JP3219858B2 - Potassium titanate whisker and composite material containing the same - Google Patents
Potassium titanate whisker and composite material containing the sameInfo
- Publication number
- JP3219858B2 JP3219858B2 JP22252292A JP22252292A JP3219858B2 JP 3219858 B2 JP3219858 B2 JP 3219858B2 JP 22252292 A JP22252292 A JP 22252292A JP 22252292 A JP22252292 A JP 22252292A JP 3219858 B2 JP3219858 B2 JP 3219858B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- whisker
- potassium titanate
- whiskers
- potassium
- titanate whisker
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Description
【０００１】本発明は、補強材として有用なチタン酸カ
リウムウィスカーおよび該ウィスカーにより強化された
複合材料に係わり、詳細には特定結晶組成を有するチタ
ン酸カリウムウィスカーおよび熱可塑性樹脂をマトリッ
クスとして該ウィスカーを含む複合材料に関する。The present invention relates to a potassium titanate whisker useful as a reinforcing material and a composite material reinforced by the whisker. More specifically, the present invention relates to a potassium whisker having a specific crystal composition and a thermoplastic resin as a matrix. Containing composite materials.
【０００２】［従来の技術］強化材として、炭化ケイ素
ウィスカー、窒化ケイ素ウィスカー、ホウ酸アルミニウ
ムウィスカーおよびチタン酸カリウムウィスカー等のウ
ィスカーが知られているが、汎用プラスチックスやエン
ジニアリングプラスチックスの強化材として広く使用さ
れているのはチタン酸カリウムウィスカーだけである。
これは、チタン酸カリウムウィスカー以外のウィスカー
が余りにも高価なためである。しかしながら、プラスチ
ックスの強化材として幅広く使用されている硝子繊維や
ワラストナイトの価格に比べるとチタン酸カリウムウィ
スカーの価格は高く、これが為にチタン酸カリウムウィ
スカーを含む複合材料の用途は著しく限定されている。
該複合材料の用途を広げ、プラスチックスの強化材とし
てのチタン酸カリウムウィスカーの位置づけを更に向上
させる為には、より安価なチタン酸カリウムウィスカー
を開発する必要がある。[PRIOR ART] Whiskers such as silicon carbide whiskers, silicon nitride whiskers, aluminum borate whiskers, and potassium titanate whiskers are known as reinforcing materials, and as reinforcing materials for general-purpose plastics and engineering plastics. Only potassium titanate whiskers are widely used.
This is because whiskers other than potassium titanate whiskers are too expensive. However, the price of potassium titanate whiskers is higher than the price of glass fiber or wollastonite, which is widely used as a reinforcing material for plastics, which greatly limits the use of composite materials containing potassium titanate whiskers. ing.
In order to expand the use of the composite material and further improve the position of potassium titanate whiskers as a reinforcing material for plastics, it is necessary to develop cheaper potassium titanate whiskers.
【０００３】チタン酸カリウムウィスカーには、層状構
造を有するものとトンネル構造を有するものとがあり、
補強材に適するのはトンネル構造を有するチタン酸カリ
ウムウィスカーとされ、トンネル構造チタン酸カリウム
ウィスカーは一般に層状構造チタン酸カリウムウィスカ
ーから変換する方法で合成されている（公開特許公報昭
５５ー３３７０号公報、昭６０ー１０４５２２号公報、
昭６３−３０４００号公報）。例えば、公開特許公報
昭６３ー３０４００号公報によれば、まず、層状構造チ
タン酸カリウムウィスカーを合成し、この後、該ウィス
カーのカリウムの一部を水中で除去した後に６００℃以
上の温度に加熱することで合成されている。尚、層状構
造を有するチタン酸カリウムウィスカーは吸湿性やカリ
ウムの溶出性が高い（藤木良規、”チタン酸カリウム繊
維の合成に関する研究”、無機材質研究所研究報告書第
３４号、ｐ．２８）。一般に熱可塑性樹脂は水分やアル
カリ成分を嫌う為、層状構造チタン酸カリウムウィスカ
ーを熱可塑性樹脂、特にエンジニアリングプラスチック
スの補強材として利用する試みは特になされなかった。[0003] Potassium titanate whiskers include those having a layered structure and those having a tunnel structure.
Suitable for the reinforcing material is a potassium titanate whisker having a tunnel structure, and the tunnel structure potassium titanate whisker is generally synthesized by a method of converting from a layered structure potassium titanate whisker (Japanese Patent Application Publication No. 55-3370). JP-A-60-104522,
JP-A-63-30400). For example, published patent publications
According to JP-A-63-30400, first, a layered structure potassium titanate whisker is synthesized, and after that, a part of potassium of the whisker is removed in water and then heated to a temperature of 600 ° C. or more. ing. In addition, potassium titanate whiskers having a layered structure have high hygroscopicity and potassium elution properties (Yoshinori Fujiki, "Study on the Synthesis of Potassium Titanate Fiber", Research Report of the Institute of Inorganic Materials, No. 34, p. 28). . Since thermoplastic resins generally dislike moisture and alkali components, no attempt has been made to use layered structure potassium titanate whiskers as a reinforcing material for thermoplastic resins, especially engineering plastics.
【０００４】［発明が解決しようとする課題］このよう
に従来のチタン酸カリウムウィスカーは高価な為、該ウ
ィスカーを充填したプラスチックスの価格も必然的に高
く設定せざるを得ず、この為極めて限定した用途でしか
使用されないとの問題点を有していた。そのため安価な
チタン酸カリウムウィスカーの開発が望まれていた。[Problems to be Solved by the Invention] Since the conventional potassium titanate whiskers are expensive, the price of the plastics filled with the whiskers is inevitably set to be high. There was a problem that it was used only for limited applications. Therefore, development of an inexpensive potassium titanate whisker has been desired.
【０００５】本発明は従来よりも安価なチタン酸カリウ
ムウィスカーおよびこれを含む高性能な複合材料を安価
に提供することを目的とする。It is an object of the present invention to provide inexpensively potassium titanate whiskers and high-performance composite materials containing the same, which are less expensive than conventional ones.
【０００６】［課題を解決する手段］本発明者らは上記
の課題を解決する為鋭意研究を行った結果、Ｋ2Ｏ・６
ＴｉＯ2・ｎＨ2ＯとＫ2Ｏ・９ＴｉＯ2・ｎＨ2Ｏとを含
む層状構造チタン酸カリウムウイスカーを熱可塑性樹脂
の補強材として使用することが効果的であることを見出
し、本発明を完成させた。前記したように、従来の補強
材用チタン酸カリウムウィスカーはトンネル構造を有し
たものであり、層状構造チタン酸カリウムウィスカーを
合成する工程と該チタン酸カリウムウィスカーの構造を
トンネル構造に変換する工程の２度の高温での加熱処理
工程を経て製造されており、これが為にチタン酸カリウ
ムウィスカーの価格が高くなる。これに対し、本発明の
チタン酸カリウムウィスカーは層状構造を有しており、
トンネル構造への変換工程を必要としないので、その分
安価に製造することが可能である。[Means for Solving the Problems] The present inventors have conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, have found that K 2 O · 6
The inventors have found that it is effective to use a layered structure potassium titanate whisker containing TiO 2 .nH 2 O and K 2 O.9TiO 2 .nH 2 O as a reinforcing material for a thermoplastic resin, and completed the present invention. I let it. As described above, the conventional potassium titanate whisker for a reinforcing material has a tunnel structure, and includes a step of synthesizing a layered structure potassium titanate whisker and a step of converting the structure of the potassium titanate whisker into a tunnel structure. It is manufactured through a heat treatment step at two high temperatures, which increases the price of potassium titanate whiskers. On the other hand, the potassium titanate whisker of the present invention has a layered structure,
Since there is no need for a step of converting to a tunnel structure, it is possible to manufacture at a lower cost.
【０００７】本発明のチタン酸カリウムウィスカーは、
層状構造を有してはいるものの、従来の層状構造チタン
酸カリウムウィスカーが持っていた補強材としての欠点
である、高い吸湿性とカリウムの溶出性を克服した、補
強材用の新しい層状構造チタン酸カリウムウィスカーで
ある。The potassium titanate whisker of the present invention comprises:
Despite having a layered structure, a new layered titanium for reinforcing materials that overcomes the drawbacks of the reinforcing material of the conventional layered structure potassium titanate whiskers, such as high hygroscopicity and potassium elution properties Potassium whisker.
【０００８】即ち、本発明のチタン酸カリウムウィスカ
ーは、Ｋ2Ｏ・６ＴiＯ2・ｎＨ2Ｏ組成を有する層状構造
チタン酸カリウムとＫ2Ｏ・９ＴiＯ2・ｎＨ2Ｏ組成を有
する層状構造チタン酸カリウムウィスカーとの混合相ウ
ィスカーであり、ウイスカーの内部にＫ2Ｏ・６ＴｉＯ2
・ｎＨ2Ｏが、ウイスカーの外層にＫ2Ｏ・９ＴｉＯ2・
ｎＨ2Ｏが主に存在し、２θ＝１０．３〜１０．７°
（ＣｕＫα）付近のＫ2Ｏ・６ＴiＯ2・ｎＨ2Ｏの主回折
線（以下、「Ａ回折線」と称する）と２θ＝１１．１〜
１１．５°（ＣｕＫα）付近のＫ2Ｏ・９ＴiＯ2・ｎＨ2
Ｏの主回折線（以下、「Ｂ回折線」と称する）との強度
比（ＩA／ＩB）が、０．０５〜０．３であることを特徴
とする。Namely, potassium titanate whiskers of the invention, K 2 O · 6TiO 2 · nH 2 O Potassium layered structure titanate having a composition and K 2 O · 9TiO layered titanate having a 2 · nH 2 O Composition A mixed phase whisker with potassium whisker, wherein K 2 O.6TiO 2
・ NH 2 O is K 2 O ・ 9TiO 2・
nH 2 O mainly exists, 2θ = 10.3-10.7 °
The main diffraction line of K 2 O.6TiO 2 .nH 2 O near (CuKα) (hereinafter referred to as “A diffraction line”) and 2θ = 11.1 to 1θ
K 2 O.9TiO 2 .nH 2 around 11.5 ° (CuKα)
O of the main diffraction lines (hereinafter, referred to as "B diffraction line") the intensity ratio of the (I A / I B), characterized in that 0.05 to 0.3.
【０００９】更に、不純物量が酸化物換算量で０．３重
量％以下であるチタン酸カリウムウィスカー（以下、本
明細書で「高品位チタン酸カリウムウィスカー」と称
す）においては、ウィスカー自体の強度が高く、この為
に、強度の高い複合材料が得られるとの特徴を有する。Further, in a potassium titanate whisker whose impurity amount is 0.3% by weight or less in terms of oxide (hereinafter referred to as "high-grade potassium titanate whisker" in the present specification), the strength of the whisker itself is reduced. And a high-strength composite material can be obtained.
【００１０】本発明にかかるチタン酸カリウムウィスカ
ーは代表的には以下の方法で製造される。一般式Ｋ2Ｏ
・ｎＴiＯ2（但し、ｎ＝２．５〜４）で示される割合で
配合されたチタン原料化合物とカリウム原料化合物との
混合物を９００〜１１００℃で焼成して塊状のチタン酸
カリウムウィスカーを生成せしめ、次いで該塊状生成物
を水または温水中に浸漬してチタン酸カリウムウィスカ
ーを単一ウィスカーに分離した後、該スラリーの液温を
５０〜６０℃に昇温し、この後、該スラリーに強酸を添
加して該スラリーのｐＨを３０分以内の時間で６〜８に
調整後、濾過、洗浄した後、次いで２５０〜３５０℃で
乾燥すればよい。The potassium titanate whisker according to the present invention is typically produced by the following method. General formula K 2 O
Baking a mixture of a titanium raw material compound and a potassium raw material compound blended at a ratio indicated by nTiO 2 (where n = 2.5 to 4 ) at 900 to 1100 ° C. to form massive potassium titanate whiskers; Then, the bulk product is immersed in water or warm water to separate the potassium titanate whiskers into single whiskers, and then the temperature of the slurry is raised to 50 to 60 ° C. May be added to adjust the pH of the slurry to 6 to 8 within 30 minutes, followed by filtration and washing, followed by drying at 250 to 350 ° C.
【００１１】このチタン酸カリウムウィスカーの製造に
際し、チタン原料化合物としては、二酸化チタン、含水
酸化チタン、ルチル鉱石等を挙げることができ、カリウ
ム原料化合物としては焼成時にＫ2Ｏを生じる化合物、
例えばＫ2Ｏ、ＫＯＨ、Ｋ2ＣＯ3およびＫＮＯ3等を挙げ
ることができる。また、高品位チタン酸カリウムウィス
カーを合成する為には純度の高い原料化合物を使用する
ことが必要である。例えば、塩素法で製造された二酸化
チタンで無機物の表面処理を施していないもの、高純度
酸化チタンあるいは不純物含有量の少ない含水酸化チタ
ン等が有効に使用される。[0011] In the production of potassium titanate whiskers, as a titanium raw material compounds, there may be mentioned titanium dioxide, hydrous titanium oxide, rutile ore, the compound which produces a K 2 O during firing as potassium starting compound,
For example, K 2 O, KOH, K 2 CO 3 and KNO 3 can be mentioned. Further, in order to synthesize a high-grade potassium titanate whisker, it is necessary to use a raw material compound having high purity. For example, titanium dioxide produced by a chlorine method, which has not been subjected to an inorganic surface treatment, high-purity titanium oxide or hydrous titanium oxide having a low impurity content is effectively used.
【００１２】チタン原料化合物とカリウム原料化合物と
の混合割合は、一般式Ｋ2Ｏ・ｎＴiＯ2で示してｎが３
〜４の範囲である。即ち、ｎが２．５よりも小さいと目
的とする四チタン酸カリウムウィスカーが合成されがた
く、また、ｎが４よりも大きいと、初生相として四チタ
ン酸カリウムウィスカー中に六チタン酸カリウムウィス
カーが混在するので、塊状のウィスカーを単一ウィスカ
ーに分離することが困難である。The mixing ratio of the titanium raw material compound and the potassium raw material compound is represented by the general formula K 2 O.nTiO 2 , where n is 3
~ 4. That is, when n is less than 2.5, the desired potassium tetratitanate whisker is difficult to synthesize, and when n is greater than 4, potassium hexatitanate whisker is contained in the potassium tetratitanate whisker as an initial phase. Are mixed, it is difficult to separate the massive whiskers into single whiskers.
【００１３】焼成温度は、９００〜１１００℃の範囲が
好ましい。即ち、焼成温度が９００℃より低いと反応が
遅く、得られるチタン酸カリウムウィスカーの長さが短
くなりすぎ、単一ウィスカーへの分離が難しく、束状凝
結物の含有量が多くなる。また、焼成温度が１１００℃
よりも高い場合には塊状のウィスカーを単一ウィスカー
に分離し難くなるため束状凝結物の含有量が多くなり、
補強材として好ましくない。尚、焼成時間は０．５〜４
時間、好ましくは１〜２時間である。[0013] The firing temperature is preferably in the range of 900 to 1100 ° C. That is, if the firing temperature is lower than 900 ° C., the reaction is slow, the length of the obtained potassium titanate whisker is too short, it is difficult to separate the whisker into a single whisker, and the content of the bundle-like aggregate increases. The firing temperature is 1100 ° C
If it is higher than this, it becomes difficult to separate massive whiskers into single whiskers, so the content of bundled aggregates increases,
It is not preferable as a reinforcing material. The firing time is 0.5 to 4
Hours, preferably 1-2 hours.
【００１４】塊状焼成物を単一ウィスカーに分離する操
作は、焼成物を適量の水または温水中に投入して１〜５
時間浸漬後、高剪断力を有するミキサーで撹拌すること
によりなされる。該操作終了時のスラリーのｐＨはスラ
リー濃度により異なるが、通常１２〜１３程度であり、
ウィスカーは層状構造の四チタン酸カリウム水和物およ
び二チタン酸カリウム水和物として存在する。層間から
カリウムの一部を除去するため該スラリーに酸を添加す
る。この際に、Ｋ2Ｏ・６ＴiＯ2・ｎＨ2Ｏ組成を有する
層状構造チタン酸カリウムとＫ2Ｏ・９ＴiＯ2・ｎＨ2Ｏ
組成を有する層状構造チタン酸カリウムとの混合相ウィ
スカーを得る為には、該スラリーの温度、使用する酸の
種類、酸の添加量および添加速度等が重要である。すな
わち、該スラリーの温度は５０℃以上、好ましくは５０
〜７０℃であり、使用する酸としては、硫酸、塩酸、硝
酸等の強酸であること、これらの酸の添加量および添加
速度は、該スラリーのｐＨが８〜６になる量を３０分以
内の時間で添加することが本発明のウィスカーを得る為
に重要な要件である。The operation of separating the mass fired product into a single whisker is performed by charging the fired material into an appropriate amount of water or warm water to obtain 1 to 5 whiskers.
After soaking for a period of time, stirring is performed by a mixer having a high shearing force. The pH of the slurry at the end of the operation varies depending on the slurry concentration, but is usually about 12 to 13,
Whiskers exist as potassium tetratitanate hydrate and potassium dititanate hydrate in a layered structure. An acid is added to the slurry to remove some of the potassium from between the layers. In this case, K 2 O · 6TiO potassium layered titanate having a 2 · nH 2 O composition as K 2 O · 9TiO 2 · nH 2 O
In order to obtain a mixed phase whisker with a layered potassium titanate having a composition, the temperature of the slurry, the type of acid used, the amount and rate of addition of the acid are important. That is, the temperature of the slurry is 50 ° C. or higher, preferably 50 ° C.
The acid used is a strong acid such as sulfuric acid, hydrochloric acid or nitric acid, and the amount and rate of addition of these acids are adjusted so that the pH of the slurry becomes 8 to 6 within 30 minutes. Is an important requirement for obtaining the whiskers of the present invention.
【００１５】Ｋ2Ｏ・６ＴiＯ2・ｎＨ2Ｏ組成を有する層
状構造チタン酸カリウムは、スラリーのｐＨが９以上の
領域で安定な相であるが、この相をウィスカーの結晶体
内部に生成させ、ウィスカー表層部には、スラリーのｐ
Ｈが６〜９で安定なＫ2Ｏ・９ＴiＯ2・ｎＨ2Ｏ組成を有
する層状構造チタン酸カリウムを生成させるために初生
相の四チタン酸カリウムウィスカーに前記のような条件
で組成変換処理を施す。組成変換処理を施した後、濾
過、洗浄するが、組成変換処理から濾過するまでの時間
は５時間以内であることが望ましい。即ち、この時間が
５時間より長くなるとウィスカー結晶体の内部に存在す
るＫ2Ｏ・６ＴiＯ2・ｎＨ2Ｏ相の存在量が徐々に少なく
なるために吸湿性やカリウムの溶出性の高いウィスカー
に変化する。このような構造を有するチタン酸カリウム
ウィスカーの吸湿性やカリウムの溶出性が低下するの
は、Ｋ2Ｏ・６ＴiＯ2・ｎＨ2Ｏ相とＫ2Ｏ・９ＴiＯ2・
ｎＨ2Ｏ相の層間距離の差に起因するものと推察される
が、詳細は不明である。The layered potassium titanate having a composition of K 2 O.6TiO 2 .nH 2 O is a stable phase in the region where the pH of the slurry is 9 or more. This phase is formed inside the whisker crystal. The surface of the whisker has a slurry p
H The composition conversion treatment under conditions such as the four-potassium titanate whiskers initiation phase in order to produce a layered structure potassium titanate having a stable K 2 O · 9TiO 2 · nH 2 O composition at 6-9 Apply. After the composition conversion treatment, filtration and washing are performed. The time from the composition conversion treatment to filtration is preferably within 5 hours. In other words, if this time is longer than 5 hours, the amount of the K 2 O.6TiO 2 .nH 2 O phase present inside the whisker crystal gradually decreases, resulting in a whisker with high hygroscopicity and high potassium elution. Change. The decrease in the hygroscopicity and the dissolution of potassium of the potassium titanate whisker having such a structure is caused by the K 2 O.6TiO 2 .nH 2 O phase and the K 2 O.9TiO 2.
It is presumed to be caused by the difference in the interlayer distance of the nH 2 O phase, but the details are unknown.
【００１６】濾過、洗浄後の乾燥温度は２５０〜３５０
℃である。乾燥温度が２５０℃よりも低いと層間に存在
する水の量が多いために補強材として好ましくなく、乾
燥温度を３５０℃より高くしても得られるチタン酸カリ
ウムウィスカーの物性には特に差はなく、製造コストの
点から好ましくない。特に、加熱温度が５００℃を越え
るとトンネル構造を有する六チタン酸カリウムと二酸化
チタンへの分解が始まるためウィスカーの強度が低下す
るとともに、この分解反応に伴って結晶構造中のカリウ
ム成分が結晶表面に析出するので遊離カリウム量が多く
なる。従って、５００℃以上の温度に加熱されたウィス
カーを熱可塑性樹脂の補強材に使用すると該遊離カリウ
ムが樹脂を分解するので好ましくない。The drying temperature after filtration and washing is 250-350.
° C. When the drying temperature is lower than 250 ° C., the amount of water existing between the layers is large, which is not preferable as a reinforcing material. Even when the drying temperature is higher than 350 ° C., the physical properties of the obtained potassium titanate whisker are not particularly different. However, this is not preferable in terms of manufacturing cost. In particular, if the heating temperature exceeds 500 ° C., decomposition into potassium hexatitanate and titanium dioxide having a tunnel structure starts, so that the strength of the whisker decreases, and the potassium component in the crystal structure is reduced due to the decomposition reaction. , The amount of free potassium increases. Therefore, it is not preferable to use a whisker heated to a temperature of 500 ° C. or more as a reinforcing material for a thermoplastic resin because the free potassium decomposes the resin.
【００１７】尚、Ａ回折線およびＢ回折線は乾燥温度が
高くなるに連れ高角側へ移動する。これは、該両回折線
が層状構造の層間距離に対応しており、乾燥温度の上昇
に連れて層間水の脱水が進行する為である。Incidentally, the A diffraction line and the B diffraction line move to the higher angle side as the drying temperature increases. This is because both diffraction lines correspond to the interlayer distance of the layered structure, and dehydration of the interlayer water proceeds as the drying temperature increases.
【００１８】チタン酸カリウムウィスカー中に含まれる
不純物の含有量が０．３重量％以下、特にニオブの含有
量がＮｂ2Ｏ5換算料で０．１重量％以下の場合に、ウィ
スカーの機械的強度が高くなり、補強材として好まし
い。特に原子価が４価以外の元素やＴｉ4+のイオン半径
と比較して１０％以上異なるイオン半径を有する元素が
チタン酸カリウムウィスカーの結晶構造中に固溶する場
合にチタン酸カリウムウィスカーの機械的強度が低下す
る割合が大きく好ましくない。また、チタン酸カリウム
ウィスカーの形状は、平均長が５μｍ以上で且つ平均ア
スペクト比（平均長／平均径）が１０以上であることが
好ましい。When the content of impurities contained in the potassium titanate whisker is 0.3% by weight or less, particularly when the content of niobium is 0.1% by weight or less in terms of Nb 2 O 5 conversion material, the mechanical It has high strength and is preferable as a reinforcing material. In particular, when an element having a valence other than tetravalent or an element having an ionic radius different from the ionic radius of Ti 4+ by 10% or more forms a solid solution in the crystal structure of the potassium titanate whisker, the potassium titanate whisker machine The rate at which the target strength decreases is large, which is not preferable. The shape of the potassium titanate whisker preferably has an average length of 5 μm or more and an average aspect ratio (average length / average diameter) of 10 or more.
【００１９】本発明に使用される熱可塑性樹脂として
は、ポリプロピレン、ＡＢＳ、塩化ビニール等の汎用プ
ラスチックスや、ポリアミド、ポリアセタール、ポリエ
チレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、
ポリフェニレンサルファイド、液晶ポリマー等のエンジ
ニアリングプラスチックス、あるいはこれらのアロイ等
をいい、通常用いられる熱可塑性樹脂は何ら問題なく使
用される。Examples of the thermoplastic resin used in the present invention include general-purpose plastics such as polypropylene, ABS, and vinyl chloride, polyamide, polyacetal, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, and the like.
It refers to engineering plastics such as polyphenylene sulfide and liquid crystal polymer, or alloys thereof, and a commonly used thermoplastic resin can be used without any problem.
【００２０】チタン酸カリウムウィスカーとプラスチッ
クスとの配合割合は、チタン酸カリウムウィスカーが３
〜５０重量％である。すなわち、チタン酸カリウムウィ
スカーの配合割合が３重量％より小さい場合にはチタン
酸カリウムウィスカーによりプラスチックスを強化する
効果が非常に小さく、逆にチタン酸カリウムウィスカー
の配合割合が５０％を越える範囲においては、成形加工
性が悪くなるだけではなく、複合材料のコストが高くな
るので好ましくない。The mixing ratio of potassium titanate whiskers and plastics is such that potassium titanate whiskers are 3
５０50% by weight. That is, when the mixing ratio of the potassium titanate whisker is smaller than 3% by weight, the effect of strengthening the plastics by the potassium titanate whisker is very small. On the contrary, when the mixing ratio of the potassium titanate whisker exceeds 50%. Is not preferred because not only does the moldability deteriorate, but also the cost of the composite material increases.
【００２１】本発明にかかる複合材料の製造に際して
は、シランカップリング剤等の表面処理剤による処理を
施されているチタン酸カリウムウィスカーを使用する方
が分散性の点で好ましい。この表面処理されたチタン酸
カリウムウィスカーを使用する方法としては、予め表面
処理剤による処理が施されているものを利用する方法
と、チタン酸カリウムウィスカーとプラスチックスとを
混練する際に表面処理剤を添加する方法とがあるが、予
め表面処理剤による処理が施されたチタン酸カリウムウ
ィスカーを使用する方が、処理剤の効果がより大きい。In producing the composite material according to the present invention, it is preferable to use a potassium titanate whisker which has been treated with a surface treating agent such as a silane coupling agent from the viewpoint of dispersibility. As a method of using the surface-treated potassium titanate whisker, a method of using a surface treatment agent which has been subjected to a treatment with a surface treatment agent in advance, and a method of mixing the potassium titanate whisker and the plastics with the surface treatment agent There is a method of adding a whisker, but using a potassium titanate whisker which has been previously treated with a surface treating agent has a greater effect of the treating agent.
【００２２】本発明で使用できるシランカップリング剤
としては、例えば、γ−アミノプロピル・トリエトキシ
シラン、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピ
ル・トリメトキシシラン等のアミノ系シランカップリン
グ剤、γ−グリシドキシプロピル・トリメトキシシラ
ン、β−（３，４エポキシシクロヘキシル）エチル・ト
リメトキシシラン等のエポキシ系シランカップリング
剤、ビニル・トリメトキシシラン、ビニル・トリエトキ
シシラン、ビニル・トリス（２−メトキシエトキシ）シ
ラン等のビニル系シランカップリング剤、γ−メルカプ
トプロピル・トリメトキシシラン等のメルカプト系シラ
ンカップリング剤およびγ−メタクリロキシプロピル・
トリメトキシシラン等のアクリル系シランカップリング
剤が使用できる。シランカップリング剤の添加量は、チ
タン酸カリウムウィスカーに対し、２．０重量％以下が
好ましい。即ち、表面処理剤の量がこの量を越えるとか
かる効果が既に飽和しているため、多く加える意味がな
い。Examples of the silane coupling agent that can be used in the present invention include amino-based silane coupling agents such as γ-aminopropyltriethoxysilane and N- (β-aminoethyl) -γ-aminopropyltrimethoxysilane. Agents, epoxy silane coupling agents such as γ-glycidoxypropyl trimethoxysilane, β- (3,4 epoxycyclohexyl) ethyl trimethoxysilane, vinyl trimethoxy silane, vinyl triethoxy silane, vinyl Vinyl silane coupling agents such as tris (2-methoxyethoxy) silane, mercapto silane coupling agents such as γ-mercaptopropyl trimethoxysilane, and γ-methacryloxypropyl.
An acrylic silane coupling agent such as trimethoxysilane can be used. The addition amount of the silane coupling agent is preferably 2.0% by weight or less based on the potassium titanate whisker. That is, if the amount of the surface treatment agent exceeds this amount, such an effect is already saturated, and it is meaningless to add a large amount.
【００２３】本発明の複合材料には、複合材料本来の物
性に悪影響を与えない範囲で、その用途、目的に応じて
難燃剤、熱安定剤、滑剤等の各種添加剤の１種または２
種以上を添加することができる。また、所望の物性を付
加する目的で他の充填材を混合使用することができる。
本発明で使用するチタン酸カリウムウィスカーは従来の
市販ウィスカーよりも少ない添加量でプラスチックスの
強度を所望の強度まで向上させることができるだけでは
なく、従来のチタン酸カリウムウィスカー充填では達成
することができなかった高い機械的強度を持つ複合材料
を得ることができる。In the composite material of the present invention, one or two or more of various additives such as a flame retardant, a heat stabilizer and a lubricant may be added depending on the use and purpose of the composite material as long as the physical properties of the composite material are not adversely affected.
More than one species can be added. Further, other fillers can be mixed and used for the purpose of adding desired physical properties.
The potassium titanate whisker used in the present invention not only can improve the strength of plastics to a desired strength with a smaller addition amount than conventional commercial whiskers, but can be achieved by conventional potassium titanate whisker filling. A composite material having a high mechanical strength can be obtained.
【００２４】以下に実施例を挙げて本発明をさらに詳細
に説明する。以下の実施例は単に例示の為に記すもので
あり、本発明の範囲がこれらによって制限されるもので
はない。Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. The following examples are provided for illustrative purposes only, and are not intended to limit the scope of the present invention.
【００２５】［実施例 １］チタン工業製アナターゼ型
二酸化チタン（ＫＡ−１０）１４５０ｇと炭酸カリウム
７４０ｇとを乾式混合した後、アルミナ製ルツボに入
れ、電気炉中で昇温速度１５０℃／時、焼成温度９５０
℃、保持時間１時間の条件で焼成した後、１５０℃／時
の速度で降温した。Example 1 1450 g of anatase type titanium dioxide (KA-10) manufactured by Titanium Kogyo Co., Ltd. and 740 g of potassium carbonate were dry-mixed, put into an alumina crucible, and heated in an electric furnace at a rate of 150 ° C./hour. Firing temperature 950
After calcination at a temperature of 1 ° C. and a holding time of 1 hour, the temperature was lowered at a rate of 150 ° C./hour.
【００２６】焼成物をステンレス製容器中１０リットル
の温水に投入して４時間浸漬した後、３０００ｒｐｍで
撹拌を開始し、浴温度を６０℃に調整した。該スラリー
のｐＨは１２．８であった。５Ｎ−塩酸を滴下して該ス
ラリーのｐＨを７まで１５分で低下させた。更に撹拌を
３０分間続けた後、再度該スラリーのｐＨを７に調整し
た。次いで、濾過、洗浄し、３００℃で乾燥した。The calcined product was put into 10 liters of warm water in a stainless steel container and immersed for 4 hours. After that, stirring was started at 3000 rpm and the bath temperature was adjusted to 60 ° C. The pH of the slurry was 12.8. 5N-hydrochloric acid was added dropwise to lower the pH of the slurry to 7 in 15 minutes. After further stirring for 30 minutes, the pH of the slurry was adjusted to 7 again. Then, it was filtered, washed and dried at 300 ° C.
【００２７】該チタン酸カリウムウィスカーをＸ線回折
により同定したところ、２θ＝１０．４°のＡ回折線と
２θ＝１１．３°のＢ回折線の強度比（ＩA／ＩB）は
０．１５であった。Ｘ線回折図を第１図に示す。走査型
電子顕微鏡により該ウィスカーを観察したところ、平均
的な長さは１４μｍであり、平均径は０．３μｍであっ
た。また、ＢＥＴ法により比表面積を測定したところ
８．９ｍ2／ｇであった。[0027] As a result of the potassium titanate whiskers was identified by X-ray diffraction, 2 [Theta] = 10.4 ° of A diffraction line and 2 [Theta] = 11.3 intensity ratio of ° B-diffraction lines (I A / I B) is 0 .15. The X-ray diffraction diagram is shown in FIG. Observation of the whiskers with a scanning electron microscope revealed that the average length was 14 μm and the average diameter was 0.3 μm. The specific surface area measured by the BET method was 8.9 m 2 / g.
【００２８】該チタン酸カリウムウィスカーを化学分析
により調べたところ、Ｎｂ2Ｏ5 ０．３５１％、Ａｌ2Ｏ
3 ０．０１３％、Ｆｅ2Ｏ3 ０．００８％、ＭｇＯ ０．
１０％、ＣａＯ ０．１０４％、ＺｎＯ ０．０１２％、
Ｐ2Ｏ5 ０．００９％、ＳiＯ2 ０．００６％等の不純物
を含み、純度は９９．３％であった。尚、該ウィスカー
の組成はＴiＯ2／Ｋ2Ｏ（モル比）で７．６であった。The potassium titanate whisker was analyzed by chemical analysis to find that 0.351% of Nb 2 O 5 and Al 2 O 5
3 0.013%, Fe 2 O 3 0.008%, MgO 0.
10%, CaO 0.104%, ZnO 0.012%,
It contained impurities such as P 2 O 5 0.009% and SiO 2 0.006%, and the purity was 99.3%. The composition of the whisker was 7.6 in TiO 2 / K 2 O (molar ratio).
【００２９】該ウィスカーを相対湿度８０％の空気中に
１００時間放置した時の吸湿量を調べたところ０．７％
であった。吸湿後のウィスカーをＸ線回折により調べた
が、Ｘ線回折図には特に変化はなかった。また、１００
ミリリットルの純水中に該ウィスカー１０ｇを浸漬し１
０分後の上澄液のｐＨを測定したところ９．３であっ
た。When the whisker was allowed to stand in air at a relative humidity of 80% for 100 hours, the whisker was found to have a moisture absorption of 0.7%.
Met. The whisker after moisture absorption was examined by X-ray diffraction, and there was no particular change in the X-ray diffraction diagram. Also, 100
10 g of the whisker was immersed in milliliter of pure water,
The pH of the supernatant after 0 minute was measured and was 9.3.
【００３０】［実施例 ２］ＴiＯ2 原料としてチタン
工業製高純度酸化チタンを使用した他は実施例 １と同
様な操作により高品位チタン酸カリウムウィスカーを得
た。Example 2 A high-grade potassium titanate whisker was obtained in the same manner as in Example 1 except that titanium oxide high-purity titanium oxide was used as a TiO 2 raw material.
【００３１】該チタン酸カリウムウィスカーをＸ線回折
により同定したところ、２θ＝１０．４°のＡ回折線と
２θ＝１１．３°のＢ回折線の強度比（ＩA／ＩB）は
０．１５であった。走査型電子顕微鏡により該ウィスカ
ーを観察したところ、平均的な長さは１３μｍであり、
平均径は０．３μｍであった。また、ＢＥＴ法により比
表面積を測定したところ８．７ｍ2／ｇであった。[0031] As a result of the potassium titanate whiskers was identified by X-ray diffraction, 2 [Theta] = 10.4 ° of A diffraction line and 2 [Theta] = 11.3 intensity ratio of ° B-diffraction lines (I A / I B) is 0 .15. When the whiskers were observed with a scanning electron microscope, the average length was 13 μm,
The average diameter was 0.3 μm. The specific surface area measured by the BET method was 8.7 m 2 / g.
【００３２】該チタン酸カリウムウィスカーを化学分析
により調べたところ、Ｎｂ2Ｏ5 ０．０２１％、Ａｌ2Ｏ
3 ０．０１３％、Ｆｅ2Ｏ3 ０．００６％、ＭｇＯ ０．
００９％、ＣａＯ ０．０８４％、ＺｎＯ ０．０１１
％、Ｐ2Ｏ5 ０．００８％、ＳiＯ2 ０．００６％等の不
純物を含み、純度は９９．８％であった。尚、該ウィス
カーの組成はＴiＯ2／Ｋ2Ｏ（モル比）で７．６であっ
た。When the potassium whisker was examined by chemical analysis, it was found that 0.021% of Nb 2 O 5 and Al 2 O 5
3 0.013%, Fe 2 O 3 0.006%, MgO 0.
009%, CaO 0.084%, ZnO 0.011
%, P 2 O 5 0.008% , including impurities SiO 2 0.006%, etc., the purity was 99.8%. The composition of the whisker was 7.6 in TiO 2 / K 2 O (molar ratio).
【００３３】該ウィスカーを相対湿度８０％の空気中に
１００時間放置した時の吸湿量を調べたところ０．６％
であった。吸湿後のウィスカーをＸ線回折により調べた
が、Ｘ線回折図には特に変化はなかった。また、１００
ミリリットルの純水中に該ウィスカー１０ｇを浸漬し１
０分後の上澄液のｐＨを測定したところ９．２であっ
た。When the whisker was allowed to stand in air at a relative humidity of 80% for 100 hours, the amount of moisture absorbed was determined to be 0.6%.
Met. The whisker after moisture absorption was examined by X-ray diffraction, and there was no particular change in the X-ray diffraction diagram. Also, 100
10 g of the whisker was immersed in milliliter of pure water,
The pH of the supernatant after 0 minute was measured and was 9.2.
【００３４】［実施例 ３］チタン工業製アナターゼ型
二酸化チタン（ＫＶ−２００）１４５０ｇと炭酸カリウ
ム７４０ｇとを乾式混合した後、アルミナ製ルツボに入
れ、電気炉中で昇温速度１５０℃／時、焼成温度９５０
℃、保持時間１時間の条件で焼成した後、１５０℃／時
の速度で降温した。Example 3 1450 g of anatase type titanium dioxide (KV-200) manufactured by Titanium Kogyo Co., Ltd. and 740 g of potassium carbonate were dry-mixed, and then placed in an alumina crucible and heated in an electric furnace at a rate of 150 ° C./hour. Firing temperature 950
After calcination at a temperature of 1 ° C. and a holding time of 1 hour, the temperature was lowered at a rate of 150 ° C./hour.
【００３５】焼成物をステンレス製容器中１０リットル
の温水に投入して４時間浸漬した後、３０００ｒｐｍで
撹拌を開始し、浴温度を６０℃に調整した。該スラリー
のｐＨは１２．８であった。５Ｎ−塩酸を滴下して該ス
ラリーのｐＨを７まで１５分で低下させた。更に撹拌を
３０分間続けた後、再度該スラリーのｐＨを７に調整し
た。次いで、濾過、洗浄し、３００℃で乾燥した。The fired product was put into 10 liters of warm water in a stainless steel container and immersed for 4 hours. After that, stirring was started at 3000 rpm, and the bath temperature was adjusted to 60 ° C. The pH of the slurry was 12.8. 5N-hydrochloric acid was added dropwise to lower the pH of the slurry to 7 in 15 minutes. After further stirring for 30 minutes, the pH of the slurry was adjusted to 7 again. Then, it was filtered, washed and dried at 300 ° C.
【００３６】該チタン酸カリウムウィスカーをＸ線回折
により同定したところ、２θ＝１０．４°のＡ回折線と
２θ＝１１．３°のＢ回折線の強度比（ＩA／ＩB）は
０．１６であった。走査型電子顕微鏡により該ウィスカ
ーを観察したところ、平均的な長さは１４μｍであり、
平均径は０．３μｍであった。また、ＢＥＴ法により比
表面積を測定したところ８．９ｍ2／ｇであった。When the potassium whisker was identified by X-ray diffraction, the intensity ratio (I A / I B ) of the A diffraction line at 2θ = 10.4 ° to the B diffraction line at 2θ = 11.3 ° was 0. .16. When the whiskers were observed with a scanning electron microscope, the average length was 14 μm,
The average diameter was 0.3 μm. The specific surface area measured by the BET method was 8.9 m 2 / g.
【００３７】該チタン酸カリウムウィスカーを化学分析
により調べたところ、Ｎｂ2Ｏ5 ０．１３２％、Ａｌ2Ｏ
3 ０．０１４％、Ｆｅ2Ｏ3 ０．００８％、ＭｇＯ ０．
００９％、ＣａＯ ０．１０１％、ＺｎＯ ０．０１０
％、Ｐ2Ｏ5 ０．０１０％、ＳiＯ2 ０．００７％等の不
純物を含み、純度は９９．５％であった。尚、該ウィス
カーの組成はＴiＯ2／Ｋ2Ｏ（モル比）で７．６であっ
た。The potassium titanate whisker was examined by chemical analysis to find that 0.132% of Nb 2 O 5 and Al 2 O 5
3 0.014%, Fe 2 O 3 0.008%, MgO 0.
009%, CaO 0.101%, ZnO 0.010
%, Impurities such as P 2 O 5 0.010% and SiO 2 0.007%, and the purity was 99.5%. The composition of the whisker was 7.6 in TiO 2 / K 2 O (molar ratio).
【００３８】該ウィスカーを相対湿度８０％の空気中に
１００時間放置した時の吸湿量を調べたところ０．７％
であった。吸湿後のウィスカーをＸ線回折により調べた
が、Ｘ線回折図には特に変化はなかった。また、１００
ミリリットルの純水中に該ウィスカー１０ｇを浸漬し１
０分後の上澄液のｐＨを測定したところ９．３であっ
た。When the whisker was allowed to stand in air at a relative humidity of 80% for 100 hours, the amount of moisture absorption was examined.
Met. The whisker after moisture absorption was examined by X-ray diffraction, and there was no particular change in the X-ray diffraction diagram. Also, 100
10 g of the whisker was immersed in milliliter of pure water,
The pH of the supernatant after 0 minute was measured and was 9.3.
【００３９】［実施例 ４］チタン工業製アナターゼ型
二酸化チタン（ＫＡ−１０）１４１０ｇと炭酸カリウム
７３０ｇとを乾式混合した後、アルミナ製ルツボに入
れ、電気炉中で昇温速度２００℃／時、焼成温度１００
０℃、保持時間１時間の条件で焼成した後、１５０℃／
時の速度で降温した。Example 4 1410 g of anatase type titanium dioxide (KA-10) manufactured by Titanium Kogyo Co., Ltd. and 730 g of potassium carbonate were dry-mixed, then placed in an alumina crucible, and heated at a rate of 200 ° C./hour in an electric furnace. Firing temperature 100
After firing under the conditions of 0 ° C. and a holding time of 1 hour, 150 ° C. /
The temperature dropped at the speed of the time.
【００４０】焼成物をステンレス製容器中１０リットル
の温水に投入して４時間浸漬した後、３０００ｒｐｍで
撹拌を開始し、浴温度を６０℃に調整した。該スラリー
のｐＨは１２．９であった。５Ｎ−塩酸を滴下して該ス
ラリーのｐＨを６．５まで１０分で低下させた。更に撹
拌を３０分間続けた後、再度該スラリーのｐＨを６．５
に調整した。次いで、濾過、洗浄し、２９０℃で乾燥し
た。The calcined product was put into 10 liters of warm water in a stainless steel container, immersed for 4 hours, then stirred at 3000 rpm, and the bath temperature was adjusted to 60 ° C. The pH of the slurry was 12.9. 5N-hydrochloric acid was added dropwise to lower the pH of the slurry to 6.5 in 10 minutes. After further stirring for 30 minutes, the pH of the slurry was adjusted again to 6.5.
Was adjusted. Then, it was filtered, washed and dried at 290 ° C.
【００４１】該チタン酸カリウムウィスカーをＸ線回折
により同定したところ、２θ＝１０．３°のＡ回折線と
２θ＝１１．４°のＢ回折線の強度比（ＩA／ＩB）は
０．１１であった。走査型電子顕微鏡により該ウィスカ
ーを観察したところ、平均的な長さは１４μｍであり、
平均径は０．４μｍであった。また、ＢＥＴ法により比
表面積を測定したところ８．２ｍ2／ｇであった。[0041] As a result of the potassium titanate whiskers was identified by X-ray diffraction, 2θ = 10.3 ° of A diffraction line and 2θ = 11.4 ° B diffraction intensity ratio of (I A / I B) is 0 .11. When the whiskers were observed with a scanning electron microscope, the average length was 14 μm,
The average diameter was 0.4 μm. The specific surface area measured by the BET method was 8.2 m 2 / g.
【００４２】該チタン酸カリウムウィスカーを化学分析
により調べたところ、Ｎｂ2Ｏ5 ０．３５３％、Ａｌ2Ｏ
3 ０．０１３％、Ｆｅ2Ｏ3 ０．００９％、ＭｇＯ ０．
１１％、ＣａＯ ０．１０３％、ＺｎＯ ０．０１１％、
Ｐ2Ｏ5 ０．００９％、ＳiＯ2 ０．００６％等の不純物
を含み、純度は９９．２％であった。尚、該ウィスカー
の組成はＴiＯ2／Ｋ2Ｏ（モル比）で８．２であった。When the potassium titanate whiskers were examined by chemical analysis, 0.353% of Nb 2 O 5 and Al 2 O 5
3 0.013%, Fe 2 O 3 0.009%, MgO 0.
11%, CaO 0.103%, ZnO 0.011%,
It contained impurities such as P 2 O 5 0.009% and SiO 2 0.006%, and the purity was 99.2%. The composition of the whisker was 8.2 TiO 2 / K 2 O (molar ratio).
【００４３】該ウィスカーを相対湿度８０％の空気中に
１００時間放置した時の吸湿量を調べたところ０．７％
であった。吸湿後のウィスカーをＸ線回折により調べた
が、Ｘ線回折図には特に変化はなかった。また、１００
ミリリットルの純水中に該ウィスカー１０ｇを浸漬し１
０分後の上澄液のｐＨを測定したところ９．３であっ
た。When the whisker was allowed to stand in air at a relative humidity of 80% for 100 hours, the amount of moisture absorption was 0.7%.
Met. The whisker after moisture absorption was examined by X-ray diffraction, and there was no particular change in the X-ray diffraction diagram. Also, 100
10 g of the whisker was immersed in milliliter of pure water,
The pH of the supernatant after 0 minute was measured and was 9.3.
【００４４】［比較例 １］チタン工業製アナターゼ型
二酸化チタン（ＫＡ−１０）１４５０ｇと炭酸カリウム
７４０ｇとを乾式混合した後、アルミナ製ルツボに入
れ、電気炉中で昇温速度１５０℃／時、焼成温度９５０
℃、保持時間１時間の条件で焼成した後、１５０℃／時
の速度で降温した。[Comparative Example 1] 1450 g of anatase type titanium dioxide (KA-10) manufactured by Titanium Kogyo Co., Ltd. and 740 g of potassium carbonate were dry-mixed, then placed in an alumina crucible, and heated in an electric furnace at a rate of 150 ° C./hour. Firing temperature 950
After calcination at a temperature of 1 ° C. and a holding time of 1 hour, the temperature was lowered at a rate of 150 ° C./hour.
【００４５】焼成物をステンレス製容器中１０リットル
の温水に投入して４時間浸漬した後、３０００ｒｐｍで
撹拌を開始し、浴温度を６０℃に調整した。該スラリー
のｐＨは１２．８であった。５Ｎ−塩酸を滴下して該ス
ラリーのｐＨを７まで６０分で低下させた。更に撹拌を
３０分間続けた後、再度該スラリーのｐＨを７に調整し
た。次いで、濾過、洗浄し、３００℃で乾燥した。The calcined product was put into 10 liters of warm water in a stainless steel container and immersed for 4 hours. Then, stirring was started at 3000 rpm, and the bath temperature was adjusted to 60 ° C. The pH of the slurry was 12.8. 5N-hydrochloric acid was added dropwise to lower the pH of the slurry to 7 in 60 minutes. After further stirring for 30 minutes, the pH of the slurry was adjusted to 7 again. Then, it was filtered, washed and dried at 300 ° C.
【００４６】該チタン酸カリウムウィスカーをＸ線回折
により同定したところ、２θ＝１０．４°付近のＫ2Ｏ
・６ＴiＯ2・ｎＨ2Ｏ回折線は観察されず、Ｋ2Ｏ・９Ｔ
iＯ2・ｎＨ2Ｏの単一相であった。Ｘ線回折図を第２図
に示す。走査型電子顕微鏡により該ウィスカーを観察し
たところ、平均的な長さは１４μｍであり、平均径は
０．３μｍであった。また、ＢＥＴ法により比表面積を
測定したところ９．２ｍ2／ｇであった。When the potassium titanate whisker was identified by X-ray diffraction, it was found that K 2 O near 2θ = 10.4 °
No 6TiO 2 · nH 2 O diffraction line was observed, and K 2 O · 9T
It was a single phase of iO 2 · nH 2 O. The X-ray diffraction pattern is shown in FIG. Observation of the whiskers with a scanning electron microscope revealed that the average length was 14 μm and the average diameter was 0.3 μm. The specific surface area measured by the BET method was 9.2 m 2 / g.
【００４７】該チタン酸カリウムウィスカーを化学分析
により調べたところ、Ｎｂ2Ｏ5 ０．３５１％、Ａｌ2Ｏ
3 ０．０１３％、Ｆｅ2Ｏ3 ０．００８％、ＭｇＯ ０．
１０％、ＣａＯ ０．１０４％、ＺｎＯ ０．０１２％、
Ｐ2Ｏ5 ０．００９％、ＳiＯ2 ０．００６％等の不純物
を含み、純度は９９．３％であった。 尚、該ウィスカ
ーの組成はＴiＯ2／Ｋ2Ｏ（モル比）で９．０であっ
た。The potassium titanate whisker was examined by chemical analysis to find that 0.351% of Nb 2 O 5 and Al 2 O 5
3 0.013%, Fe 2 O 3 0.008%, MgO 0.
10%, CaO 0.104%, ZnO 0.012%,
It contained impurities such as P 2 O 5 0.009% and SiO 2 0.006%, and the purity was 99.3%. The composition of the whisker was 9.0 in TiO 2 / K 2 O (molar ratio).
【００４８】該ウィスカーを相対湿度８０％の空気中に
１００時間放置した時の吸湿量を調べたところ２．３％
であった。吸湿後のウィスカーをＸ線回折により調べた
が、Ｘ線回折図には特に変化はなかった。また、１００
ミリリットルの純水中に該ウィスカー１０ｇを浸漬し１
０分後の上澄液のｐＨを測定したところ９．９であっ
た。When the whisker was allowed to stand in air at a relative humidity of 80% for 100 hours, the amount of moisture absorbed was determined to be 2.3%.
Met. The whisker after moisture absorption was examined by X-ray diffraction, and there was no particular change in the X-ray diffraction diagram. Also, 100
10 g of the whisker was immersed in milliliter of pure water,
The pH of the supernatant after 0 minute was measured and was 9.9.
【００４９】［比較例 ２］チタン工業製アナターゼ型
二酸化チタン（ＫＡ−１０）１４５０ｇと炭酸カリウム
７４０ｇとを乾式混合した後、アルミナ製ルツボに入
れ、電気炉中で昇温速度１５０℃／時、焼成温度９５０
℃、保持時間１時間の条件で焼成した後、１５０℃／時
の速度で降温した。[Comparative Example 2] 1450 g of anatase type titanium dioxide (KA-10) manufactured by Titanium Kogyo Co., Ltd. and 740 g of potassium carbonate were dry-mixed, put into an alumina crucible, and heated in an electric furnace at a rate of 150 ° C./hour. Firing temperature 950
After calcination at a temperature of 1 ° C. and a holding time of 1 hour, the temperature was lowered at a rate of 150 ° C./hour.
【００５０】焼成物をステンレス製容器中１０リットル
の温水に投入して４時間浸漬した後、３０００ｒｐｍで
撹拌を開始し、浴温度を６０℃に調整した。該スラリー
のｐＨは１２．８であった。５Ｎ−塩酸を滴下して該ス
ラリーのｐＨを９．５まで６０分で低下させた。更に撹
拌を３０分間続けた後、再度該スラリーのｐＨを９．５
に調整した。次いで、濾過、洗浄し、３００℃で乾燥し
た。The fired product was put into 10 liters of warm water in a stainless steel container and immersed for 4 hours. After that, stirring was started at 3000 rpm, and the bath temperature was adjusted to 60 ° C. The pH of the slurry was 12.8. 5N-hydrochloric acid was added dropwise to lower the pH of the slurry to 9.5 in 60 minutes. After further stirring for 30 minutes, the pH of the slurry was again raised to 9.5.
Was adjusted. Then, it was filtered, washed and dried at 300 ° C.
【００５１】該チタン酸カリウムウィスカーをＸ線回折
により同定したところ、２θ＝１０．５°近辺のＫ2Ｏ
・９ＴiＯ2・ｎＨ2Ｏ回折線は観察されず、Ｋ2Ｏ・６Ｔ
iＯ2・ｎＨ2Ｏの単一相であった。Ｘ線回折図を第３図
に示す。走査型電子顕微鏡により該ウィスカーを観察し
たところ、平均的な長さは１４μｍであり、平均径は
０．３μｍであった。また、ＢＥＴ法により比表面積を
測定したところ９．０ｍ2／ｇであった。The potassium titanate whisker was identified by X-ray diffraction. As a result, K 2 O near 2θ = 10.5 ° was obtained.
No 9TiO 2 · nH 2 O diffraction line was observed, and K 2 O · 6T
It was a single phase of iO 2 · nH 2 O. The X-ray diffraction diagram is shown in FIG. Observation of the whiskers with a scanning electron microscope revealed that the average length was 14 μm and the average diameter was 0.3 μm. The specific surface area measured by the BET method was 9.0 m 2 / g.
【００５２】該チタン酸カリウムウィスカーを化学分析
により調べたところ、Ｎｂ2Ｏ5 ０．３５１％、Ａｌ2Ｏ
3 ０．０１３％、Ｆｅ2Ｏ3 ０．００８％、ＭｇＯ ０．
１０％、ＣａＯ ０．１０４％、ＺｎＯ ０．０１２％、
Ｐ2Ｏ5 ０．００９％、ＳiＯ2 ０．００６％等の不純物
を含み、純度は９９．３％であった。 尚、該ウィスカ
ーの組成はＴiＯ2／Ｋ2Ｏ（モル比）で６．０であっ
た。When the potassium titanate whisker was examined by chemical analysis, 0.351% of Nb 2 O 5 and Al 2 O 5
3 0.013%, Fe 2 O 3 0.008%, MgO 0.
10%, CaO 0.104%, ZnO 0.012%,
It contained impurities such as P 2 O 5 0.009% and SiO 2 0.006%, and the purity was 99.3%. The composition of the whisker was 6.0 in TiO 2 / K 2 O (molar ratio).
【００５３】該ウィスカーを相対湿度８０％の空気中に
１００時間放置した時の吸湿量を調べたところ１．９％
であった。吸湿後のウィスカーをＸ線回折により調べた
が、Ｘ線回折図には特に変化はなかった。また、１００
ミリリットルの純水中に該ウィスカー１０ｇを浸漬し１
０分後の上澄液のｐＨを測定したところ１０．９であっ
た。When the whisker was allowed to stand in air at a relative humidity of 80% for 100 hours, the amount of moisture absorbed was determined to be 1.9%.
Met. The whisker after moisture absorption was examined by X-ray diffraction, and there was no particular change in the X-ray diffraction diagram. Also, 100
10 g of the whisker was immersed in milliliter of pure water,
The pH of the supernatant after 0 minute was measured and found to be 10.9.
【００５４】［比較例 ３］比較例 １および比較例
２で得られたチタン酸カリウムウィスカーを種々の割合
で混合して、室温で相対湿度８０％の空気中に１００時
間放置した時の吸湿量、１００ミリリットルの純水中に
ウィスカー１０ｇを浸漬し１０分後の上澄液のｐＨを調
べた。結果を第１表に示す。Comparative Example 3 Comparative Example 1 and Comparative Example
The potassium titanate whiskers obtained in Step 2 were mixed in various ratios, the amount of moisture absorbed when left in the air at room temperature and a relative humidity of 80% for 100 hours, and 10 g of the whiskers were immersed in 100 ml of pure water. After a minute, the pH of the supernatant was checked. The results are shown in Table 1.
【００５５】 ［実施例 ５］実施例 １〜４および比較例 １、２の
チタン酸カリウムウィスカー表面に０．６％のγ−グリ
シドキシプロピル・トリメトキシシランを処理した試料
２０重量部とポリアセタール樹脂（ポリプラスチックス
製、商品名：ジュラコンＭ−９０）８０重量部とを、ナ
カタニ機械製２軸押出機ＡＳ−３０により２５０℃で溶
融、混練してペレットとした。真空乾燥器を使用して、
１１０℃で１０時間乾燥した後、山城精機製作所製ＳＡ
Ｖ−３０−３０型射出成形機により、シリンダー温度２
００〜２１０℃、金型温度８０℃の条件で射出成形し、
引張強度および曲げ強度測定用試験片を得た。強度測定
結果を第２表に示す。[0055] Example 5 20 parts by weight of a sample in which 0.6% of γ-glycidoxypropyl trimethoxysilane was treated on the surface of the potassium titanate whiskers of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2 were mixed with a polyacetal resin (polyacetal). 80 parts by weight of plastics, trade name: DURACON M-90) were melted and kneaded at 250 ° C. by a twin screw extruder AS-30 manufactured by Nakatanani Machine to form pellets. Using a vacuum dryer,
After drying at 110 ° C for 10 hours, SA manufactured by Yamashiro Seiki Seisakusho
Cylinder temperature 2 by V-30-30 injection molding machine
Injection molding under conditions of 00-210 ° C, mold temperature 80 ° C,
A test piece for measuring tensile strength and bending strength was obtained. Table 2 shows the strength measurement results.
【００５６】比較例 １および２のチタン酸カリウムウ
ィスカーとポリアセタール樹脂とを混練する際には、樹
脂の分解による刺激性のガスが多く発生するとともに、
得られた試験片は黄色を帯びていた。これに対し、実施
例 １〜４のチタン酸カリウムウィスカーとポリアセタ
ール樹脂とを混練する際は、ガスの発生量は樹脂のみを
混練した時と特に差はなく、また得られた試験片は白色
であった。When the potassium titanate whiskers of Comparative Examples 1 and 2 and the polyacetal resin were kneaded, a large amount of irritating gas was generated due to decomposition of the resin, and
The obtained test piece was yellowish. On the other hand, when kneading the potassium titanate whiskers of Examples 1 to 4 and the polyacetal resin, the amount of generated gas is not particularly different from that when only the resin is kneaded, and the obtained test piece is white. there were.
【００５７】 ［実施例 ６］実施例 ５で使用した試料２０重量部と
ポリブチレンテレフタレート樹脂（ポリプラスチックス
製、商品名：ジュラネックス２０００）８０重量部とを
ナカタニ機械製２軸押出機ＡＳ−３０により２５０℃で
溶融、混練してペレットとした。真空乾燥器を使用し
て、１００℃で１０時間乾燥した後、山城精機製作所製
ＳＡＶ−３０−３０型射出成形機により、シリンダー温
度２５０℃、金型温度７０℃の条件で射出成形し、引張
強度および曲げ強度測定用試験片を得た。強度測定結果
を第３表に示す。[0057] [Example 6] 20 parts by weight of the sample used in Example 5 and 80 parts by weight of a polybutylene terephthalate resin (manufactured by Polyplastics, trade name: Duranex 2000) were subjected to a 250-screw extruder AS-30 manufactured by Nakatani Machine Co., Ltd. for 250 minutes. C. and melted and kneaded to form pellets. After drying at 100 ° C. for 10 hours using a vacuum drier, injection molding was performed using a SAV-30-30 injection molding machine manufactured by Yamashiro Seiki Seisakusho under the conditions of a cylinder temperature of 250 ° C. and a mold temperature of 70 ° C. A test piece for measuring strength and bending strength was obtained. Table 3 shows the strength measurement results.
【００５８】 試験片を１８０℃で１０時間加熱した後にその強度を測
定したところ、実施例１〜４で得られたチタン酸カリウ
ムウィスカーを使用した試験片は強度がやや向上し良好
な熱安定性を示したのに対し、比較例 １および２で得
られたチタン酸カリウムウィスカーを使用した試験片は
強度が低下し、熱安定性に劣っていた。[0058] When the strength was measured after heating the test piece at 180 ° C. for 10 hours, the test piece using the potassium titanate whiskers obtained in Examples 1 to 4 exhibited a slightly improved strength and good thermal stability. On the other hand, the test pieces using the potassium titanate whiskers obtained in Comparative Examples 1 and 2 had reduced strength and poor thermal stability.
【００５９】［実施例 ７］実施例 １〜４で得られた
チタン酸カリウムウィスカー表面に０．７％のγ−アミ
ノプロピル・トリメトキシシランを処理した試料２０重
量部とナイロン６６樹脂（宇部興産製、商品名：ＵＢＥ
ナイロン２０２０Ｂ）８０重量部とを、ナカタニ機械製
２軸押出機ＡＳ−３０により２８０℃で溶融、混練して
ペレットとした。真空乾燥器を使用して、１００℃で１
０時間乾燥した後、山城精機製作所製ＳＡＶ−３０−３
０型射出成形機により、シリンダー温度２８０℃、金型
温度８０℃の条件で射出成形し、引張強度および曲げ強
度測定用試験片を得た。強度測定結果を第４表に示す。[Example 7] 20 parts by weight of a sample obtained by treating the surface of the potassium titanate whiskers obtained in Examples 1 to 4 with 0.7% of γ-aminopropyltrimethoxysilane and nylon 66 resin (Ube Industries, Ltd.) Product name: UBE
Nylon 2020B) (80 parts by weight) was melted and kneaded at 280 ° C by a twin screw extruder AS-30 manufactured by Nakatani Machinery to form pellets. Use a vacuum dryer at 100 ° C for 1
After drying for 0 hour, SAV-30-3 manufactured by Yamashiro Seiki Seisakusho
Using a 0-type injection molding machine, injection molding was performed under the conditions of a cylinder temperature of 280 ° C. and a mold temperature of 80 ° C. to obtain a test piece for measuring tensile strength and bending strength. Table 4 shows the strength measurement results.
【００６０】 ［実施例 ８］実施例 １〜４で得られたチタン酸カリ
ウムウィスカー７重量部とポリプロピレン樹脂（宇部興
産製、商品名：ＵＢＥポリプロＪ７０９ＨＫ）９３重量
部とを、ナカタニ機械製２軸押出機ＡＳ−３０により２
２０℃で溶融、混練してペレットとした。真空乾燥器を
使用して、１００℃で１０時間乾燥した後、山城精機製
作所製ＳＡＶ−３０−３０型射出成形機により、シリン
ダー温度２２０℃、金型温度８０℃の条件で射出成形
し、引張強度および曲げ強度測定用試験片を得た。強度
測定結果を第５表に示す。[0060] [Example 8] 7 parts by weight of the potassium titanate whiskers obtained in Examples 1 to 4 and 93 parts by weight of a polypropylene resin (trade name: UBE Polypro J709HK, manufactured by Ube Industries, Ltd.) were used as a twin-screw extruder AS manufactured by Nakatani Machinery. 2 by -30
The mixture was melted and kneaded at 20 ° C. to form pellets. After drying at 100 ° C. for 10 hours using a vacuum dryer, injection molding was performed using a SAV-30-30 type injection molding machine manufactured by Yamashiro Seiki Seisakusho under the conditions of a cylinder temperature of 220 ° C. and a mold temperature of 80 ° C. A test piece for measuring strength and bending strength was obtained. Table 5 shows the strength measurement results.
【００６１】 [0061]
【図１】実施例１で得られたチタン酸カリウムウィスカ
ーのＸ線回折図である。FIG. 1 is an X-ray diffraction diagram of a potassium titanate whisker obtained in Example 1.
【図２】比較例１で得られたチタン酸カリウムウィスカ
ーのＸ線回折図である。FIG. 2 is an X-ray diffraction diagram of a potassium titanate whisker obtained in Comparative Example 1.
【図３】比較例２で得られたチタン酸カリウムウィスカ
ーのＸ線回折図である。FIG. 3 is an X-ray diffraction diagram of a potassium titanate whisker obtained in Comparative Example 2.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−67527（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−221460（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−64998（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−260425（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−64997（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−73218（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−258627（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−301516（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C30B 1/00 - 35/00 C01G 23/00 C08K 7/08 C08L 101/00 ＣＡ（ＳＴＮ)──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (56) References JP-A-55-67527 (JP, A) JP-A-2-221460 (JP, A) JP-A-63-64998 (JP, A) JP-A-60-1985 260425 (JP, A) JP-A-63-64997 (JP, A) JP-A-4-73218 (JP, A) JP-A-2-258627 (JP, A) JP-A-1-301516 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) C30B 1/00-35/00 C01G 23/00 C08K 7/08 C08L 101/00 CA (STN)
Claims (4)
ＴｉＯ2・ｎＨ2Ｏとを含み、２θ＝１０．３〜１０．７
°付近および１１．１〜１１．５°付近にＸ線回折線を
有し、かつ前者の強度の後者の強度に対する比が０．０
５〜０．３である、層状構造チタン酸カリウムウイスカ
ー。1. A K 2 O · 6TiO 2 · nH 2 O and K 2 O · 9
2θ = 10.3-10.7 including TiO 2 .nH 2 O
° and near 11.1-11.5 °, and the ratio of the former intensity to the latter intensity is 0.0
A layered structure potassium titanate whisker having a thickness of 5 to 0.3.
Ｈ2Ｏが、ウイスカーの外層にＫ2Ｏ・９ＴｉＯ2・ｎＨ2
Ｏが主に存在する、請求項１に記載のチタン酸カリウム
ウイスカー。Wherein whiskers therein K 2 O · 6TiO 2 · n
H 2 O is K 2 O.9TiO 2 .nH 2 in the outer layer of the whisker.
The potassium titanate whisker according to claim 1, wherein O is mainly present.
以下である、請求項１又は２に記載のチタン酸カリウム
ウイスカー。3. The potassium titanate whisker according to claim 1, wherein the whisker has an impurity content of 0.3 weight or less.
かに記載のチタン酸カリウムウイスカーとを含むことを
特徴とする複合材料。4. A composite material comprising a thermoplastic resin and the potassium titanate whisker according to claim 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22252292A JP3219858B2 (en) | 1992-08-21 | 1992-08-21 | Potassium titanate whisker and composite material containing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22252292A JP3219858B2 (en) | 1992-08-21 | 1992-08-21 | Potassium titanate whisker and composite material containing the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0664999A JPH0664999A (en) | 1994-03-08 |
| JP3219858B2 true JP3219858B2 (en) | 2001-10-15 |
Family
ID=16783753
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22252292A Expired - Fee Related JP3219858B2 (en) | 1992-08-21 | 1992-08-21 | Potassium titanate whisker and composite material containing the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3219858B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001019430A (en) * | 1999-07-06 | 2001-01-23 | Kawatetsu Mining Co Ltd | Potassium titanate particles |
| JP5448573B2 (en) * | 2009-05-25 | 2014-03-19 | Ｊｆｅミネラル株式会社 | Low crystalline potassium potassium titanate particles for friction materials |
-
1992
- 1992-08-21 JP JP22252292A patent/JP3219858B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0664999A (en) | 1994-03-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR890002547B1 (en) | Process for production of fibrous magnesium oxide | |
| US5563199A (en) | Potassium hexatitinate whiskers having a tunnel structure | |
| US5084422A (en) | Potassium hexatitanate fibers having tunnel structure, process for producing the same, and composite material containing said fibers | |
| JP3219858B2 (en) | Potassium titanate whisker and composite material containing the same | |
| US5407754A (en) | Potassium hexatitanate fibers for use as reinforcement | |
| JPS62162624A (en) | Agglomerated particle of monoclinic zirconia ultrafine crystal oriented in fiber-bundle form and production thereof | |
| JP3219859B2 (en) | Potassium titanate whisker and composite material containing the same | |
| CA1297658C (en) | Process for producing alumina-based fiber | |
| CN1288281C (en) | Method for preparing high length-diameter ratio magnesia whisker | |
| JP3240272B2 (en) | Fine whisker and method for producing the same | |
| JP3140133B2 (en) | Composite material | |
| JP2704351B2 (en) | Monoclinic titanium dioxide fiber and method for producing the same | |
| CN110143601A (en) | The preparation method of antifungin nano wire and its application in the epoxy | |
| JPH03237100A (en) | Metal titanate fiber and production thereof | |
| JP3643915B2 (en) | Novel calcium silicate whisker and method for producing the same | |
| JP2612884B2 (en) | Titanium oxynitride fiber and its manufacturing method | |
| US3331660A (en) | Process for producing a fibrous titanium dioxide containing material | |
| JPH05214117A (en) | Composite material | |
| JP3229350B2 (en) | Alkali titanate crystal, production method thereof and composite material thereof | |
| JP2989580B1 (en) | Fibrous silica and method for producing the same | |
| JPS62132719A (en) | Synthetic xonotlite crystal aggregate and manufacture | |
| JPH0228250A (en) | Polyamide resin composition | |
| JP3324768B2 (en) | Potassium hexatitanate fiber | |
| JPH06279025A (en) | Composite titanic acid metal salt fiber and its production | |
| JPH07300400A (en) | Potassium titanate whisker |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |