DE3442270C2 - - Google Patents
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines
metamorphen Alkalimetalltitanats in faserartiger Form.
Alkalimetalltitanate werden durch die Formel
Ma₂O · nTiO₂ · mH₂O
dargestellt, worin Ma ein Alkalimetall bedeutet und n
und m jeweils eine ganze Zahl von nicht mehr als 100 darstellen.
Diese Materialien sind als Isolationsmaterialien
mit ausgezeichneter Wärmebeständigkeit und hohem Refraktionsindex
gut bekannt. Kürzlich wurden viele Versuche
unternommen, solche Alkalimetalltitanate zu modifizieren
oder der Metamorphose zu unterwerfen, um die mannigfaltigen
industriellen Bedürfnisse zu erfüllen. Man hat
Versuche unternommen, die Isolationseigenschaft eines
Alkalimetalltitanats zu erniedrigen oder, in anderen Worten,
ein Alkalimetalltitanat als Halbleiter und weiter
als Leiter auszubilden, ohne daß die Wärmebeständigkeit
und die Verstärkungswirkung bei Verbundstoffen, bedingt
durch ihre Form, vorlorengehen, oder man hat versucht,
ein Alkalimetalltitanat, das allgemein einen hohen Brechungsindex
und hohen Weißgrad aufweist, zu verfärben.
Es ist jedoch schwierig, diese Maßnahmen auf gefärbte
Materialien, insbesondere schwarze, blaue, usw., anzuwenden.
Es sind verschiedene Verfahren bekannt, gemäß denen Alkalimetalltitanate
elektrisch leitfähig gemacht werden
können, beispielsweise kann man ein Gemisch aus Titandioxid
und verschiedenen Natriumsalzen in Wasserstoffatmosphäre
unter Bildung von hydriertem Natriumtitanat
erhitzen und der Metamorphose unterwerfen. Bei einem
solchen Verfahren ist es erforderlich, das obige Gemisch
bei hoher Temperatur von ungefähr 800 bis 1200°C in
wasserstoffhaltiger Atmosphäre zu erhitzen. Das Erhitzen
bei hoher Temperatur in wasserstoffhaltiger Atmosphäre
ist jedoch sehr gefährlich. Bei dem bekannten
Verfahren treten somit verschiedene Probleme auf, die
gelöst werden müssen, um die Sicherheit zu gewährleisten
hinsichtlich der Vorrichtungen und der Verfahrenskontrolle.
Die bei diesem Verfahren erhaltenen, hydrierten
Natriumtitanate setzen Wasserstoff frei und verlieren
als Folge davon ihre Leitfähigkeit, wenn sie mit einer
oxidativen Atmosphäre in Kontakt gebracht werden. Die
Verwendung von Natriumtitanaten ist somit begrenzt.
Die Anmelderin hat bereits Verfahren zur Herstellung
von metamorphen Alkalimetalltitanaten in Anwesenheit
einer kohlenstoffhaltigen Verbindung in nicht-oxidativer
Atmosphäre vorgeschlagen (JA-OS 58-1 35 129 und 58-
1 35 130). Es wurde jedoch festgestellt, daß die kohlenstoffhaltigen
Verbindungen, die bei diesen Verfahren
verwendet werden und die in den metamorphen Alkalimetalltitanaten
enthalten sind, (1) die Wärmebeständigkeitseigenschaften
von Alkalimetalltitanaten erniedrigen
und (2) das Schüttgewicht erniedrigen, und daher ist
es schwierig, die Produkte mit anderen Materialien zur
Herstellung von Verbundstoffen zu vermischen oder in
anderen Materialien zu dispergieren. Es ist somit erforderlich,
die kohlenstoffhaltigen Verbindungen abzutrennen,
um metamorphe Alkalimetalltitanate mit ausgezeichneter
Wärmebeständigkeit zu erhalten.
Aus der Literaturstelle "Gmelins Handbuch der Anorg.
Chemie, Syst.-Nr. 41, Titan (1951) Seiten 117 bis 119,
Seiten 250 bis 254 ist es bekannt, daß TiO₂ darin eine
Besonderheit aufweist, daß es relativ leicht einen Teil
seines Sauerstoffes abgibt und mit dieser Eigenheit eine
große Veränderung im elektrischen Verhalten verknüpft
ist. In der Regel erfolgt diese Überführung des TiO₂
(oder seiner Alkalisalze) in die Metaform durch Reduktion
von TiO₂ (oder seiner Alkalisalze) wozu sich eine
Reihe von Reduktionsmitteln anbieten, wie z. B. Kohlenmonoxid,
Kohlenstoff (vgl. die genannte Literaturstelle,
Seite 254, 4. und 6. Absatz) oder auch Carbide (vgl.
Seite 117, letzter Absatz, Seite 118 nach Tabelle, Zeilen
5 bis 10, Seite 119, Absatz 1).
Es ist dem Fachmann grundsätzlich geläufig, daß er als
Reduktionsmittel statt Kohlenstoff (allein) auch Carbide
einsetzen kann. So wird z. B. in der US-PS 40 01 145 ein
Verfahren zur Herstellung einer glasförmigen Widerstandsmischung
beschrieben, die u. a. bis zu 40% TiO₂ und als
Reduktionsmittel bis 30% Carbide von Titan, Bor, Silizium,
Tantal oder ähnlichen Metallen enthalten kann. Die Herstellung
von Alkalititanat aus TiO₂ und einer Alkalimetallverbindung
wird beispielsweise in der GB-PS 4 08 215
beschrieben.
Aus der DE-AS-10 47 183 ist ein Verfahren zur Herstellung
faseriger wasserunlöslicher Alkalititanate der Zusammensetzung
M₂Ti₄O₉ oder M₂Ti₆O₁₃ bekannt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
ein neues Verfahren zur Herstellung faserartiger, metamorpher
Alkalimetalltitanate mit ausgezeichneter Wärmebeständigkeit
und elektrischer Leitfähigkeit zu schaffen,
die frei von den obigen Nachteilen sind.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung
faserartiger, metamorpher Alkalimetalltitanate,
indem man ein Gemisch aus mindestens einer Alkalimetallverbindung,
die durch Erhitzen in ein Oxid des
Alkalimetalls und ein Gas zersetzt werden kann, und
Titandioxid in nicht-oxidativer Atmosphäre bei einer
Temperatur von 900 bis 1300°C umsetzt, das dadurch
gekennzeichnet ist, daß die Umsetzung in Anwesenheit
von mindestens einer Carbidverbindung der Formel
C (M) z
worin M ein Element mit Ausnahme von Kohlenstoff, ausgewählt
unter den Gruppen III, IV und V des Periodensystems,
bedeutet und z eine ganze Zahl entsprechend
der Wertigkeit von M darstellt, und in Gegenwart eines
Porenbildungsmittels durchgeführt wird.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen
faserartigen, metamorphen Alkalimetalltitanate können
in verschiedenen Ausführungsformen vorliegen, abhängig
von der Zusammensetzung der Rohmaterialien und den
Metamorphose-Bedingungen.
Obgleich der Reaktionsmechanismus nicht vollständig
geklärt ist, ist das erfindungsgemäße Verfahren frei von
den Gefahren, die bei den bekannten Hydrierungsverfahren
auftreten, und es findet keine Verschlechterung in der
Wärmebeständigkeit, bedingt durch verbleibende Kohlenstoffverbindungen,
statt, wie es bei hydrierten Alkalimetalltitanaten
der Fall ist, die nach bekannten Verfahren
unter Verwendung einer kohlenstoffhaltigen Verbindung
hergestellt wurden. Es wird angenommen, daß das
Carbid, das eine wesentliche Komponente des erfindungsgemäßen
Verfahrens ist, ebenfalls einer Metamorphose
unterworfen wird und eine leitfähige Verbindung ergibt,
da das entstehende faserartige, metamorphose Alkalimetalltitanat
leitfähig ist, selbst wenn es das Carbid
enthält, obgleich der Reaktionsmechanismus nicht vollständig
geklärt ist. Das erfindungsgemäße Verfahren ist somit sehr
vorteilhaft als Verfahren zur Herstellung elektrisch leitender
Verbindungen mit ausgezeichneter Wärmebeständigkeit.
Weiterhin zeigen die faserartigen, metamorphen Alkalimetalltitanate
gemäß vorliegender Erfindung keine Verschlechterung
in ihrer elektrischen Leitfähigkeit, selbst wenn sie in
Kontakt mit einer oxidativen Atmosphäre stehen.
Die Alkalimetallverbindungen, die durch Erwärmen in
Alkalimetalloxide und Gase bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
zersetzt werden (die im folgenden einfach als
"Alkalimetallverbindungen" bezeichnet werden), umfassen
Carbonate, Hydroxide und Halogenide eines Alkalimetalls
und Organo-Alkalimetallverbindungen, insbesondere Natriumcarbonat,
Natriumhydrogencarbonat, Kaliumcarbonat,
Kaliumhydrogencarbonat, Lithiumcarbonat, Natriumhydroxid,
Kaliumhydroxid, Lithiumhydroxid, Natriumchlorid, Natriumbromid,
Natriumjodid, Natriumfluorid, Kaliumchlorid,
Kaliumbromid, Kaliumjodid, Kaliumfluorid, Lithiumchlorid,
Natriumalkoholat, Kaliumalkoholat, Lithiumalkoholat,
Rubidiumhydroxid, Cäsiumhydroxid, usw. Von diesen werden
Alkalimetallcarbonate bevorzugt eingesetzt, da sie
billig verfügbar sind und eine nicht-oxidative Atmosphäre
durch sie leicht aufrechterhalten werden kann.
Als Titandioxid können bei der vorliegenden Erfindung sowohl
amorphe als auch kristalline (vom Anatas-Typ und
Rutil-Typ) Titandioxide verwendet werden. Die verschiedenen
Formen des Titandioxids können auf geeignete Weise
ausgewählt und entsprechend den Metamorphose-Bedingungen,
wie sie im folgenden erläutert werden, verwendet werden.
Als Carbide der Formel (I) können gut bekannte Verbindungen
verwendet werden und diese umfassen beispielsweise
Borcarbid, Siliciumcarbid, Titancarbid, Germaniumcarbid,
Zinncarbid, Bleicarbid, Phosphorcarbid, usw.
Von diesen sind Siliciumcarbid, Borcarbid, Titancarbid,
usw. bevorzugt. Sie können entweder allein oder als Gemisch
von zwei oder mehreren verwendet werden.
Die Eigenschaften der Titandioxide, Alkalimetallverbindungen
und Carbide werden in der vorliegenden Erfindung
nicht einzeln aufgeführt. Es sind jedoch hochreine Verbindungen
bevorzugt, wenn die Produkte für elektrische
und elektronische Anwendungen eingesetzt werden. Weiterhin
sind solche mit kleiner Teilchengröße bevorzugt, damit
die Reaktion schnell abläuft. Bei den Carbiden ist
es bevorzugt, daß ihre Größe nicht größer ist als mehrere
µm.
Das Mischverhältnis von Titandioxid und Alkalimetallverbindung
ist nicht besonders beschränkt und kann innerhalb
eines großen Bereichs von Werten ausgewählt werden.
Es ist jedoch bevorzugt, daß sie in solchem Verhältnis
vermischt werden, daß die Anzahl der Titanatome zu der
Anzahl der Alkalimetallatome (Ti/Ma) 1 bis 10, bevorzugter
3 bis 8, beträgt. Die Menge an Carbid der Formel
(I) ist ebenfalls nicht besonders begrenzt und kann innerhalb
eines großen Bereichs von Werten ausgewählt werden.
Es ist jedoch bevorzugt, normalerweise 10 bis 100 Gew.-%,
insbesondere 10 bis 40 Gew.-%, Carbid zu der Gesamtmenge
an Titandioxid und Alkalimetallverbindung zuzugeben.
Bei der vorliegenden Erfindung bedeutet der Ausdruck
"nicht-oxidative Atmosphäre" eine solche, welche im wesentlichen
mehr als 90 Vol-% entweder eines oder eines
Gemisches aus zwei oder mehreren reduzierenden Gasen
(ausgenommen Wasserstoffgas), wie Kohlenmonoxid, und Inertgasen,
wie Stickstoff, Helium, Kohlendioxid, usw.,
enthält. Von diesen wird bevorzugt eine Atmosphäre von
Stickstoffgas und Kohlendioxidgas verwendet.
Bei der Wärmebehandlung wird ein Gemisch aus Titandioxid,
Alkalimetallverbindung einer Verbindung, die bei Temperaturen
unterhalb 500°C sich zersetzt, verdampft oder
brennt (im folgenden wird eine solche Verbindung als
"Porenbildungsmittel" bezeichnet) und ein Carbid einfach
in einen Behälter gegeben, entlüftet und dann erhitzt,
dabei findet ein faserförmiges Wachstum des Alkalimetalltitanats
leicht statt. Es wird somit ein
Porenbildungsmittel zu einem Gemisch aus Titandioxid,
Alkalimetallverbindung und Carbid zugegeben und das Gemisch
zu einem Formling verformt, wodurch die Rate der
Poren vor dem Erwärmen verringert ist und eine Migration
von Luft in den Formling so weit wie möglich ausgeschlossen
wird. Der so erhaltene Formling wird dann in einem
nicht-oxidativen Medium bei einer Temperatur, die höher
als die ist, bei der eine Zersetzung, Verdampfung oder
Verbrennung des Porenbildungsmittels stattfindet, erhitzt,
wobei nicht-oxidierende Poren in dem Formling als
Ergebnis der Zersetzung, der Verdampfung oder der unvollständigen
Verbrennung des Mittels erzeugt werden,
und somit kann das metamorphe Alkalimetalltitanat gemäß
der Erfindung in faserartiger Form gezüchtet werden.
Als Porenbildungsmittel gemäß der Erfindung sollten
solche Verbindungen ausgeschlossen sein, die eine große
Menge an oxidativen Komponenten durch Erhitzen in einer
nicht-oxidativen Atmosphäre ergeben. Verbindungen, die
sich bei Zimmertemperatur oder bei der Verformung verflüssigen
und die als Bindemittel wirken, wenn ein Gemisch
aus Titandioxid, Alkalimetallverbindung und Carbid
verformt wird, sind wegen der Leichtigkeit der Verformung
besonders bevorzugt. Solche bevorzugten Porenbildungsmittel
sind z. B. Wasser, Ammoniak, Aminoverbindungen,
Kohlenwasserstoffverbindungen, Kohlenhydratverbindungen,
stickstoffhaltige Verbindungen, verschiedene synthetische
Harze oder Mischungen aus zwei oder mehreren dieser Verbindungen.
Im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit sind
Wasser, Kohlenwasserstoffverbindungen, Glycerin, Ethylenglykol,
Kohlenhydratverbindungen, wie Stärke, Saccharide,
usw., stickstoffhaltige Verbindungen, wie Harnstoff und
seine Derivate, Polyvinylalkohol sowie synthetische Harze,
wie Butyralharz, Polyvinylacetatharz, ataktisches Polyethylen,
flüssiges Polypropylen, Polybuten, Acrylharz,
usw. besonders bevorzugt.
Obgleich die Menge an diesen einzuarbeitenden Porenbildungsmitteln
ohne Beschränkung variieren kann, ist es bevorzugt,
das Mittel in einer Menge nicht über 50 Gew.-%,
bezogen auf die Gesamtmenge des Gemisches aus Titandioxid,
Alkalimetallverbindung und Carbid, zu verwenden. Eine zu
große Menge an Porenbildungsmittel ist unerwünscht, da
übermäßige Energie für die Zersetzung, Verdampfung oder
Verbrennung des Porenbildungsmittels erforderlich ist und
keine direkte Beziehung zur Reaktion hat und da der Kontakt
zwischen dem Titandioxid und der Alkalimetallverbindung
ungenügend wird und die Reaktionsausbeute abnimmt.
Für die Verformung des Gemisches aus Titandioxid, Alkalimetallverbindung,
Carbid und Porenbildungsmittel kann man
jedes bekannte Verfahren einsetzen, bei dem ein einheitliches
Gemisch, das nach einem üblichen Verfahren hergestellt
und bei Zimmertemperatur oder bei solcher Temperatur
erhitzt wird, daß keine Verdampfung oder Zersetzung
des Porenbildungsmittels bewirkt wird, einem der folgenden
Verformungsverfahren unterzogen:
- (1) einem Verfahren unter Verwendung einer Kompressionsverformungsvorrichtung, bei dem das Gemisch in eine Form eingefüllt und dann verpreßt wird;
- (2) einem Verfahren unter Verwendung einer Granulierungsverformungsvorrichtung, bei dem das Gemisch in einen Granulator gegeben wird, um Granulate oder Flocken zu erhalten;
- (3) einem Verfahren unter Verwendung einer Tablettierungsvorrichtung, bei dem das Gemisch tablettiert wird; und
- (4) einem Verfahren unter Verwendung von Preßwalzen, bei dem das Gemisch durch die Walzen geleitet wird, um eine Folie oder einen Film zu ergeben.
Es ist jedoch im Hinblick auf die Einheitlichkeit und
Ausbeute des Erhitzens bevorzugt, die Verformung auf
solche Weise durchzuführen, daß der erhaltene Formling
eine größere Oberfläche aufweist. Im allgemeinen gilt,
je dicker der Formling ist, umso größer ist der Temperaturgradient
darin. Es ist erforderlich, die Dicke der
Formlinge zu kontrollieren, um eine Ungleichmäßigkeit
beim Erhitzen, d. h. eine Ungleichmäßigkeit bei der Metamorphose,
zu vermeiden.
Die erfindungsgemäße Wärmebehandlung kann durch Erhitzen
in einer nicht-oxidativen Atmosphäre eines innigen Gemisches
oder eines Formlings bei einer Temperatur, die
höher als diejenige ist, bei der eine Zersetzung der
Alkalimetallverbindung oder eine Porenbildung durch das
Porenbildungsmittel stattfindet, um zu entlüften, und
anschließend bei einer Temperatur von 900 bis 1300°C,
vorzugsweise bei einer Temperatur nicht über 1200°C,
erfolgen, wobei die nicht-oxidative Atmosphäre aufrechterhalten
wird.
Als bevorzugte Ausführungsform der Wärmebehandlung kann
ein Verfahren erwähnt werden, bei dem die Verformung
darin besteht, daß man ein Gemisch aus Titandioxid, Alkalimetallverbindung,
Carbid und Porenbildungsmittel in
einer nicht-oxidativen Atmosphäre, wie Stickstoffgas,
usw., bei einer Temperatur nicht über 100°C entlüftet, um
die Luft durch Atmosphärengas zu ersetzen, und dann erhitzt,
indem man die Temperatur um ungefähr 200°C/h
erhöht, wobei Poren in dem Gemisch gebildet werden, und
dann für die Metamorphose auf 900 bis 1150°C erhitzt und
bei dieser Temperatur hält. Anschließend wird mit einer
Abkühlungsgeschwindigkeit der Temperatur von ungefähr
200°C/h abgekühlt. Die Zeit für die Metamorphose beträgt
in diesem Fall 3 bis 6 Stunden.
Die Bedingungen für die Wärmebehandlung gemäß der vorliegenden
Erfindung sind nicht auf die obenerwähnten beschränkt
und können in Abhängigkeit von der Verwendung
oder Nichtverwendung des Porenbildungsmittels und von
der Zusammensetzung der Rohmaterialien variiert werden.
Somit kann es ausreichen, einfach bei 900 bis 1200°C in
nicht-oxidativer Atmosphäre zu erhitzen, wodurch faserartige,
metamorphe Alkalimetalltitanate üblicherweise innerhalb
von 74 Stunden erhalten werden.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.
10 g Titandioxid des Anatas-Typs, 5 g Kaliumcarbonat und
3 g Siliciumcarbid werden in einem Mörser gut vermischt. Das
Gemisch wird in einen schiffchenförmigen 30 ml Schmelztiegel
aus hochreinem Aluminiumoxid gegeben. Der Schmelztiegel
wird in einen röhrenförmigen Elektroofen aus hochreinem
Aluminiumoxid (Innendurchmesser = 50 mm, Länge =
1 m) gestellt, die Luft in dem Ofen durch einen Stickstoffgasstrom
von 150 ml/min ersetzt, und dann erhitzt
und brennt man bei einer Temperaturerhöhungsrate von
200°C/h, hält eine Temperatur von 970°C bei, sowie eine
Zeit von 3 h unter einem Stickstoffstrom von 50 ml/min.
Dann kühlt man auf eine Temperatur nicht über 200°C bei
einer Temperaturerniedrigungsrate von 200°C/h. Die erhaltene,
metamorphe Probe wird in 500 ml Wasser in einem
Becherglas gegeben. 10 min eingetaucht, 20 min bei
200 U/min gerührt und dann in einen faserförmigen Teil
und ein Aggregat aufgetrennt. Das Aggregat wird erneut
nach dem obigen Verfahren in 500 ml frischem Wasser behandelt.
Die faserförmigen Anteile werden vereinigt und im Vakuum
filtriert und 3 h bei 100°C getrocknet, wobei man 10,3 g
Kaliumtitanat mit einer Faserlänge von 7,2 µm und
dunkelvioletter Färbung erhält.
Zu Vergleichszwecken wird der obige Versuch wiederholt,
mit der Ausnahme, daß kein Siliciumcarbid verwendet wurde.
Man erhält 5,2 g weißes Kaliumtitanat mit einer Faserlänge
von 6,5 µm.
5 Teile des vorstehend erhaltenen, metamorphen Kaliumtitanats,
8 Teile Polydimethylsiloxandiol, 2 Teile Hexapropoxyphosphazin
werden in einer Mischvorrichtung
vermischt und dispergiert. Dazu gibt man 0,1 Teil Methyltrimethoxysilan
und 0,05 Teile Dibutylzinndilaurat.
Das Gemisch wird auf eine Teflonfolie in einer Dicke von
etwa 5 mm ausgestrichen. Man erhält so ein Siliciumelastomeres,
das metamorphes Kaliumtitanat gemäß der Erfindung
enthält.
Eine 0,5 mm dicke, 2,0 cm breite und 3,0 cm lange Probe
wird aus dem vorstehend erwähnten Elastomeren hergestellt,
und alle Oberflächen an beiden Enden (0,5 × 2,0 cm)
der Probe werden mit Silberpaste bestrichen. Die Leitfähigkeit
des Elastomeren beträgt 13,8 Ohm, bestimmt mit
dem Digital Multimeter
und der spezifische Durchgangswiderstand wird nach
folgender Gleichung berechnet; er beträgt 4,6 Ohm · cm.
Die gleiche Probe wird 24 h bei 200°C erhitzt, dann auf
Zimmertemperatur abgekühlt und ihre Leitfähigkeit bestimmt.
Sie beträgt 13,6 Ohm; es tritt keine Erniedrigung
des Widerstands ein. Ein ähnlicher Versuch wird unter
Verwendung einer Vergleichsprobe aus weißem Kaliumtitanat
durchgeführt. Ihre Leitfähigkeit beträgt nicht weniger
als 10¹⁶ Ohm, was anzeigt, daß sie ein Isolationsmaterial
ist.
4 g Titandioxid vom Anatas-Typ, 2 g Kaliumcarbonat, 2 g
Siliciumcarbid (Densic Ultrafine) und 0,5 g flüssiges Paraffin als
Porenbildungsmittel werden in einem Mörser gut vermischt,
in eine Form eingefüllt und 3 min bei 20 kg/cm² verpreßt,
wobei man einen zylindrischen Formling mit einem Durchmesser
von 10 mm und einer Länge von 40 mm erhält. Der
resultierende Formling wird in ein Platinschiffchen gegeben,
welches in den Eingangsteil eines Ofens (wie in Beispiel
1) gestellt wird, worin die Luft durch Stickstoffgas
während 30 min ersetzt wird. Dann erfolgt ein Erhitzen
unter Stickstoffatmosphäre und ein Kühlen gemäß
Beispiel 1. Man erhält einen zylindrischen Sinterkörper
mit dunkelvioletter Farbe und einigen Poren im Inneren;
der Gewichtsverlust beträgt weniger als 30%. Beide Seiten
des Sinterkörpers werden mit Silberpaste bestrichen
und die Leitfähigkeit wird mit einem Digital Multimeter
bestimmt; sie beträgt 10,8 Ω. Der spezifische Durchgangswiderstand
wird nach folgender Gleichung berechnet;
er beträgt 0,530 Ωcm.
Zu Vergleichszwecken wird das gleiche Experiment ohne Verwendung
von Siliciumcarbid durchgeführt, wobei man einen
weißen Sinterkörper erhält. Dieser Sinterkörper zeigt
elektrische Isolationseigenschaften. Der faserförmige
Teil wird gemäß Beispiel 1 aus dem Sinterkörper gewonnen
und mittels Röntgenstrahlen analysiert. Es wird bestätigt,
daß es sich um Kaliumtitanat ohne Metamorphose
handelt.
Gemische der Komponenten gemäß Tabelle 1 werden nach dem
Verfahren des Beispiels 2 hergestellt, wobei die Mengen
an Titandioxid, Alkaliverbindung, Carbid und Porenbildungsmittel
variieren. Dann werden metamorphe Kaliumtitanate
gemäß Beispiel 2 unter den verschiedenen, in
Tabelle 1 aufgeführten Bedingungen hergestellt. Die Eigenschaften
des resultierenden, metamorphen Alkalititanats
sind in Tabelle 1 aufgeführt.
Die Beispiele mit dem Zeichen "-" in den Spalten für
die Geschwindigkeitserhöhung und -erniedrigung in der
Temperatur erfolgen auf solche Weise, daß der Ofen so
kontrolliert wird, daß er bei einer vorgegebenen Temperatur
gehalten wird, und die Proben werden am Eingangsteil
des Ofens entlüftet und dann unmittelbar in
den Ofen gegeben und bei der gegebenen Temperatur gehalten.
Claims (9)
1. Verfahren zur Herstellung faserartiger, metamorpher
Alkalimetalltitanate, indem man ein Gemisch aus
mindestens einer Alkalimetallverbindung, die durch Erhitzen
in ein Oxid des Alkalimetalls und ein Gas zersetzt
werden kann, und Titandioxid in nicht-oxidativer Atmosphäre
bei einer Temperatur von 900 bis 1300°C umsetzt,
dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung
in Anwesenheit von mindestens einer Carbidverbindung
der Formel
C (M) z worin M ein Element mit Ausnahme von Kohlenstoff, ausgewählt
unter den Gruppen III, IV und V des Periodensystems,
bedeutet und z eine ganze Zahl entsprechend der
Wertigkeit von M darstellt, und in Gegenwart eines Porenbildungsmittels
durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Alkalimetallverbindung und
die Titandioxidverbindung in solchem Verhältnis vermischt
werden, daß die Anzahl der Titanatome zu der Anzahl der
Alkalimetallatome 1 bis 10 beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Carbid in einer Menge von 5
bis 100 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge an Titanoxid
und Alkalimetallverbindung, verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die nicht-oxidative Atmosphäre
eine solche ist, die im wesentlichen mehr als 90 Vol-%
eines oder mehrerer reduzierender Gase (ausgenommen Wasserstoffgas),
wie Kohlenmonoxid, oder Inertgase, wie
Stickstoff, Helium oder Kohlendioxid, enthält.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Gemisch vor dem Erhitzen zu
einem Preßling bei verringertem Druck gepreßt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Mittel zur Porenbildung Wasser,
Kohlenwasserstoffverbindungen, Glycerin, Ethylenglykol,
Kohlenhydratverbindungen, wie Stärke, Saccharide, stickstoffhaltige
Verbindungen, wie Harnstoff und seine Derivate,
Polyvinylalkohol oder synthetische Harze, wie Butyralharz,
Polyvinylacetatharz, ataktisches Polyethylen,
flüssiges Polypropylen, Polybuten oder Acrylharz, ist.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß man als Alkalimetallverbindung ein
Alkalimetallcarbonat, -hydrogencarbonat, -hydroxid oder
-halogenid verwendet.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Alkalimetallverbindung Natriumcarbonat
oder Kaliumcarbonat ist.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß man als Carbid Borcarbid, Siliciumcarbid
oder Titancarbid verwendet.
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