钛酸钾的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及钛酸钾的制造方法。
【背景技术】
[0002] 钛酸钾作为构成汽车、铁路车辆、飞机和工业机械等包含的制动装置中的摩擦 滑动部件（如制动衬片（brake lining)、盘式垫板（disc pad)、离合器衬片（clutch facing))用摩擦材料是有用的。钛酸钾由通式K20 ? nTi02(其中n为1至12的整数）表 示。特别地，由K20 ? 6Ti02(n = 6)表示的六钛酸钾具有隧道晶体结构，且已知含有纤维状 六钛酸钾（纤维状六钛酸钾颗粒）的摩擦材料显示优异的耐热性等。
[0003] 然而，纤维状钛酸钾体积大，且成形性差。此外，由于流动性低而难以将纤维状钛 酸钾均一分散在摩擦材料中（即，纤维状钛酸钾难以操作）。
[0004] 专利文献1 (JP-A-4-280815)公开了一种通过以下步骤来制造颗粒状钛酸钾（而 不是纤维状钛酸钾）的方法，将四氯化钛水溶液注入二元或三元羧酸（如草酸）的水溶液 (加热至50°C以上），过滤所得含水二氧化钛-有机酸缩合物，接着水洗以获得水性悬液，将 氢氧化钾添加至水性悬液，并使混合物达到50°C以上的温度和8以上的pH，接着过滤、水洗 并干燥。
[0005] 通常期望用于摩擦材料的钛酸钾粉末具有5至10m2/g的比表面积。然而，由于专 利文献1所公开的钛酸钾粉末的比表面积大到l〇〇m2/g以上，因此难以充分改进摩擦性能。
[0006] 已研究了将钛化合物和钾化合物混合并煅烧混合物以制造棒状或柱状钛酸钾 (而不是纤维状钛酸钾）的方法。然而，根据该方法，难以抑制钛酸钾晶体沿纵向（长径方 向）生长，并且在产物中包含相当多的纤维状钛酸钾。此外，由于煅烧后必须进行组分调整 处理（如pH调整或酸洗），不可能简便地制造所期望的钛酸钾。
[0007] 现有技术文献
[0008] 专利文献
[0009] 专利文献 1 :JP-A-4-280815
【发明内容】
[0010] 发明要解决的问题
[0011] 鉴于上述情况，本发明的目的为提供能够简便且廉价地制造既显示高的热稳定性 又具有明显低的纤维状钛酸钾含量的钛酸钾的方法。
[0012] 用于解决问题的方案
[0013] 为解决上述技术问题本发明的发明人进行了深入的研究。结果，发明人发现，通过 以下可解决上述技术问题：以从1000°c至最高煅烧温度的升温速度控制为15°C /min以下 的方式将原料混合物加热至超过1000 °C的最高煅烧温度来煅烧原料混合物从而获得煅烧 物（calcine)，并以从最高煅烧温度至500°C的降温速度控制为100°C /min以上的方式冷却 煅烧物，接着粉碎处理，其中原料混合物包括钛化合物和钾化合物，钛原子换算的钛化合物 的摩尔数与钾原子换算的钾化合物的摩尔数的摩尔比（钛原子换算的钛化合物的摩尔数/ 钾原子换算的钾化合物的摩尔数）为2. 7至3. 3。该发现已导致本发明的完成。
[0014] 具体地，本发明一方面提供下述钛酸钾的制造方法。
[0015] (1) -种钛酸钾的制造方法，其包括以从1000 °C至最高煅烧温度的升温速度控制 为15°C /min以下的方式将原料混合物加热升温至超过1000°C的最高煅烧温度来煅烧所述 原料混合物从而获得煅烧物，并以从最高煅烧温度至500°C的降温速度控制为100°C /min 以上的方式冷却所述煅烧物，接着粉碎处理，所述原料混合物包括钛化合物和钾化合物，钛 原子换算的钛化合物的摩尔数与钾原子换算的钾化合物的摩尔数的摩尔比（钛原子换算 的钛化合物的摩尔数/钾原子换算的钾化合物的摩尔数）为2. 7至3. 3。
[0016] (2)根据（1)所述的钛酸钾的制造方法，其中所述粉碎处理使用振动棒磨机 (vibrating rod mill)进行。
[0017] 发明的效果
[0018] 由此本发明的一个方面提供能够简便且廉价地制造既显示高的热稳定性又具有 明显低的纤维状钛酸钾含量的钛酸钾的方法。
【具体实施方式】
[0019] 根据本发明一个实施方案的钛酸钾的制造方法（下文中可称作"制造方法"）包括 以从1000°C至最高煅烧温度的升温速度控制为15°C /min以下的方式将原料混合物加热升 温至超过l〇〇〇°C的最高煅烧温度来煅烧所述原料混合物从而获得煅烧物，并以从最高煅烧 温度至500°C的降温速度控制为100°C /min以上的方式冷却所述煅烧物，接着粉碎处理，所 述原料混合物包括钛化合物和钾化合物，钛原子换算的钛化合物的摩尔数与钾原子换算的 钾化合物的摩尔数的摩尔比（钛原子换算的钛化合物的摩尔数/钾原子换算的钾化合物的 摩尔数）为2. 7至3. 3。
[0020] 实施根据本发明一个实施方案的制造方法时使用的钛化合物充当通过煅烧来制 造钛酸钾的钛源。优选使用适于制造六钛酸钾的钛化合物作为钛酸钾。
[0021] 钛化合物可为选自例如二氧化钛、低价钛氧化物（titanium suboxide)、原钛酸 (及其盐）、偏钛酸（及其盐）、氢氧化钛、和过氧钛酸（及其盐）、以及钛矿如钛铁矿的一种 以上的钛化合物。其中，优选二氧化钛。
[0022] 二氧化钛可适当地用作钛化合物，这是由于二氧化钛显示优良的溶混性（可混 性）和与钾化合物的反应性，且廉价。
[0023] 优选使用金红石型二氧化钛或锐钛矿型二氧化钛，更优选锐钛矿型二氧化钛。
[0024] 通过利用金红石型二氧化钛作为钛化合物，可容易地获得结晶粒径（晶体大小） 大的钛酸钾（即，比表面积小的钛酸钾）。
[0025] 从便于操作的观点，实施根据本发明一个实施方案的制造方法时使用的钛化合物 的平均粒径优选0. 1至10mm，更优选0. 5至10mm，仍更优选0. 5至1mm。
[0026] 注意，本文使用的与钛化合物相关的术语"平均粒径"是指根据JIS K 0069( "化 学产品筛分试验方法"）测定的值。
[0027] 优选的实施根据本发明一个实施方案的制造方法时使用的钛化合物为颗粒形式， 更优选为聚集体或颗粒体（granulated products)的形式。当钛化合物为聚集体或颗粒体 的形式时，钛化合物可与钾化合物均一（均匀）混合。
[0028] 二氧化钛的聚集体（包含细粒（granules))或颗粒体优选作为钛化合物的聚集体 或颗粒体。
[0029] 本文使用的与钛化合物相关的术语"聚集体"是指为由钛化合物的n次颗粒聚集 形成的（n+1)次颗粒（n为等于或大于1的整数）（如由钛化合物的一次颗粒聚集形成的二 次颗粒，或由钛化合物的二次颗粒聚集形成的三次颗粒）、且具有〇. 1mm以上的平均粒径的 大颗粒（包括细粒）。
[0030] 本文使用的与钛化合物相关的术语"颗粒体"是指通过将钛酸钾粉末造粒获得的 具有0? 1mm以上的平均粒径的产物。
[0031] 实施根据本发明一个实施方案的制造方法时使用的钛化合物的聚集体或颗粒体 具有0? 1mm以上、优选0? 5至10mm、更优选0? 5至1mm的平均粒径。
[0032] 注意本文使用的与钛化合物的聚集体或颗粒体相关的术语"平均粒径"是指根据 JIS K 0069( "化学产品筛分试验方法"）测定的值。
[0033] 二氧化钛的聚集体的实例包括使用硫酸钛或硫酸氧钛制造的二氧化钛（硫酸法 制造的钛氧化物）的聚集体、使四氯化钛进行气相氧化或水解制造的二氧化钛（气相法制 造的钛氧化物）的聚集体、通过中和或水解四氯化钛水溶液或烷氧基钛制造的二氧化钛的 聚集体。
[0034] 硫酸法制造的钛氧化物、气相法制造的钛氧化物和通过中和或水解四氯化钛水溶 液或烷氧基钛制造的二氧化钛通常在使制造过程中得到的聚集颗粒（熟料（clinkers))进 行粉碎、崩解或分级等（粒径调整）以除去大颗粒之后用作终产物（如钛氧化物颜料）。当 使用二氧化钛的聚集体作为实施根据本发明一个实施方案的制造方法时所使用的钛化合 物时，优选使用熟料（clinker)直接作为二氧化钛的聚集体。
[0035] 当将熟料用作二氧化钛的聚集体时，由于可抑制混合物的粘合性而使得熟料可与 钾化合物均一混合，并且可制造期望的钛酸钾而不进行组分调整等处理。
[0036] 二氧化钛的颗粒体的实例包括通过借助喷雾干燥将商购可得的钛氧化物细颗粒 造粒所得到的二氧化钛的颗粒体、和通过将粘结剂添加至商购可得的钛氧化物细颗粒并将 混合物造粒所得到的二氧化钛的颗粒体等。
[0037]当二氧化钛的颗粒体用作钛化合物并使用施加大的粉碎能量的机械混合机（混 合装置）（如，振动磨机）与钾化合物混合时，可有效抑制混合物与混合机（如振动磨机） 内壁的附着，并均一混合钛化合物和钾化合物。
[0038] 实施根据本发明一个实施方案的制造方法时使用的钾化合物充当通过煅烧制造 的钛酸钾的钾源。优选使用适于制造六钛酸钾的钾化合物作为钛酸钾。
[0039] 实施根据本发明一个实施方案的制造方法时使用的钾化合物可为选自钾氧化物、 碳酸钾、氢氧化钾和草酸钾等的一种以上的钾化合物。优选使用碳酸钾作为钾化合物。这 些钾化合物在煅烧期间熔融或分解，并容易与钛化合物反应。此外，由于这些钾化合物在分 解时仅生成二氧化碳和水等，很少有杂质残留在产物中。
[0040] 优选实施根据本发明一个实施方案的制造方法时使用的钾化合物为颗粒形式。从 便于操作的观点，钾化合物的平均粒径优选〇. 1至1〇_