（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）隨著(zhù)巨晶片狀的白云母在絕緣材料的應用, 白云母成為了一種寶貴的資源。隨著(zhù)工業(yè)原料云母的日益枯竭和科技進(jìn)步, 碎云母可用于造紙、制造云母帶、云母板, 打破了片云母應用的壟斷地位, 從而增添了新的碎云母礦床。由于碎云母的韌性大, 加工成超微粉體的難度大且成本高, 制約了白云母粉作為功能填料的廣泛應用。加上對特殊功能粉體材料的日益需求的增長(cháng), 促使了傳統白云母資源的更新,開(kāi)辟新的微晶白云母資源已成為時(shí)代需求。
1 微晶白云母類(lèi)粉體材料的特殊性能
微晶白云母礦通過(guò)干法或濕法易于加工成微晶白云母粉、絹云母粉、絹英粉、伊利石(水云母)粉等各類(lèi)礦物粉體材料, 與碎云母粉具有相近的特性, 它們均是一種富含鉀鋁的硅酸鹽礦物, 都具有納米尺寸的層狀晶體結構, 系天然的納米結構物質(zhì), 只要通過(guò)加工、改造就有可能成為納米材料的原料。
其粉體多為片狀、板片狀、鱗片狀粉末, 有一定的徑厚比,云母片的韌性和彈性好、滑動(dòng)能力大、抗拉、抗壓強度高, 作為填料有很好的增強作用。粉體均是硅酸鹽礦物, 化學(xué)性能穩定, 酸、堿難于作用, 因此, 能耐酸、堿、防腐蝕。白云母類(lèi)礦物具有特殊層狀晶體結構, 晶格十分穩定, 礦物的體積電阻和表面電阻均高, 有較低的電介質(zhì)損耗, 能抗電弧、耐電暈、絕緣強度高, 而且熱膨脹系數小、耐熱性能好，在550 ℃高溫下不改變性質(zhì)，熔點(diǎn)高達1260 ℃以上。
白云母類(lèi)礦物屬單斜晶系, 二軸平行薄片平面, 粉體有一定徑厚比, 易于呈有序定向排列, 容易產(chǎn)生消光效應, 可阻擋可見(jiàn)光, 也能屏蔽紫外線(xiàn)和紅外幅射, 從理論上說(shuō)還可阻擋微波, 因此, 具有耐老化、保溫、耐候性好, 這是其他白色礦物粉體材料無(wú)法比擬的特殊性能。另外微晶白云母類(lèi)礦石, 具有顯微結晶結構, 結晶顆粒天然超細, 一般結晶粒度在1 ～ 10μm 之間，相對容易解離加工成超微細粉體材料, 加之這類(lèi)礦產(chǎn)分布廣, 儲量大, 資源豐富, 易于開(kāi)采和加工, 相對比同類(lèi)的碎云母粉的價(jià)格可低1/3 ～ 2/3 ， 容易在多種應用工業(yè)領(lǐng)域中推廣使用, 與其他白色礦物粉體材料在性能價(jià)格比上也具有較強的市場(chǎng)競爭力, 是值得著(zhù)重開(kāi)發(fā)應用的價(jià)廉物美新型礦物粉體材料。
2 微晶白云母類(lèi)礦物粉體材料的應用
2.1 微晶白云母粉
利用塊云母礦采用干法或濕法可生產(chǎn)出不同目數規格的微晶白云母粉, 還可按不同用途的需求進(jìn)行改性染色。粉體的技術(shù)指標基本符合碎云母粉的行業(yè)標準, 僅是堆積密度稍低, 但白度較高。微晶白云母粉經(jīng)四川大學(xué)高分子研究所應用,填充聚氯乙烯和聚丙烯分別作建材和汽車(chē)專(zhuān)用料其力學(xué)性能和耐腐蝕性能見(jiàn)表1 、2 、3 。并在有關(guān)廠(chǎng)家實(shí)際使用獲得成功, 開(kāi)始進(jìn)入市場(chǎng)。
微晶白云母粉作為絕緣材料。經(jīng)四川德陽(yáng)東方電機廠(chǎng)絕緣室研究用來(lái)配制絕緣膠, 澆灌大型水輪發(fā)電機定子繞組端部并頭和絕緣盒, 經(jīng)多次試驗, 其測試結果見(jiàn)表4、5 。其效果超過(guò)了傳統利用石英粉配制的絕緣膠, 其漏電減少近10倍, 達到了非常理想的效果, 電阻率好, 泄露電流很低, 在絕緣技術(shù)上取得了很大突破, 已被使用單位認可, 將會(huì )得到普遍推廣應用。
微晶白云母粉在油漆涂料的應用。經(jīng)四川大學(xué)金緯科技實(shí)業(yè)公司用在富鋅環(huán)氧防腐、防銹漆中作填料, 可替代40 %的鋅粉, 其油漆性能的指標與原指標基本一致, 僅表面干燥時(shí)間相對較長(cháng), 沖擊強度還有改進(jìn), 可大量節約油漆成本。重慶宏漆涂料有限公司用此粉作涂料填料, 提高了粘附性、防腐蝕性、耐候性, 增強了耐久性。
微晶白云母粉已作過(guò)冶金用耐火材料的炮泥、煅燒莫來(lái)石和電焊條的涂層;還可作橡膠的潤滑劑、防粘劑;硫化橡膠、丁腈橡膠的填料, 加在天然橡膠中制無(wú)內胎輪胎等;在石油鉆井中作密封劑, 防止鉆液流失;日用化工中作防曬、防凍膏;適用于酸法和堿法造紙均能作填料, 還有多種用途正待正發(fā)。由于過(guò)去碎云母粉價(jià)格高, 很多應用領(lǐng)域受其制約, 微晶白云母粉以其物美價(jià)廉將拓寬其應用范圍。
2.2 絹云母和絹英粉的應用
利用絹云母化流紋巖或石英斑巖, 通過(guò)選礦加工可生產(chǎn)成絹云母粉和絹英粉兩種粉體材料,粉體中的絹云母含量大于90 %者作為絹云母粉, 小于80 %者作為絹英粉。絹云母粉的應用與上述微晶白云母相同, 性能相近, 絹云母粉比微晶白云母粉絲絹光澤明顯, 徑厚比更大, 增強作用相對更好。
由于這種類(lèi)型礦石絹云母含量不高, 選礦難度大, 不易加工成絹云母粉, 因此, 主要生產(chǎn)絹英粉。絹英粉過(guò)去主要用作陶瓷原料, 通過(guò)在橡膠制品中礦物填料的應用和替代炭黑、白炭黑的應用研究以及載重輪胎內胎膠中的應用均獲得十分顯著(zhù)的效果, 完全可以作為橡膠制品的填料使用。
主要效果體現在:(1)加工工藝性能好, 易分散、吃粉塊、不飛揚, 膠料流動(dòng)性好, 混煉時(shí)間可縮短;(2)提高粘結性, 增強抗拉撕裂作用, 彈性伸長(cháng)率、彎曲模量、撓曲強度和耐疲勞性、抗蠕變性強, 有明顯增強作用;可替代部分炭黑和白炭黑, 降低成本;(3)化學(xué)穩定性和絕緣性好, 覆蓋面廣, 抗滲透和密封性好, 能屏蔽紫外線(xiàn), 耐熱老化性好。已被重慶長(cháng)江橡膠廠(chǎng)、云南輪胎廠(chǎng)、昆明橡膠廠(chǎng)等廠(chǎng)家采用。
絹英粉還在熱固性改性酚醛塑料、環(huán)氧樹(shù)脂玻璃鋼內襯制品、聚氯乙烯擠出板的應用以及在防銹漆中的應用, 同樣有增強、防老化、耐熱、防腐蝕、絕緣等優(yōu)異性能。作防銹漆具有附著(zhù)力強, 耐候性好,防龜裂, 易分散、不沉淀、平整光滑, 無(wú)結皮, 施工性好, 能夠進(jìn)一步推廣應用。
2.3 伊利石(水云母)粉
伊利石常用作陶瓷和造紙原料, 經(jīng)四川大學(xué)高分子研究所將伊利石粉作為高分子材料的填料應用研究的結果表明, 經(jīng)偶聯(lián)劑或EAA(乙烯-丙烯酸共聚物)改性處理后, 填充高密度聚乙烯、聚丙烯, 能有效改善和提高填充體系的相容性和力學(xué)強度, 制成高強度、高韌性的聚乙烯、聚丙烯復合材料, 其性能主要表現在增強、耐光老化性強、抗酸堿、耐腐蝕性好。伊利石粉是一種價(jià)廉物美的新型礦物填料,值得廣泛推廣應用。
3 結 語(yǔ)
(1)新的微晶白云母資源的開(kāi)發(fā)應用, 豐富了白云母資源研究的新內容。提出按白云母的結晶大小和用途重新劃分白云母礦床的工業(yè)類(lèi)型, 并概述不同類(lèi)型礦床產(chǎn)出特征, 有利于白云母礦的尋找和合理利用白云母資源。
(2)塊云母、絹云母、伊利石(水云母)均具有顯微結晶結構, 同屬微晶白云母類(lèi)的層狀硅酸鹽礦物,3 種礦物在化學(xué)成分上含鉀量逐漸減少, 含水量相對增多, 晶體結構上a 、b 二軸的光軸角逐漸減小,消光效應有所差異。其礦石相對比碎云母更易加工成粉體材料, 尤其是超微粉體材料, 因此, 開(kāi)發(fā)微晶白云母新資源, 是發(fā)展白云母粉體材料的重要途徑。
(3)微晶白云母粉具有多種優(yōu)異性能, 尤其是耐酸、堿腐蝕、耐老化、耐候性強、耐熱、絕緣是其他白色礦物填料無(wú)法比擬的, 均可用在塑料、橡膠、造紙、涂料、油漆中作功能性填料, 也可作絕緣、耐火、保溫材料, 特別是礦物自身具有納米尺寸的晶體結構, 是開(kāi)發(fā)研制納米復合材料的天然原料, 其應用前景十分廣闊。
(4)微晶白云母礦的資源豐富, 分布普遍, 礦石易采、易選、易加工, 成本相對低廉, 加之其粉體性能優(yōu)異, 應作為無(wú)機礦物粉體材料重點(diǎn)開(kāi)發(fā)的優(yōu)勢礦產(chǎn)之一。
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