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| 濕法云母粉在涂料、橡塑、化妝品等領(lǐng)域的應(yīng)用 |
| 來(lái)源：中國(guó)粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2015-11-13 13:07:02 瀏覽次數(shù)： |
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濕法云母粉的應(yīng)用非常廣泛，下面僅僅提及一些面廣量大的領(lǐng)域和有特殊意義的領(lǐng)域，下文中“云母粉”一詞，如無(wú)說(shuō)明，均指“濕法云母粉”。
1涂料
濕法云母粉微粒（晶片）直徑與厚度的比例（徑厚比）達(dá)到80－120倍，晶片厚度僅數(shù)十納米至一百納米左右。這樣的產(chǎn)品具有高度的遮蓋率和紫外吸收功能，在漆膜中能形成高效的阻隔作用，使腐蝕性物質(zhì)在漆膜中擴(kuò)散、滲透和遷移的變得極其迂回曲折（屏蔽和迷宮效應(yīng)），穿透漆膜的時(shí)間延長(zhǎng)到3倍，從而極大地提高防腐涂料的性能。涂料一般比較關(guān)心填料的粒度，有時(shí)還考慮白度。
1）阻隔作用
片狀填料在漆膜內(nèi)形成基本平行的取向排列，水和其它腐蝕性物質(zhì)對(duì)漆膜的滲透受到強(qiáng)烈阻隔，在使用優(yōu)質(zhì)云母粉的情況下（晶片的徑厚比至少50倍，最好70倍以上），水和其它腐蝕性物質(zhì)穿透漆膜的穿透時(shí)間一般延長(zhǎng)3倍。由于云母粉填料比特種樹(shù)脂廉價(jià)得多，所以具有非常高的技術(shù)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
總之，使用優(yōu)質(zhì)云母粉是提高防腐涂料和外墻涂料等的品質(zhì)和性能的重要手段。在涂裝過(guò)程中，云母晶片在漆膜固化前受到表面張力的作用而躺下，自動(dòng)形成互相平行、而且與漆膜表面也平行的結(jié)構(gòu)。這樣的層層排列，其取向正好與腐蝕性物質(zhì)穿透漆膜的方向相垂直，阻隔作用的發(fā)揮最為充分。問(wèn)題是云母粉的片狀結(jié)構(gòu)必須完美，國(guó)外工業(yè)企業(yè)的內(nèi)定標(biāo)準(zhǔn)是其徑厚比至少應(yīng)當(dāng)達(dá)到50倍，最好在70倍以上，否則效果就不理想，因?yàn)榫奖?，單位填料用量所形成的有效阻隔面積也就越大，相反，晶片太厚的話，就無(wú)法形成多少阻隔層，而顆粒裝的填料則根本沒(méi)有這種作用。還有，如果云母晶片有穿孔、撕裂，也會(huì)嚴(yán)重影響這種阻隔作用（腐蝕性物質(zhì)容易漏過(guò)去）。云母粉晶片越薄，單位填料量形成的阻隔面積越大，粒度適中（不宜追求過(guò)分細(xì)），效果就越好。
許多專利文獻(xiàn)提及可使用云母粉、滑石粉、高嶺土等許多填料，用量的范圍也拉得很大（如2－90％），這無(wú)非是為了擴(kuò)大專利權(quán)的覆蓋范圍，并掩蓋技術(shù)秘密和技術(shù)訣竅。滑石粉、高嶺土等的徑厚比僅僅2－6倍，即使是干法云母粉，其徑厚比也只有10倍左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到50倍或70倍的要求，沒(méi)有工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。真正有工業(yè)意義的片狀填料，實(shí)際上就是濕法云母粉。
2）改善漆膜的物理機(jī)械性能
使用濕法云母粉可以改善漆膜的一系列物理機(jī)械性能。其中的關(guān)鍵是填料的形態(tài)學(xué)特征，即片狀填料的徑厚比和纖維狀填料的長(zhǎng)徑比，顆粒裝填料如同混凝土中的沙石，起到鋼筋的增強(qiáng)作用。
3）提高漆膜的抗磨性能
樹(shù)脂本身的硬度都有限，而不少填料的強(qiáng)度也不高（如滑石粉）。相反，云母是花崗巖的成分之一，其硬度和機(jī)械強(qiáng)度很大。所以，涂料中加入云母粉作填料，其抗磨性能可明顯提高。車用涂料、路面涂料、機(jī)械防腐涂料、墻面涂料等偏愛(ài)使用云母粉，即是此理。
4）絕緣性能
云母具有極高的電阻（1012－15歐姆·cm），本身就是最優(yōu)異的絕緣材料。用云母粉來(lái)提高漆膜的絕緣性能是廣為人知的技術(shù)，故不予多說(shuō)。很令人感興趣的是，它與有機(jī)硅樹(shù)脂或有機(jī)硅硼樹(shù)脂的復(fù)配物，遇到高溫時(shí)轉(zhuǎn)化為機(jī)械強(qiáng)度和絕緣性能良好的陶瓷性物質(zhì)，因此用這類絕緣材料制成的電線、電纜，即使在火災(zāi)中燒毀之后，仍然保持原有的絕緣狀態(tài)。這對(duì)于礦井、隧道、特殊建筑物、特殊設(shè)施等，是非常重要的。
5）阻燃
云母粉是很有價(jià)值的阻燃填料，如果配合有機(jī)鹵阻燃劑，可制得阻燃性和防火性涂料。
6）抗紫外、紅外線性能
云母具有優(yōu)異的屏蔽紫外線和紅外線等的性能。所以在戶外用涂料中添加濕法云母粉，就可以大幅度提高漆膜的抗紫外線性能，延緩漆膜的老化。它的屏蔽紅外線的性能被用于配制保溫、隔熱材料（如涂料）。
7）減少沉降
濕法云母粉的懸浮性能非常優(yōu)異，極薄的微小晶片能長(zhǎng)久地懸浮于介質(zhì)中而不會(huì)沉降分層。所以，用云母粉代替容易沉降的填料時(shí)，涂料的儲(chǔ)存穩(wěn)定性明顯上升。
8）熱輻射和高溫涂料
云母有良好的紅外輻射能力，如與氧化鐵等配合，可以造成優(yōu)異的熱輻射效果。最典型的例子就是在航天器涂料中的應(yīng)用（使向陽(yáng)面的溫度降低數(shù)十度）。許多加熱原件的涂裝，以及高溫設(shè)施的涂裝，都需要用含有云母粉的特種涂料。這類涂料可以在極高溫度下工作，如1000℃左右，此時(shí)鋼材已經(jīng)紅熱，但是涂料安然無(wú)恙。
9）光澤作用
云母有良好的珠光性光澤，因此，使用大粒徑薄片狀云母粉產(chǎn)品時(shí)，可賦予材料如涂料以光澤、閃光或反光。相反，極細(xì)微的云母粉可在材料內(nèi)造成反復(fù)的相互反射的作用，從而產(chǎn)生消光效應(yīng)，因此使用小粒徑云母粉產(chǎn)品時(shí)產(chǎn)生消光作用。
10）隔音減震作用
云母能顯著改變材料的一系列物理模量，形成或改變材料的粘彈性。這類材料高效率地吸收振動(dòng)能量、削弱震動(dòng)波和聲波。另外，震動(dòng)波和聲波在云母晶片之間形成反復(fù)反射，也造成削弱其能量的作用。故濕法云母粉也被用來(lái)配制消聲、隔音、減振涂料。
2 橡膠
1）改善橡膠的氣密性
橡膠的氣密性對(duì)于許多橡膠制品來(lái)說(shuō)是首要性能，如內(nèi)胎、球膽以及許多救生用品等等。要提高橡膠的氣密性，除了加工工藝和涂施工藝外，主要取決于橡膠本身及其填料的性質(zhì)。橡膠的致密性越好，制品的抗通透性也越好。當(dāng)然這類膠種價(jià)格不菲，這里有成本問(wèn)題，因此使用功能性填料濕法云母粉，代價(jià)低而效果好，其意義就尤其重要。正因?yàn)槿绱耍谑统蔀槿蚪?jīng)濟(jì)發(fā)展的重要制約因素的時(shí)候，例如從上世紀(jì)70年代石油危機(jī)以來(lái)，固特異、住友橡膠、普利斯通、斯珀汀等等著名公司就致力研究云母粉的應(yīng)用。
濕法云母粉的阻隔作用使有害物質(zhì)難以進(jìn)入材料，進(jìn)入后又難以擴(kuò)散、遷移、穿透。原理與涂料相似，即平行取向的云母粉晶片阻隔氣體的穿過(guò)（穿透時(shí)間延長(zhǎng)3倍），這對(duì)輪胎的內(nèi)胎、球類的內(nèi)膽和許多救生器材來(lái)說(shuō)是非常重要的。在規(guī)格上并不苛求細(xì)、白，但要求片狀結(jié)構(gòu)完美。
總之，在橡膠內(nèi)加入濕法云母粉以后，氣密性將大幅度提高。
2）改善橡膠的物理機(jī)械性能
橡膠加入大徑厚比填料（濕法云母粉），其抗沖擊性、機(jī)械強(qiáng)度、形態(tài)穩(wěn)定性等都有明顯改善。濕法云母粉還可以改變橡膠的摩擦特點(diǎn)，不同的用法作用不同，如提高摩擦系數(shù)，或改善潤(rùn)滑性能（如雨刮器）。
加入大徑厚比填料后，橡膠的彈性模量等物理性質(zhì)則有很大改善，這對(duì)于橡膠等材料來(lái)說(shuō)，是非常重要的。
3）絕緣性能
云母具有極高的電阻，用云母粉來(lái)提高材料的絕緣性能是廣為人知的。橡膠的用途之一是用作電線電纜的絕緣材料，濕法云母粉的使用是重要手段。需要提及的是礦道、隧道以及類似場(chǎng)合下使用的電纜，這類電纜需要在火警情況下保持絕緣狀態(tài)。國(guó)外已經(jīng)開(kāi)發(fā)一類特殊的絕緣材料，它們由硅橡膠（包括有機(jī)硼樹(shù)脂）和云母粉等組成。這類絕緣材料在火警的高溫下轉(zhuǎn)化成陶瓷樣物質(zhì)，保留良好的絕緣性能和機(jī)械強(qiáng)度，可使電纜在火警情況下保持絕緣。另須提及的是含鐵量會(huì)降低云母的絕緣性能，絕緣材料一般不宜使用干法云母粉。
4）減振隔音作用
不少隔音減振材料使用橡膠，以改變材料的粘彈性等物理性狀，形成理想效果。大徑厚比濕法云母粉能改變材料的一系列物理模量。再則，晶片間的能量（如震動(dòng)波、聲波）反射，也吸收和削弱這些能量。據(jù)此，車輛和家電使用的“減振片”多配入云母粉。同理，許多其它減振隔音材料也使用濕法云母粉。
5）橡膠模壓硫化中的脫模劑
許多情況下橡膠的模壓硫化不使用金屬模具或類似模具，此時(shí)脫模劑的性能直接影響到生產(chǎn)。例如輪胎的模壓硫化使用氣囊，如不使用高性能脫模劑，勢(shì)必發(fā)生制品和模具的粘連，既損害模具，也會(huì)造成大量次品，對(duì)生產(chǎn)的危害很大。
這類脫模劑常使用潤(rùn)滑油脂、有機(jī)硅、有機(jī)氟等材料。由于固體潤(rùn)滑劑在其中起到不可或缺的作用，所以現(xiàn)代的這類脫模劑一般都加入云母粉。濕法云母粉具有完美的片狀晶形，晶片極薄，對(duì)模具表面的遮蓋能力和隔離能力極高。而且濕法云母粉的晶片表面及其光滑，能有效地防止材料之間的粘連。濕法云母粉的純度高，造成橡膠與模具粘結(jié)的有害雜質(zhì)含量極低，非常適用。雜質(zhì)如石英、長(zhǎng)石和其它礦物的微粉，它們無(wú)片狀結(jié)構(gòu)，且表面毛糙，是造成脫模困難的重要原因之一。干法云母粉造成脫模困難的另一原因是云母微粒本身表面非常毛糙，造成粘連。加入濕法云母粉以后，還在橡膠與模具之間形成排出氣體的通道，防止氣體在該間隙內(nèi)的滯留，從而改善制品的外觀性狀。
同理，濕法云母粉也是高檔潤(rùn)滑油（極壓級(jí)潤(rùn)滑油）的關(guān)鍵組分。濕法云母粉可抑制橡膠助劑在橡膠內(nèi)的遷移。
濕法云母粉在橡膠中的應(yīng)用遠(yuǎn)不止于此。充分利用濕法云母粉的獨(dú)特性能，可開(kāi)發(fā)出許多很有價(jià)值的新型橡膠制品來(lái)，形成許多有價(jià)值的應(yīng)用技術(shù)。
3 樹(shù)脂與塑料
1）改變塑料的光學(xué)特性
云母晶片具有反射、輻射紅外線和吸收、屏蔽紫外線等功能。如在農(nóng)膜中加入優(yōu)質(zhì)的濕法云母粉，云母微晶片反射紅外輻射，可使光能在穿過(guò)農(nóng)膜后就難以因熱輻射（即紅外輻射）而逃逸，提高暖棚、地膜等的保溫效果。在這一應(yīng)用中，云母粉的純度和片狀結(jié)構(gòu)特別重要。雜質(zhì)會(huì)降低云母粉的增強(qiáng)效果，影響透明度，并使霧度大幅度上升，使得進(jìn)入暖棚的光線減少。同時(shí)，片狀結(jié)構(gòu)差的話，阻隔紅外輻射的效果也就較差。香港李氏集團(tuán)甘肅格蘭化工科技有限公司采用濕法云母粉制造農(nóng)膜，透明度僅降低2個(gè)百分點(diǎn)。
藥品、化妝品、食品等產(chǎn)品需要屏蔽光輻射，特別是紫外輻射，以改善產(chǎn)品的儲(chǔ)存性能。它們的塑料包裝材料中可加入片狀結(jié)構(gòu)完美的濕法云母粉，以屏蔽光輻射，特別是紫外輻射。
大粒徑云母粉填料能提高材料的光澤（珠光效應(yīng)），細(xì)微的云母粉起消光作用。
2）改善塑料的氣密性
濕法云母粉具有優(yōu)異的薄片狀晶形，微晶厚度以納米計(jì)，徑厚比高達(dá)80~120倍，有效阻隔面積很大。在塑料內(nèi)加入濕法高純優(yōu)質(zhì)云母粉以后，氣密性將大幅度提高。這樣的塑料，據(jù)專利文獻(xiàn)稱，可以用來(lái)制造可樂(lè)瓶、啤酒瓶、藥物包裝瓶、防潮包裝材料以及許多類似的特種塑料包裝材料。
3）改善塑料的物理機(jī)械性能
片狀和纖維狀填料可分散材料所受到的應(yīng)力，其機(jī)制與混凝土中的鋼筋相似。眾多增強(qiáng)材料（塑料、橡膠、樹(shù)脂等）使用各向異性材料，其原理是相同的。最典型的應(yīng)用就是碳纖維，但是碳纖維十分昂貴，加上色澤限制，應(yīng)用有困難。石棉致癌，其應(yīng)用被嚴(yán)格限制。超細(xì)玻纖（如直徑1微米，或納米級(jí)）的制造有許多困難，價(jià)格也頗高。顆粒狀填料包括在干法云母粉中大量存在的石英微粉、高嶺土微粉等，如同混凝土中沙石，沒(méi)有這種作用。只有在加入大徑厚比填料（如濕法云母粉）以后，塑料和樹(shù)脂的拉伸強(qiáng)度、抗沖擊強(qiáng)度、彈性模量、其它機(jī)械性能、形態(tài)穩(wěn)定性（如抗熱扭變性和抗疲勞蠕變性）和抗磨性能等都有明顯改善。材料學(xué)上對(duì)此研究頗多，其關(guān)鍵之一是填料的外形比。
塑料（如樹(shù)脂）本身的硬度都有限。不少填料（如滑石粉）的機(jī)械強(qiáng)度也很低。相反，云母是花崗巖的成分之一，其硬度和機(jī)械強(qiáng)度很大。所以塑料中加入云母粉作填料，增強(qiáng)效果特別明顯，高徑厚比是高純?cè)颇阜墼鰪?qiáng)的關(guān)鍵。
云母粉的偶聯(lián)處理對(duì)于上述應(yīng)用有極大的作用，它大幅度提高材料在化學(xué)意義上的整體性，從而使材料的性能得以極大地提高。正確的偶聯(lián)處理也是云母粉增強(qiáng)的關(guān)鍵。
改變樹(shù)脂的結(jié)晶行為也是云母粉增強(qiáng)的機(jī)制之一。
使用優(yōu)質(zhì)云母粉可使制品制作得更加輕薄。這一技術(shù)在塑料工業(yè)上可有非常廣泛的應(yīng)用，如制造高強(qiáng)度制品，包括機(jī)械和車輛的塑料零件、土工材料、家電外殼、包裝材料、生活用塑料制品、薄膜、裂絲和繩索等等。
4）改善塑料制品的絕緣性能
云母具有極高的電阻，本身是高性能絕緣材料。用云母粉來(lái)提高材料的絕緣性能是廣為人知的技術(shù)。如需制造高絕緣性塑料制品，可考慮加入功能性填料濕法云母粉。如上所述，含鐵量高的云母的絕緣性能較低，應(yīng)避免使用。干法云母粉沒(méi)有洗礦，含鐵量一般都較高，不宜使用這類云母粉。
濕法云母粉在塑料中的應(yīng)用遠(yuǎn)不止于此。充分利用濕法云母粉的獨(dú)特性能，可開(kāi)發(fā)出許多很有價(jià)值的新型塑料制品來(lái)，形成許多有價(jià)值的應(yīng)用技術(shù)。例如在塑料中加入云母粉可提高印刷性能和復(fù)合粘結(jié)性能；在表面沉淀SnO2或鍍金屬后云母粉具有導(dǎo)電性，可用于制造抗靜電產(chǎn)品和導(dǎo)電塑料；涂復(fù)TiO2以后是珠光顏料，其應(yīng)用非常之多；著色后是性能優(yōu)異的顏料；云母還能改善制品的潤(rùn)滑性能。
4 模具
在型砂模具表面涂復(fù)含云母粉的配方（包括使用含云母粉的洗模劑），可封閉模具表面的微孔，改善脫模性能，提高制品的表面光潔度。
5 潤(rùn)滑劑
例如用于金屬壓延中。金屬壓延的壓力很高，如果單用液態(tài)潤(rùn)滑劑，受力點(diǎn)上的潤(rùn)滑劑可能完全被擠干，出現(xiàn)“干摩擦”狀態(tài)，這非常有害（模具磨損、制品表面毛糙、電耗上升等）。加入固體潤(rùn)滑劑是有效的解決方法。極壓（extreme-pressure）潤(rùn)滑劑也常常使用固體潤(rùn)滑劑，以防止出現(xiàn)干磨狀態(tài)（干磨可造成軸承紅熱、燒結(jié)，后果不可設(shè)想）。這類云母粉對(duì)晶片的表面光潔度和純度要求很高，如含石英砂等雜質(zhì)，則反而加速磨損。
6 化妝品
云母為天然礦產(chǎn)品，具有極高的化學(xué)穩(wěn)定性，屬完全惰性物質(zhì)，故安全、無(wú)毒、無(wú)害，適合化妝品的要求。云母晶片有強(qiáng)烈珠光光澤，特別是當(dāng)粒徑合適時(shí)，可用于代替或部分代替價(jià)格昂貴的珠光顏料，增強(qiáng)化妝品的光澤效果。水分無(wú)法穿透云母晶片，用于保濕制品時(shí)可抑制皮膚水份的蒸發(fā)。
云母晶片能屏蔽紫外線和紅外線，所以是優(yōu)良的化妝品抗紫外劑。由于它是純天然的，無(wú)毒無(wú)害，具有人工合成的有機(jī)抗紫外劑所不具備的優(yōu)勢(shì)。由于晶片極薄，覆蓋能力極強(qiáng)，故僅需少量該些產(chǎn)品，即可皮膚表面形成一層肉眼看不見(jiàn)的抗紫外線保護(hù)劑、增亮劑。
云母微粒晶片極薄，厚度通常僅有數(shù)十納米，晶片直徑與厚度的比率（徑厚比）高達(dá)80－120倍，遮蓋力極強(qiáng)。
7 特種粉體
云母粉如表面涂復(fù)導(dǎo)電性物質(zhì)（金屬、金屬氧化物），則生成導(dǎo)電性粉末，用于制造導(dǎo)電性和抗靜電性高分子材料。如涂復(fù)磷酸鋅，則是涂料抗腐蝕填料。
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