CN112607768B - 一种硅灰石表面涂覆钛酸钾的方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种硅灰石表面涂覆钛酸钾的方法，依次包括如下步骤：S1将硅灰石与去离子水按重量比1:5～15加入到搅拌罐中，加入酸调节pH值至3～8之间，经过压滤、水洗、干燥、分级后得到中间过渡体；S2将含钛原料、含钾原料以及所述中间过渡体按重量比0.5～5:1：1～10的比例称量混合，经球磨机粉碎混合，将混合后的物料转入600～1200℃的高温炉中，煅烧4～8小时，然后以150～200℃/h的降温速率降至室温，经过分级后成为产品，即表面涂覆钛酸钾的硅灰石。本发明在硅灰石表面生长出钛酸钾，形成表面涂覆钛酸钾的硅灰石，可以获得与钛酸钾相近的性能，而制造成本较低。

Description

一种硅灰石表面涂覆钛酸钾的方法

技术领域

本发明涉及新型结构的钛酸钾技术领域，特别涉及一种硅灰石表面涂覆钛酸钾的方法。

背景技术

钛酸钾是指化学式为K2O·nTiO2(n＝4、6、8)，经转靶X-射线粉末衍射仪测试为结晶态的物质。其中，n＝4时称之为四钛酸钾，n＝6时称之为六钛酸钾，n＝8时称之为八钛酸钾。n的不同，钛酸钾具有不同的结构和特性，用于不同的领域。四钛酸钾具有离子交换能力和高的化学特性，主要用于离子交换剂，核废料处理等前驱体；六钛酸钾和八钛酸钾结构类似，力学性能高，化学稳定性、耐热隔热性、耐磨性很好，性价比大，比表面积极大，主要用于复合材料的增强，改性工程塑料，增强陶瓷、金属、摩擦材料，还可用于隔热耐热材料、催化剂载体，热喷涂及红外线反射涂料。

钛酸钾摩擦材料是用作主要控制摩擦材料性能的摩擦控制剂，近年来有了较大的发展。由于含石棉的摩擦材料耐热性及摩擦磨损性能不佳，特别是在高温区耐磨性显著下降，引起刹车热衰退现象发生。加之众所周知石棉是致癌物质，易产生粉尘影响环保和人体健康，使用日益受到限制。在此情况下，迫切需要开发石棉的替代品。针对这一要求，已经提出摩擦材料使用无毒性钛酸钾晶须作为摩擦控制剂，并已主要广泛应用于汽车刹车片。

硅灰石是一种三斜晶系，细板状晶体，集合体呈放射状或纤维状。颜色呈白色，有时带浅灰、浅红色调。玻璃光泽，解理面呈珍珠光泽。硬度4.5～5.5,密度2.75～3.10g/cm3。硅灰石是一种无机针状矿物，其特点无毒、耐化学腐蚀、热稳定性及尺寸稳定良好，有玻璃和珍珠光泽，低吸水率和吸油值，力学性能及电性能优良以及具有一定补强作用。硅灰石产品，纤维长而易分离，含铁量低，白度高。该产品主要用作高聚物基复合材料的增强填料。如塑料、橡胶、陶瓷、涂料、建材等行业。

由于钛酸钾的原料价格较高，钛酸钾成品的价格也因此较高，很多汽车刹车片厂家无法大量使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硅灰石表面涂覆钛酸钾的方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案。

本申请实施例公开了一种硅灰石表面涂覆钛酸钾的方法，依次包括如下步骤：

S1将硅灰石与去离子水按重量比1:5～15加入到搅拌罐中，加入酸调节pH值至3～8之间，经过压滤、水洗、干燥、分级后得到中间过渡体；

S2将含钛原料、含钾原料以及所述中间过渡体按重量比0.5～5:1：1～10的比例称量混合，经球磨机粉碎混合，将混合后的物料转入600～1200℃的高温炉中，煅烧4～8小时，然后以150～200℃/h的降温速率降至室温，经过分级后成为产品，即表面涂覆钛酸钾的硅灰石。

优选的，在上述硅灰石表面涂覆钛酸钾的方法中，所述硅灰石平均粒径为1～30μm，长径比为1～30。

优选的，在上述硅灰石表面涂覆钛酸钾的方法中，所述含钛原料为金红石型氧化钛、锐钛型氧化钛、板钛型氧化钛或偏钛酸中的一种或几种。

优选的，在上述硅灰石表面涂覆钛酸钾的方法中，所述含钾原料为氢氧化钾、碳酸钾、碳酸氢钾、硝酸钾、硫酸钾或氯化钾中的一种或几种。

优选的，在上述硅灰石表面涂覆钛酸钾的方法中，硅灰石表面涂覆的钛酸钾为二钛酸钾、四钛酸、六钛酸钾或八钛酸钾中的一种或几种。

本发明在硅灰石表面生长出钛酸钾，形成表面涂覆钛酸钾的硅灰石，可以获得与钛酸钾相近的性能，而制造成本较低。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1所示为本发明具体实施例1中得到产品的SEM照片；

图2所示为本发明具体实施例2中得到产品的SEM照片；

图3所示为本发明具体实施例1中得到产品的XRD图谱；

图4所示为本发明具体实施例2中得到产品的XRD图谱。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

将硅灰石(粒径10μm、长径比15)与去离子水按重量比1:9的比例加入到搅拌罐中，加入酸调节pH值至5，经过压滤、水洗、干燥、分级后得到中间过渡体。

将含钛原料(含钛原料为含量98％以上的金红石型氧化钛与含量98％以上的锐钛型氧化钛与偏钛酸的混合物，其中金红石型氧化钛：锐钛型氧化钛：偏钛酸的重量比＝1.5:1:1)、含钾原料(含钾原料为碳酸钾与硫酸钾与氯化钾的混合物，其中碳酸钾：硫酸钾：氯化钾＝3:1:2)和中间过渡体按照重量比4:1：5的比例进行混合，然后经过球磨机粉碎混合。将混合原料转入900℃的高温炉中，煅烧6小时，然后以150℃/h的降温速率降至室温，经过分级后成为产品，即表面涂覆钛酸钾的硅灰石，平均粒径大小为13微米。

实施例2

将硅灰石(粒径5μm、长径比15)与去离子水按重量比1:9的比例加入到搅拌罐中，加入酸调节pH值至5之间，经过压滤、水洗、干燥、分级后得到中间过渡体。

将含钛原料(含钛原料为含量98％以的金红石型氧化钛与含量98％以上的锐钛型氧化钛与偏钛酸的混合物，其中金红石型氧化钛：锐钛型氧化钛：偏钛酸的重量比＝1.5:1:1)、含钾原料(含钾原料为碳酸钾与硫酸钾与氯化钾的混合物，其中碳酸钾：硫酸钾：氯化钾＝3:1:2)和中间过渡体按照重量比4:1：3的比例进行混合，然后经过球磨机粉碎混合。将混合原料转入900℃的高温炉中，煅烧6小时，然后以150℃/h的降温速率降至室温，经过分级后成为产品，即表面涂覆钛酸钾的硅灰石，平均粒径大小为8微米。

图1与2分别为实施例1与2的SEM照片，图3与4分别为实施例1与2的XRD图谱，可以清楚的看出硅灰石与钛酸钾的特征峰。硅灰石经过酸洗后，表面更加容易生长钛酸钾，产出的表面涂覆钛酸钾的硅灰石，其物理性能均与钛酸钾产品相近，制造成本下降30～50％，在刹车片中同等替代时，也可保持80％的性能

本实施方式只是对本专利的示例性说明而并不限定它的保护范围，本领域人员还可以对其进行局部改变，只要没有超出本专利的精神实质，都视为对本专利的等同替换，都在本专利的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种硅灰石表面涂覆钛酸钾的方法，其特征在于，依次包括如下步骤：

S1将硅灰石与去离子水按重量比1:5～15加入到搅拌罐中，加入酸调节pH值至3～8之间，经过压滤、水洗、干燥、分级后得到中间过渡体；

S2将含钛原料、含钾原料以及所述中间过渡体按重量比0.5～5:1：1～10的比例称量混合，经球磨机粉碎混合，将混合后的物料转入600～1200℃的高温炉中，煅烧4～8小时，然后以150～200℃/h的降温速率降至室温，经过分级后成为产品，即表面涂覆钛酸钾的硅灰石。

2.根据权利要求1所述的硅灰石表面涂覆钛酸钾的方法，其特征在于，所述硅灰石平均粒径为1～30μm，长径比为1～30。

3.根据权利要求1所述的硅灰石表面涂覆钛酸钾的方法，其特征在于，所述含钛原料为金红石型氧化钛、锐钛型氧化钛、板钛型氧化钛或偏钛酸中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的硅灰石表面涂覆钛酸钾的方法，其特征在于，所述含钾原料为氢氧化钾、碳酸钾、碳酸氢钾、硝酸钾、硫酸钾或氯化钾中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的硅灰石表面涂覆钛酸钾的方法，其特征在于，硅灰石表面涂覆的钛酸钾为二钛酸钾、四钛酸钾、六钛酸钾或八钛酸钾中的一种或几种。

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