（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）隨著巨晶片狀的白云母在絕緣材料的應(yīng)用, 白云母成為了一種寶貴的資源。隨著工業(yè)原料云母的日益枯竭和科技進步, 碎云母可用于造紙、制造云母帶、云母板, 打破了片云母應(yīng)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(yīng)用。加上對特殊功能粉體材料的日益需求的增長, 促使了傳統(tǒng)白云母資源的更新,開辟新的微晶白云母資源已成為時代需求。
1 微晶白云母類粉體材料的特殊性能
微晶白云母礦通過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(jié)構(gòu), 系天然的納米結(jié)構(gòu)物質(zhì), 只要通過加工、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(wěn)定, 酸、堿難于作用, 因此, 能耐酸、堿、防腐蝕。白云母類礦物具有特殊層狀晶體結(jié)構(gòu), 晶格十分穩(wěn)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(shù)小、耐熱性能好，在550 ℃高溫下不改變性質(zhì)，熔點高達1260 ℃以上。
白云母類礦物屬單斜晶系, 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(yīng), 可阻擋可見光, 也能屏蔽紫外線和紅外幅射, 從理論上說還可阻擋微波, 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法比擬的特殊性能。另外微晶白云母類礦石, 具有顯微結(jié)晶結(jié)構(gòu), 結(jié)晶顆粒天然超細, 一般結(jié)晶粒度在1 ～ 10μm 之間，相對容易解離加工成超微細粉體材料, 加之這類礦產(chǎn)分布廣, 儲量大, 資源豐富, 易于開采和加工, 相對比同類的碎云母粉的價格可低1/3 ～ 2/3 ， 容易在多種應(yīng)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格比上也具有較強的市場競爭力, 是值得著重開發(fā)應(yīng)用的價廉物美新型礦物粉體材料。
2 微晶白云母類礦物粉體材料的應(yīng)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(shù)規(guī)格的微晶白云母粉, 還可按不同用途的需求進行改性染色。粉體的技術(shù)指標(biāo)基本符合碎云母粉的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn), 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(yīng)用,填充聚氯乙烯和聚丙烯分別作建材和汽車專用料其力學(xué)性能和耐腐蝕性能見表1 、2 、3 。并在有關(guān)廠家實際使用獲得成功, 開始進入市場。
微晶白云母粉作為絕緣材料。經(jīng)四川德陽東方電機廠絕緣室研究用來配制絕緣膠, 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(jié)果見表4、5 。其效果超過了傳統(tǒng)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, 將會得到普遍推廣應(yīng)用。
微晶白云母粉在油漆涂料的應(yīng)用。經(jīng)四川大學(xué)金緯科技實業(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(biāo)與原指標(biāo)基本一致, 僅表面干燥時間相對較長, 沖擊強度還有改進, 可大量節(jié)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冶金用耐火材料的炮泥、煅燒莫來石和電焊條的涂層;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內(nèi)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)。由于過去碎云母粉價格高, 很多應(yīng)用領(lǐng)域受其制約, 微晶白云母粉以其物美價廉將拓寬其應(yīng)用范圍。
2.2 絹云母和絹英粉的應(yīng)用
利用絹云母化流紋巖或石英斑巖, 通過選礦加工可生產(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(yīng)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。絹英粉過去主要用作陶瓷原料, 通過在橡膠制品中礦物填料的應(yīng)用和替代炭黑、白炭黑的應(yīng)用研究以及載重輪胎內(nèi)胎膠中的應(yīng)用均獲得十分顯著的效果, 完全可以作為橡膠制品的填料使用。
主要效果體現(xiàn)在:(1)加工工藝性能好, 易分散、吃粉塊、不飛揚, 膠料流動性好, 混煉時間可縮短;(2)提高粘結(jié)性, 增強抗拉撕裂作用, 彈性伸長率、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(wěn)定性和絕緣性好, 覆蓋面廣, 抗?jié)B透和密封性好, 能屏蔽紫外線, 耐熱老化性好。已被重慶長江橡膠廠、云南輪胎廠、昆明橡膠廠等廠家采用。
絹英粉還在熱固性改性酚醛塑料、環(huán)氧樹脂玻璃鋼內(nèi)襯制品、聚氯乙烯擠出板的應(yīng)用以及在防銹漆中的應(yīng)用, 同樣有增強、防老化、耐熱、防腐蝕、絕緣等優(yōu)異性能。作防銹漆具有附著力強, 耐候性好,防龜裂, 易分散、不沉淀、平整光滑, 無結(jié)皮, 施工性好, 能夠進一步推廣應(yīng)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(yīng)用研究的結(jié)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(fù)合材料, 其性能主要表現(xiàn)在增強、耐光老化性強、抗酸堿、耐腐蝕性好。伊利石粉是一種價廉物美的新型礦物填料,值得廣泛推廣應(yīng)用。
3 結(jié) 語
(1)新的微晶白云母資源的開發(fā)應(yīng)用, 豐富了白云母資源研究的新內(nèi)容。提出按白云母的結(jié)晶大小和用途重新劃分白云母礦床的工業(yè)類型, 并概述不同類型礦床產(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(jié)晶結(jié)構(gòu), 同屬微晶白云母類的層狀硅酸鹽礦物,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(jié)構(gòu)上a 、b 二軸的光軸角逐漸減小,消光效應(yīng)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(jié)構(gòu), 是開發(fā)研制納米復(fù)合材料的天然原料, 其應(yīng)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(yīng)作為無機礦物粉體材料重點開發(fā)的優(yōu)勢礦產(chǎn)之一。
?歡迎進入【粉體論壇】
|
