树脂、聚酰亚胺树脂、聚醚醚酮树脂、热塑性液晶聚酯树脂等热塑性树脂等的有机粘结材料，氧化铝溶胶、二氧化硅溶胶、硅树脂等无机粘结材料等。粘结材料可以单独使用1种，也可以根据情况并用2种以上具有相溶性的物质。
本发明的摩擦材料可以含有纤维状物。作为纤维状物，可以使用一直以来在该领域中常用的任意物质，例如可以列举芳族聚酰胺纤维等树脂纤维，钢纤维、黄铜纤维等金属纤维，碳纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维、石棉、木质纸浆等。这些纤维状物可以单独使用1种或者2种以上并用。另外，为了提高分散性以及与粘结材料的密接性，可以用氨基硅烷类、环氧硅烷类、乙烯基硅烷类等硅烷类偶联剂、钛酸酯类偶联剂、磷酸酯等对这些纤维状物进行表面处理。
另外，本发明的摩擦材料中，在不损害其优选特性的范围内，可以含有一直以来在该领域中常用的摩擦调节剂。作为该摩擦调节剂，例如可以列举硫化或未硫化的天然或者合成橡胶粉末、槚如树脂粉末、树脂粉末(resin dust)、橡胶粉末等有机物粉末，碳黑、石墨粉末、二硫化钼、硫酸钡、碳酸钙、粘土、云母、滑石、硅藻土、叶蛇纹石、海泡石、蒙脱土、沸石、三钛酸钠、六钛酸钠、六钛酸钾、八钛酸钾等无机质粉末，铜、铝、锌、铁等金属粉末，氧化铝、二氧化硅、氧化铬、氧化钛、氧化铁等氧化物粉末等。这些现有的摩擦调节剂可以单独使用1种，也可以根据需要使用2种以上。
本发明的摩擦材料中还可以含有防锈剂、润滑剂、磨削剂等的1种或者2种以上。
本发明的摩擦材料中的各种成分的配合比例，可以根据使用的粘结材料的种类、根据需要配合的纤维状物、现有的摩擦调节剂以及其他添加剂等的种类、欲得到的摩擦材料所要求的滑动特性和机械特性、其用途等各种条件，从广泛范围中适当选择，通常，相对于全部摩擦材料，含有粘结材料5～60重量％(优选10～40重量％)、摩擦调节剂1～80重量％(优选3～50重量％)、纤维状物60重量％以下(优选1～40重量％)、其它添加剂60重量％以下。
本发明的摩擦材料可以按照公知的摩擦材料的制造方法制造。例如，可以根据需要使纤维状物在粘结材料中分散，然后混合摩擦调节剂和任意地配合的其它成分，或者分别加入混合，将得到的混合物注入模具中，进行加压加热使其粘合成型。
另外，也可以用双螺杆挤出机对粘结材料进行熔融混炼，从侧面加料斗加入摩擦调节剂、任意配合的纤维状物、其它成分的混合物或者分别加入，挤出成型后，机械加工成所期望的形状。
另外，也可以根据需要使纤维状物在粘结材料中分散，连续加入摩擦调节剂以及任意配合的其它成分，得到混合物，使混合物在水等中分散，在漉网上进行渗漉、脱水并抄造成片状，然后在压制机中加压加热，使其粘结成型，对得到的成型体进行适当的切削、研磨加工等，形成所期望的形状。
本发明的树脂组合物的特征在于含有本发明的钛酸钾。通过含有本发明的钛酸钾，能够获得增强性能等。本发明的钛酸钾的含量优选为5～50重量％的范围。如果低于5重量％，则有时通过含有本发明的钛酸钾所获得的效果不够充分。而如果超过50重量％，则有时在树脂中的分散不够充分，难以获得增强性能等的效果。
作为本发明的树脂组合物的树脂，可以使用热塑性树脂和热固性树脂中任意一种。
作为热塑性树脂，可以列举聚乙烯、聚苯乙烯、AS树脂、ABS树脂、聚丙烯、氯乙烯树脂、甲基丙烯酸树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚缩醛、改性聚苯醚、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯硫醚树脂、聚芳酯、聚砜、聚醚砜、聚醚醚酮、聚醚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、液晶聚合物、聚酰亚胺、氟树脂、超高分子量聚乙烯、热塑性弹性体、聚甲基戊烯、生物降解性塑料、聚丙烯腈、纤维素系塑料。
作为热固性树脂，可以列举酚醛树脂、尿素树脂、三聚氰胺树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂、聚氨酯、邻苯二甲酸二烯丙酯树脂、有机硅树脂、醇酸树脂等。
发明效果
通过将本发明的钛酸钾用作摩擦材料中的摩擦调节剂，能够赋予优异的耐磨损性，并且，通过使其含有在树脂组合物中，能够发挥优异的增强性能。
附图说明
图1是表示本发明实施例1中的钛酸钾的扫描电子显微镜照片。
图2是表示本发明实施例1中的钛酸钾的扫描电子显微镜照片。
图3是表示本发明实施例2中的钛酸钾的扫描电子显微镜照片。
图4是表示本发明实施例2中的钛酸钾的扫描电子显微镜照片。
图5是表示振动磨机粉碎混合物的TG曲线的图。
图6是表示利用亨舍尔混合机的混合物的TG曲线的图。
图7是表示本发明实施例1中制得的钛酸钾的X射线衍射图谱的图。
图8是表示本发明实施例2中制得的钛酸钾的X射线衍射图谱的图。
图9是表示本发明实施例3中制得的钛酸钾的X射线衍射图谱的图。
图10是表示本发明实施例4中制得的钛酸钾的X射线衍射图谱的图。
图11是表示本发明比较例1中制得的钛酸钾的X射线衍射图谱的图。
图12是表示本发明比较例2中制得的钛酸钾的X射线衍射图谱的图。
图13是表示本发明比较例3中制得的钛酸钾的X射线衍射图谱的图。
图14是表示本发明比较例4中制得的钛酸钾的X射线衍射图谱的图。
图15是表示盘式制动片(Disc Pad)A～E的盘温度与磨损率的关系的图。
图16是表示盘式制动片A～E的盘温度与摩损系数的关系的图。
图17是表示本发明实施例3中的钛酸钾的扫描电子显微镜照片。
图18是表示本发明实施例3中的钛酸钾的扫描电子显微镜照片。
图19是表示本发明实施例4中的钛酸钾的扫描电子显微镜照片。
图20是表示本发明实施例4中的钛酸钾的扫描电子显微镜照片。
图21是表示本发明比较例1中的钛酸钾的扫描电子显微镜照片。
图22是表示本发明比较例1中的钛酸钾的扫描电子显微镜照片。
图23是表示本发明比较例2中的钛酸钾的扫描电子显微镜照片。
图24是表示本发明比较例2中的钛酸钾的扫描电子显微镜照片。
图25是表示本发明实施例中调制的2钛酸钾的扫描电子显微镜照片。
图26是表示本发明实施例中调制的2钛酸钾的扫描电子显微镜照片。
具体实施方式
下面，利用具体的实施例说明本发明，但本发明并不限定于以下的实施例。
(实施例1)
[粉碎混合物的调制]
用亨舍尔混合机混合氧化钛418.94g和碳酸钾377.05g，用振动磨机对得到的混合物进行粉碎，同时混合0.5小时。
图5是表示得到的粉碎混合物的TG曲线的图。作为比较，调制仅用亨舍尔混合机混合的混合物，将其TG曲线示于图6。
根据图5和图6的比较可知，用振动磨机以机械化学方式粉碎并混合得到的粉碎混合物，与用亨舍尔混合机混合得到的混合物相比，在较低的温度下开始重量减少。由此可以认为，以机械化学方式粉碎并混合得到的粉碎混合物的反应活性得到提高。
[2钛酸钾的调制]
将如上所述操作得到的粉碎混合物50g填充于坩埚中，用电炉在780℃烧制4小时。通过X射线衍射，确认制得的生成物为K2Ti2O5。
[酸处理和烧制]
使用制得的2钛酸钾(K2Ti2O5)，调制15重量％的浆料500ml，向其中添加70重量％的H2SO4水溶液12.4g，搅拌1小时，pH调节至8。对该浆料进行过滤分离，并进行干燥，用电炉在600℃烧制1小时。
用锤式粉碎机将得到的烧制物粉碎，制得钛酸钾28.92g。
使用扫描电子显微镜(SEM)观察制得的钛酸钾，图1和图2是表示制得的钛酸钾的扫描电子显微镜照片。
由图1和图2可知，制得的钛酸钾具有不定形的形状，具有多个突起沿不规则的方向延伸的形状。换言之，具有阿米巴状的形状或拼图玩具组件的形状。
图25和图26是作为原料的2钛酸钾的SEM照片。该2钛酸钾也同样具有阿米巴状的形状或拼图玩具组件的形状。
通过荧光X射线分析确认制得的钛酸钾，可知其为具有K2Ti7.9O16.8组成的钛酸钾。
图7是表示制得的钛酸钾(本发明的7.9钛酸钾)的X射线衍射图谱的图。图7中也一并表示纤维状8钛酸钾(现有的8钛酸钾)的X射线衍射图谱。
如图7所示，在12.12°的位置具有强度最大的峰，该峰的半宽度为3.247°。其中，使用X射线衍射装置(株式会社理学生产，RINT2000)，进行X射线衍射的测定，平滑化采用加权平均法，本底除去采用Sonnevlt-Visser法处理后，进行寻峰，求得半宽度。
而在纤维状8钛酸钾的X射线衍射图谱中，在11.335°具有强度最大的峰，其半宽度为0.235°。
因此，本实施例的钛酸钾在与纤维状8钛酸钾不同的位置存在强度最大的峰，其半宽度也比现有的纤维状8钛酸钾大。
本实施例的钛酸钾的平均粒径(中值粒径)为11.0μm。
另外，如图1和图2所示，本实施例的钛酸钾具有阿米巴状的形状，具有与现有的纤维状、板状、粒状的8钛酸钾明显不同的形状。
(实施例2)
使用与实施例1同样操作调制的2钛酸钾(K2Ti2O5)，调制15重量％的浆料500ml，向其中添加70重量％的H2SO4水溶液10.4g，搅拌1小时，pH调节至12。对该水性浆料进行过滤分离，并进行干燥，用电炉在600℃烧制1小时。用锤式粉碎机对得到的烧制物进行粉碎，制得钛酸钾29.88g。
通过荧光X射线分析确认制得的钛酸钾，具有K2Ti6.1O13.2的组成。
图8是表示制得的钛酸钾(本发明的6.1钛酸钾)的X射线衍射图谱的图。在图8中也一并表示纤维状6钛酸钾(现有的6钛酸钾)的X射线衍射图谱。如图8所示，本实施例的钛酸钾在11.58°存在强度最大的峰，其半宽度为1.388°。而现有的纤维状6钛酸钾在11.484°存在强度最大的峰，其半宽度为0.188°。
图3和图4是本实施例的钛酸钾的SEM照片。
其中，本实施例的钛酸钾的平均粒径(中值粒径)为13.2μm。
(实施例3)
使用与实施例1同样操作调制的2钛酸钾(K2Ti2O5)，调制3重量％的浆料500ml，搅拌1小时，pH调节至12.8。然后，在过滤分离后进行干燥，用电炉在600℃烧制1小时。用锤式粉碎机对得到的烧制物进行粉碎，制得钛酸钾30.86g。
通过荧光X射线分析确认制得的钛酸钾，具有K2Ti4.8O10.6的组成。
图9是表示制得的钛酸钾(本发明的4.8钛酸钾)的X射线衍射图谱的图。图8中也一并表示2钛酸钾(现有的2钛酸钾)的X射线衍射图谱。如图9所示，本实施例的钛酸钾在11.38°存在强度最大的峰，其半宽度为1.082°。而2钛酸钾在13.58°存在强度最大的峰，其半宽度为0.212°。
图17和图18是本实施例的钛酸钾的SEM照片。
并且，本实施例的钛酸钾的平均粒径(中值粒径)为12.2μm。
实施例4
使用与实施例1同样操作调制的2钛酸钾(K2Ti2O5)，调制15重量％的浆料500ml，向其中添加70重量％的H2SO4水溶液14.0g，搅拌1小时，pH调节至6。对该水性浆料进行过滤分离，并进行干燥，用电炉在600℃烧制1小时。用锤式粉碎机对得到的烧制物进行粉碎，制得钛酸钾28.02g。
通过荧光X射线分析确认制得的钛酸钾，具有K2Ti10.9O22.8的组成。
图10是表示制得的钛酸钾(本发明的10.9钛酸钾)的X射线衍射图谱的图。在图10中也一并表示氧化钛(现有的氧化钛)的X射线衍射图谱。如图10所示，本实施例的钛酸钾在11.42°存在强度最大的峰，其半宽度为1.106°。而氧化钛在25.30°存在强度最大的峰，其半宽度为0.165°。
图19和图20是本实施例的钛酸钾的SEM照片。
其中，本实施例的钛酸钾的平均粒径(中值粒径)为11.5μm。
(比较例1)
使用与实施例1同样操作调制的2钛酸钾(K2Ti2O5)，调制10重量％的浆料500ml，搅拌1小时，pH调节至13.4。然后，对该水性浆料进行过滤分离，并进行干燥，用电炉在600℃烧制1小时。用锤式粉碎机对得到的烧制物进行粉碎，制得钛酸钾32.39g。
通过荧光X射线分析确认制得的钛酸钾，具有K2Ti3.63O8.26的组成。
图11是表示制得的钛酸钾(3.6钛酸钾)的X射线衍射图谱的图。在图11中也一并表示2钛酸钾(现有的2钛酸钾)的X射线衍射图谱。如图11所示，本比较例的钛酸钾在11.28°存在强度最大的峰，其半宽度为0.941°。
图21和图22是本比较例的钛酸钾的SEM照片。
其中，本比较例的钛酸钾的平均粒径(中值粒径)为13.7μm。
(比较例2)
使用与实施例1同样操作调制的2钛酸钾(K2Ti2O5)，调制15重量％的浆料500ml，向其中添加70重量％的H2SO4水溶液15.0g，搅拌1小时，pH调节至5.5。对该水性浆料进行过滤分离，并进行干燥，用电炉在600℃烧制1小时。用锤式粉碎机对得到的烧制物进行粉碎，制得钛酸钾27.44g。
通过荧光X射线分析确认制得的钛酸钾，具有K2Ti15.4O31.7的组成。
图12是表示制得的钛酸钾(15钛酸钾)的X射线衍射图谱的图。在图12也一并表示氧化钛(现有的氧化钛)的X射线衍射图谱。如图12所示，本比较例的钛酸钾在11.68°存在宽峰，其半宽度为1.106°。
图23和图24是本比较例的钛酸钾的SEM照片。
其中，本比较例的钛酸钾的平均粒径(中值粒径)为11.5μm。
(比较例3)
在茄形烧瓶中混合氧化钛26.32g、碳酸钾23.68g和去离子水100g，用蒸发器浓缩干燥固化，得到混合物，将该混合物50g填充在坩埚中，用电炉在780℃烧制4小时。
在图13中表示制得的生成物的X射线衍射图谱。
如图13所示，制得的生成物(湿式混合)是K2Ti2O5与纤维状4钛酸钾的混合物。在图13中也一并表示纤维状4钛酸钾(现有的4钛酸钾)的X射线衍射图谱。
(比较例4)
用亨舍尔混合机混合氧化钛542.00g、碳酸钾216.80g和碳酸锂41.20g，将该混合物50g填充在坩埚中，用电炉在920℃烧制4小时。通过X射线衍射确认，制得的生成物为K0.8Li0.27Ti1.73O3.9。
使用制得的K0.8Li0.27Ti1.73O3.9，调制15重量％的浆料500ml，向其中添加70重量％H2SO4水溶液37g，搅拌2小时。对该水性浆料进行过滤分离、水洗，并进行干燥，制得H0.97Ti1.73O3.95。
将制得的H0.97Ti1.73O3.95调制为15重量％的浆料，添加85重量％的KOH水溶液16.7g，搅拌4小时，对该水性浆料进行过滤分离、水洗，并进行干燥，用电炉在600℃烧制1小时。
用锤式粉碎机对得到的烧制物进行粉碎，制得板状钛酸钾26.6g。
通过荧光X射线分析确认制得的板状钛酸钾，为K2Ti8.1O17.2。另外，平均粒径(中值粒径)为3.2μm。
图14表示制得的板状钛酸钾的X射线衍射图谱。
将实施例1～4和比较例1～4中用于得到原料混合物的混合方式、K2TinO(2n+1)中的n值、平均粒径和颗粒形状表示于表1。
[表1]
Figure G2008800079389D00121
*1：K2TinO(2n+1)中的n值
另外，将实施例1～4、比较例1～2以及纤维状4钛酸钾、纤维状6钛酸钾和纤维状8钛酸钾的X射线衍射图谱中的强度最大的峰的位置和半宽度表示于表2。
[表2]
Figure G2008800079389D00131
*1：K2TinO(2n+1)中的n值
由表2所示的结果可知，本发明的钛酸钾的X射线衍射的强度最大的峰(2θ)在11.0°～13.5°的范围内，其半宽度为0.5°以上。
<作为摩擦材料中的摩擦调节剂的研究>
其中，以下所示的“份”为“重量份”。
(应用例1)(8钛酸钾)
混合实施例1中制得的K2Ti7.9O16.8的阿米巴状钛酸钾20份、芳族聚酰胺纤维10份、酚醛树脂20份、硫酸钡50份，在25MPa的压力下进行1分钟的预成型。然后，在20MPa的压力、170℃的温度下，进行利用模具的粘结成型5分钟。接着，在180℃进行3小时热处理。从模具中取出成型物，进行研磨加工，制得盘式制动片A(JIS D 4411试验片)。
(应用例2)(6钛酸钾)
混合实施例2中制得的K2Ti6.1O13.2的阿米巴状钛酸钾20份、芳族聚酰胺纤维10份、酚醛树脂20份、硫酸钡50份，在25MPa的压力下进行1分钟的预成型。然后，在20MPa的压力、170℃的温度下，进行利用模具的粘结成型5分钟。接着，在180℃进行3小时热处理。从模具中取出成型物，进行研磨加工，制得盘式制动片B(JIS D 4411试验片)。
(应用例3)(5钛酸钾)
混合实施例3中制得的K2Ti4.8O10.6的阿米巴状钛酸钾20份、芳族聚酰胺纤维10份、酚醛树脂20份、硫酸钡50份，在25MPa的压力下进行1分钟的预成型。然后，在20MPa的压力、170℃的温度下，进行利用模具的粘结成型5分钟。接着，在180℃进行3小时热处理。从模具中取出成型物，进行研磨加工，制得盘式制动片C(JIS D 4411试验片)。
(应用例4)(11钛酸钾)
混合实施例4中制得的K2Ti10.9O22.8的阿米巴状钛酸钾20份、芳族聚酰胺纤维10份、酚醛树脂20份、硫酸钡50份，在25MPa的压力下进行1分钟的预成型。然后，在20MPa的压力、170℃的温度下，进行利用模具的粘结成型5分钟。接着，在180℃进行3小时热处理。从模具中取出成型物，进行研磨加工，制得制动垫片D(JIS D 4411试验片)。
(比较应用例1)
混合比较例4中制得的K2Ti8.1O17.2的板状钛酸钾20份、芳香族聚酰胺纤维10份、酚醛树脂20份、硫酸钡50份，在25MPa的压力下进行1分钟的预成型。然后，在20MPa的压力、170℃的温度下，进行利用模具的粘结成型5分钟。接着，在180℃进行3小时热处理。从模具中取出成型物，进行研磨加工，制得盘式制动片E(JIS D 4411试验片)。
(试验例1)(摩擦材料-摩擦磨损试验)
对应用例1～4和比较应用例1中制得的盘式制动片A、B、C、D和E，基于JIS D 4411“汽车用制动衬面(brake lining)”的规定，进行低速式摩擦磨损试验(盘摩擦面：FC25灰铸铁，表面压力：0.98MPa，摩擦速度7m/sec)，测定磨损率(cm3/kgm)和摩擦系数(μ)。将结果示于图15和图16。
由图15和图16可知，使用本发明的阿米巴状钛酸钾制得的盘式制动片A、B、C和D，与使用板状钛酸钾制得的制动垫片E相比，磨损率小，耐磨损性优异。
<作为树脂组合物的增强材料的研究>
其中，以下所示的“份”为“重量份”。
(应用例5)
使用60mm单螺杆挤出机，将实施例1中制得的K2Ti7.9O16.8的阿米巴状钛酸钾30份、PPS树脂50份、聚四氟乙烯10份、硫酸钾10份制成粒料，在成型温度340℃、注射压力(一次压力)1200kgf/cm2、保压(二次压力)500kgf/cm2、注射-保压时间20秒的条件下，对得到的粒料进行注射成型，由此制得磨损试验片(外径25.6mm、内径20mm、高度15mm的中空圆筒)。
(比较应用例2)
使用60mm单螺杆挤出机，将6钛酸钾纤维(截面直径0.3～1μm，纵横比10)30份、PPS树脂50份、聚四氟乙烯10份、硫酸钾10份制成粒料，在成型温度340℃、注射压力(一次压力)1200kgf/cm2、保压(二次压力)500kgf/cm2、注射-保压时间20秒的条件下，对得到的粒料进行注射成型，由此制得磨损试验片(外径25.6mm、内径20mm、高度15mm的中空圆筒)。
(试验例2)(树脂组合物-摩擦磨损试验)
对应用例5和比较应用例2中得到的磨损试验片施行铃木式摩擦磨损试验(负荷：10kgf/cm2、圆周速度：30cm/sec，行程：10km)，求得摩擦系数、比磨损量(mm3/kgf·km)、对方材料的比磨损量(mm3/kgf·km)，将结果示于表3。
[表3]
Figure G2008800079389D00151
由表3可知，使用本发明的阿米巴状钛酸钾制得的试验片，与使用现有的6钛酸钾纤维制得的试验片相比，比磨损量小，并且对方材料(碳素钢，S45C)无比磨损量。
(试验例3)(树脂组合物-拉伸试验)
此外，在与应用例5和比较应用例2中相同的条件下，进行注射成型，制得拉伸强度：JIS K 7113以及摆锤式冲击值：JIS K 7110的各试验的试样，测得各值。
[表4]
Figure G2008800079389D00161
由表4可知，使用本发明的阿米巴状钛酸钾制得的试验片，其摆锤式冲击值大。

Claims (9)

1.一种钛酸钾，其为K2TinO(2n+1)所示的钛酸钾，其特征在于：
X射线衍射的强度最大的峰2θ在11.0°～13.5°的范围内，其半宽度为0.5°以上，
其中，n＝4.0～11.0，
并且，所述钛酸钾具有多个突起沿不规则的方向延伸的不定形的形状，
所述钛酸钾的平均粒径为5～20μm的范围。
2.如权利要求1所述的钛酸钾，其特征在于：
具有阿米巴状的形状。
3.如权利要求1或2所述的钛酸钾，其特征在于：
对钛源和钾源的通过机械化学方式的粉碎得到的粉碎混合物进行烧制，得到2钛酸钾，由该2钛酸钾调制制得。
4.一种钛酸钾的制造方法，用于制造权利要求1或权利要求2所述的钛酸钾，该制造方法的特征在于，包括：
以机械化学方式粉碎并混合钛源和钾源的工序；
对粉碎混合物进行烧制，调制2钛酸钾的工序；和
对2钛酸钾进行酸处理，使钾成分溶出，然后进行烧制的工序。
5.如权利要求4所述的钛酸钾的制造方法，其特征在于：
所述机械化学方式的粉碎是使用振动磨机的粉碎。
6.如权利要求4或5所述的钛酸钾的制造方法，其特征在于：
粉碎混合物的烧制温度为650～1000℃的范围。
7.如权利要求4或5所述的钛酸钾的制造方法，其特征在于：
酸处理后的2钛酸钾的烧制温度为400～700℃的范围。
8.一种摩擦材料，其特征在于：
作为摩擦调节剂，含有权利要求1～3中任一项所述的钛酸钾或使用权利要求4～7中任一项所述的方法制得的钛酸钾。
9.一种树脂组合物，其特征在于：
含有权利要求1～3中任一项所述的钛酸钾或使用权利要求4～7中任一项所述的方法制得的钛酸钾。
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