礦物粉體材料作為填料時，可有效提高高聚物基復(fù)合材料（塑料、橡膠、膠黏劑）的力學(xué)性能（彈性模量、拉伸強(qiáng)度、剛性、撕裂強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度、摩擦系數(shù)、耐磨性等），這些粉體材料就成為礦物增強(qiáng)材料。
礦物材料的增強(qiáng)主要取決于對其粒度或比表面積和顆粒形狀，礦物增強(qiáng)材料可分為針狀增強(qiáng)材料、片狀增強(qiáng)材料和粒狀增強(qiáng)材料。
礦物增強(qiáng)材料的增強(qiáng)效果順序?yàn)椋横槧钐盍希酒瑺钐盍希玖钐盍稀?br />
礦物增強(qiáng)材料在基料中的流動性順序大致為：片狀填料＞針狀填料＞粒狀填料。
下面小編就按順序?yàn)榇蠹医榻B一下硅灰石、云母、滑石、高嶺土、石墨、硫酸鈣晶須、碳化硅晶須、氧化鋁晶須等礦物增強(qiáng)材料。
1、針狀硅灰石增強(qiáng)材料
硅灰石（Wollastonite）是一種鈣的偏硅酸鹽礦物，化學(xué)分子式為CaSiO3，理論化學(xué)成分為CaO48.3%，SiO251.7%，目前被廣泛用作工業(yè)礦物原料的主要是低溫三斜硅灰石。（詳情請點(diǎn)擊：1分鐘了解硅灰石）
（1）加工方法
硅灰石的結(jié)晶構(gòu)造決定了即使是細(xì)小顆粒也呈纖維狀或針狀的性質(zhì)。硅灰石的а晶型長徑比為5：1，β晶型為20：1，最高可達(dá)30：1，其長徑比隨粉碎方式的不同有很大的差異。提高硅灰石產(chǎn)品的長徑比，關(guān)鍵在于粉碎過程中采用適宜的粉碎方式保持礦物原有的結(jié)晶結(jié)構(gòu)。
| 超細(xì)粉碎設(shè)備 |
產(chǎn)品特性 |
| 沖擊式粉碎 |
細(xì)度10-30μm，長徑比10-12 |
| 氣流粉碎 |
較高的長徑比12-15 |
| 攪拌磨 |
平均細(xì)度4.5μm，長徑比6-8 |
| 振動磨 |
細(xì)度90%＜20μm，長徑比8 |
| 雷蒙磨 |
＜11μm占50%，平均長徑比8.4 |
| 球磨機(jī) |
細(xì)度13-16μm，長徑3-4 |
?。?）應(yīng)用特性
高長徑比（>10）硅灰石粉體可以代替石棉纖維、造紙纖維以及塑料和橡膠等高聚物基復(fù)合材料的高級增強(qiáng)填料等，在工業(yè)上有著極高的應(yīng)用價值，如作為塑料填料，可以提高其制品的強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性。
| 應(yīng)用領(lǐng)域 |
指標(biāo)要求 |
| 硅酸鈣板增強(qiáng)材料 |
80-300目，纖維狀，長徑比10-20 |
| 工程塑料、尼龍?zhí)盍?/span> |
800-1250目，纖維狀，
白度≥86%，長徑比10左右，有的要求除鐵 |
| 造紙（改性）專用填料 |
規(guī)格1000目，纖維狀，長徑比10
無黑點(diǎn)，白度83%-88% |
2、片狀云母增強(qiáng)材料
云母可分為白云母、黑云母和鋰云母三大類。白云母化學(xué)成分為KAl2(AlSi3O10)(OH)2，其硬度為2-2.5，可剝分到10左右。金云母化學(xué)成分為KMg3(AlSi3O10)(F,OH)2，其硬度2.78-2.85，可剝分成5-10左右。（詳情請點(diǎn)擊：1分鐘云母礦物功能材料）
（1）加工方法
片狀云母一般采用手選、摩擦選、形狀選礦等；碎云母則采用風(fēng)選和浮選。
干法云母粉：
●采用粗碎、細(xì)碎、超細(xì)碎三級破碎；
●主要設(shè)備：爪式破碎機(jī)、柱磨機(jī)、雷蒙機(jī)、氣流粉碎機(jī)等。
●采用雷蒙磨之類的強(qiáng)力研磨機(jī)械，所得云母粉一般純度較低，云母晶形被嚴(yán)重破壞，顆粒徑厚比較低（10倍左右），晶片多有撕裂、穿孔和表面磨毛等缺陷。
濕磨云母粉：
●以天然云母（碎云母、制造云母紙的廢漿和片麻巖內(nèi)云母等）為原料，以水為介質(zhì)的條件下加工制成。
●質(zhì)地純凈、表面光滑、徑厚比大、附著力強(qiáng)等，產(chǎn)品純度達(dá)到95%以上。
●未受損傷的云母晶片沒有穿孔和撕裂等缺陷，晶片極薄，徑厚比較大，不含有害雜質(zhì)，粒度分布集中，品質(zhì)穩(wěn)定。
●濕法生產(chǎn)工藝較復(fù)雜，生產(chǎn)周期長，水電和藥品消耗也多，生產(chǎn)成本很高；
●國際市場上的云母粉一般都用濕法工藝生產(chǎn)。
| 云母超細(xì)設(shè)備 |
產(chǎn)品特性 |
| 高速行星式輥輪磨機(jī) |
濕磨可獲得徑厚比20-60云母粉 |
| 高壓均漿超細(xì)剝片機(jī) |
云母片徑厚比大，表面特性保持良好 |
| 云母濕磨機(jī) |
無研磨介質(zhì)，給料<30mm
產(chǎn)品徑厚比>32 |
| 攪拌磨 |
剝片效果好，且不損傷云母表面
產(chǎn)品徑厚比>60 |
（2）應(yīng)用特性
●橡膠中加入大徑厚比濕法云母粉，其抗沖擊性、機(jī)械強(qiáng)度、摩擦系數(shù)、彈性模量、形態(tài)穩(wěn)定性等都有明顯改善。
●塑料和樹脂中加入大徑厚比濕法云母粉，其拉伸強(qiáng)度、抗沖擊強(qiáng)度、彈性模量、抗熱扭變性、抗疲勞蠕變性和抗磨性能等都有明顯改善。
3、片狀滑石增強(qiáng)材料
滑石是一種常見的硅酸鹽礦物，它非常軟并且具有滑膩的手感?；话愠蕢K狀、葉片狀、纖維狀或放射狀，在機(jī)械力作用下薄片間很容易剝離開，成為單片。（詳情請點(diǎn)擊：我是滑石粉，這是我的簡歷）
（1）加工方法
對于片狀結(jié)構(gòu)的滑石礦物來說，如何有效地解決其干法剝片問題，穩(wěn)定和精確地控制滑石粉體的粒度分布和粒子晶體形態(tài)，是滑石產(chǎn)品生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。
●原料選擇：滑石中的雜質(zhì)都不具備片狀結(jié)構(gòu)，滑石越純，雜質(zhì)越少，片狀結(jié)構(gòu)越好。
●加工工藝：選礦、初級破碎、超細(xì)研磨粉碎、分級等；
●粉磨設(shè)備：以雷蒙機(jī)、機(jī)械沖擊式粉碎機(jī)、氣流磨為主。
●產(chǎn)品粒徑：生產(chǎn)出平均粒徑D50為2~3μm的滑石粉狀產(chǎn)品。 在滑石超細(xì)粉碎加工過程中，采用不同的加工方法，產(chǎn)品的片狀結(jié)構(gòu)保持情況也不相同。目前微細(xì)滑石主要采用氣流粉碎技術(shù)，有對沖法和旋流法兩種加工工藝。
?。?）應(yīng)用特性
●超微細(xì)滑石粉成片狀結(jié)構(gòu)，可均勻的成層疊狀分散在樹脂中，與樹脂有較好的相容性和力學(xué)性能的互補(bǔ)性；
●可提高塑料制品的剛性、沖擊強(qiáng)度、彎曲模量和熱穩(wěn)定性
●滑石粉片狀結(jié)構(gòu)保持的越完整，其增強(qiáng)效果越明顯。
●作為塑料薄膜填料，可提高薄膜的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和剛性等機(jī)械性能。
4、片狀高嶺土增強(qiáng)材料
高嶺土是一種以高嶺石族粘土礦物為主的粘土或粘土巖，屬1：1層型的二八面體層狀鋁硅酸鹽礦物，經(jīng)粉碎加工后為片狀顆粒。
（1）加工方法
●超細(xì)粉碎：高嶺土超細(xì)粉碎設(shè)備主要有振動磨機(jī)、沖擊磨機(jī)、離心磨機(jī)、膠體磨機(jī)、氣流粉碎機(jī)和攪拌磨機(jī)等。
●高嶺土剝片：高嶺土剝片就是從這種厚疊片狀物中通過剝離分層，把其分成較為單一薄片狀。剝片加工不僅使疊片狀粗粒高嶺土變成薄片，而且還能釋放出高嶺土中的著色雜質(zhì)，剝片高嶺土徑厚比大。
高嶺土濕式超細(xì)粉碎（剝片）方法有濕法研磨、擠壓和化學(xué)浸泡法：
●研磨剝片設(shè)備：研磨剝片機(jī)（如MBP300、500型）、攪拌球磨機(jī)、砂磨機(jī)等。研磨介質(zhì)常用玻璃珠、氧化鋁珠、剛玉珠、氧化鋯珠、天然石英砂等，粒徑為0.8-3mm。
CDS大流量砂磨機(jī)
●化學(xué)浸泡剝片：是利用化學(xué)藥劑使高嶺土晶體疊層出現(xiàn)松解。
?。?）應(yīng)用特性
高嶺土在造紙涂料中應(yīng)用最主要的是利用其特殊的片狀形態(tài)，用剝片高嶺土取代10%、20%的鈦白粉時，涂料的對比率基本無變化，外觀良好，黏度變化小。
5、片狀石墨增強(qiáng)材料
石墨是碳質(zhì)元素結(jié)晶礦物，具完整的層狀解理，解理面以分子鍵為主，對分子吸引力較弱，故其天然可浮性很好。
加工方法：超聲粉碎法、高速剪切法、剝片磨礦機(jī)法等。
應(yīng)用領(lǐng)域
6、硫酸鈣晶須
晶須是人為控制情況下以單晶形式生長成的一種纖維，一般只有0.1至幾個微米。高度有序的原子排列結(jié)構(gòu)，使其強(qiáng)度接近于材料的原子間價鍵的理論強(qiáng)度。因而，晶須最大的用途就是作為增強(qiáng)材料。
硫酸鈣晶須即石膏晶須，分為無水硫酸鈣（CaSO4）晶須、半水硫酸鈣（CaSO4?0.5H2O）晶須和二水硫酸鈣（CaSO4?2H2O）晶須3種。工業(yè)應(yīng)用前景最好的為無水硫酸鈣晶須。
硫酸鈣晶須的合成方法：水熱法、常壓酸化法、微乳法、離子交換法。（詳情請點(diǎn)擊：硫酸鈣晶須制備工藝及應(yīng)用研究進(jìn)展）
硫酸鈣晶須具有綠色環(huán)保，性價比高等特點(diǎn)，既可以作為增強(qiáng)組元、無機(jī)填充材料，同時還可以起到阻燃、增加白度等作用，在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛。
7、碳化硅晶須
碳化硅晶須有“晶須之王”的美譽(yù)，是一種黃綠或灰綠色、直徑為納米級至微米級、有高度單一取向的單晶短纖維。其晶體結(jié)構(gòu)與金剛石類似，具有高熔點(diǎn)、低密度、高抗拉強(qiáng)度、高彈性模量、低熱膨脹率以及與金屬和陶瓷基體良好的相容性等優(yōu)點(diǎn)。
碳化硅晶須制備方法：氣相碳源法、固相碳源法、液相碳源法等。
碳化硅晶須的加入對陶瓷的韌性具有明顯的改善作用，斷裂韌性提高1-2倍。碳化硅晶須增韌的金屬基、陶瓷基及聚合物基復(fù)合材料己廣泛運(yùn)用到機(jī)械、化工、國防、能源、環(huán)保等領(lǐng)域。
8、氧化鋁晶須
氧化鋁晶須（又稱藍(lán)寶石晶須）作為一種性能優(yōu)異的復(fù)合材料添加劑，具有高強(qiáng)度、高彈性模量等優(yōu)越的力學(xué)性能，α-Al2O3晶須呈現(xiàn)自色，具有針狀或是纖維狀結(jié)構(gòu)，斷面一般為六角形。
氧化鋁晶須的主要制備方法：濕氫法、Al-SiO2法、模板法、前驅(qū)體法等。
氧化鋁晶須與金屬基材料，陶瓷基材料間的良好相容性，使其廣泛應(yīng)用于軍工、航天、農(nóng)
業(yè)方面。
9、其他晶須
氮化硅晶須、鈦酸鉀晶須、硼酸鋁氧化鋅、氧化鎂、二硼化鈦、碳酸鈣晶須等均有其獨(dú)特的性能，具有廣闊的應(yīng)用前景。
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