礦物材料是指具有一種或幾種可利用性能的天然產(chǎn)巖石原材料或天然產(chǎn)巖石材料經(jīng)加工后達(dá)到以上條件的原材料。
礦物材料的利用目的與冶金、化學(xué)工業(yè)中的礦物原料的利用目的不同。以金紅石為例，在冶金工業(yè)中它作為礦物原料，從中提取鈦，而作為礦物材料的金紅石微粉-鈦白粉，它可為涂料提供高的白度和遮蓋力。
許多礦物材料是由無機(jī)非金屬礦物加工制備而成，但這并不意味著礦物材料完全等同于無機(jī)非金屬材料，因?yàn)橛械慕饘俚V物同樣可以制備礦物材料。
1、礦物材料的分類
礦物材料發(fā)展領(lǐng)域?qū)拸V，其分類方法很多，一般有以下兩種分類：
（1）從原材料的角度可分為直接用礦物材料和加工后用礦物材料兩類。
直接用礦物材料：主要包括重質(zhì)碳酸鈣、輕質(zhì)碳酸鈣、硅藻土、凹凸棒土、膨潤土、云母、海泡石、伊利石、高嶺土、硫酸鋇、石英、硫酸鈣、硅灰石、硅石、滑石、硅砂等。
加工后用礦物材料：主要包括玻化微珠、鈦白粉、涂覆超細(xì)碳酸鈣、白炭黑、珍珠巖、氧化物類顏料、蛭石等。
（2）礦物材料根據(jù)其集合體形態(tài)可分為柱狀、纖維狀、片狀、粒狀、板狀等幾類。
礦物集合體是由許多個(gè)結(jié)晶礦物單體共同生長在一起的礦物組合，在常用的纖維狀集合體主要有硅灰石、水鎂石等；片狀集合體主要有白云母、絹云母、滑石等；粒狀集合體主要有重質(zhì)碳酸鈣、輕質(zhì)碳酸鈣、沉淀硫酸鋇等；板狀集合體主要有石膏等。
另外，在建材應(yīng)用中，也有將礦物材料分為天然礦物材料與人工合成礦物材料；功能礦物材料、結(jié)構(gòu)礦物材料與納米礦物材料等。
2、礦物材料在建材領(lǐng)域的應(yīng)用特性
大多數(shù)建材產(chǎn)品的原料組成中，都離不開礦物材料，沒有礦物材料的參與，在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中正扮演重要角色的某些建材產(chǎn)品就不能正常的制造和使用。
礦物材料的用途，主要取決于其礦物特性、化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征以及物理、化學(xué)特性等。如膨潤土具有吸水膨脹性，可利用其特性制作性能優(yōu)異的防水材料；海泡石、膨脹珍珠巖由于內(nèi)部的多孔性，可制成含有大量孔隙、具有絕熱和保溫等性能的輕質(zhì)建筑材料；在建筑涂料中加入鈦白粉可提高遮蓋能力和強(qiáng)化裝飾效果；石膏可在特定條件下替代水泥或磚，用作新型墻體材料；塑料門窗型材中加入碳酸鈣、滑石等礦物，可增加強(qiáng)度和提高剛性。
礦物材料在建材領(lǐng)域的應(yīng)用特性主要體現(xiàn)在以下九個(gè)方面：
（1）增量作用
有機(jī)材料相對(duì)于礦物材料來說，貨源較緊、價(jià)格偏高，在不降低性能的情況下，填充適量的礦物材料可以有效降低成本，如建筑防水卷材中所用滑石粉、硅石粉。
（2）提高尺寸穩(wěn)定性
在聚氯乙烯（PVC）塑料門窗型材制品生產(chǎn)加工中摻加碳酸鈣，由于剛性的礦物材料粒子充填在纏繞的大分子間，限制了大分子的運(yùn)動(dòng)，從而提高了PVC制品的剛性及尺寸穩(wěn)定性。
（3）改善感溫性能
用于建筑的高分子聚合物，加入礦物材料后，限制了分子鏈的自由活動(dòng)，從而提高其對(duì)溫度的穩(wěn)定性，如PVC塑料門窗型材、PVC排水管中所用輕質(zhì)碳酸鈣、涂覆超細(xì)碳酸鈣；粉狀礦物填充料加入瀝青中，由于瀝青對(duì)礦物填充料表面的浸潤、粘附，形成大量的結(jié)構(gòu)瀝青，從而提高了瀝青的大氣穩(wěn)定性，降低了溫度敏感性。同時(shí)也可以減少瀝青的用量。
（4）改善加工性能
聚氯乙烯（PVC）是一種性能優(yōu)良的通用型熱塑性塑料，是我國產(chǎn)量最大的建材品種之一，可用來制作塑料門窗型材和塑料管材。在PVC塑料管材中加入經(jīng)過改性的空心微珠后可以很好的降低粘度、改善材料的流變性能。其機(jī)理是PVC樹脂體系中分子鏈相互纏結(jié)，形成連續(xù)的大分子網(wǎng)絡(luò)，形成平衡需要很長時(shí)間，材料的扭矩和粘度較大?？招奈⒅榧尤牒螅捎谇蛐蔚墓鉂嵄砻媸沟每招奈⒅榕c基體之間以及基體內(nèi)部的摩擦力減小，分子鏈相互纏結(jié)程度降低，從而在PVC的成型加工過程中使扭矩減少，流變性改善。
在塑料門窗型材成型的過程中，由于剛性的礦物材料粒子充填在纏繞的大分子間，從而提高其溶體強(qiáng)度，使成型的塑料型材表面光潔，尺寸穩(wěn)定性提高；又如將表面處理過的重質(zhì)碳酸鈣加入到橡膠、塑料原料中，由于表面處理的界面作用，將使橡膠、塑料的擠出成型加工變得容易。
（5）改善施工性
建筑涂料、建筑膠粘劑為粘稠狀液體，在施工時(shí)對(duì)觸變性和涂刮性要求較高。將礦物材料添加到涂料和膠粘劑中后使其具有良好的儲(chǔ)存穩(wěn)定性、觸變性，在施工時(shí)不僅有良好的流平性，而且不會(huì)造成流掛，礦物材料的加入改善了涂料和膠粘劑的施工性，如建筑涂料、建筑膠粘劑中所常用的煅燒高嶺土、重質(zhì)碳酸鈣、膨潤土等。
（6）提高絕熱保溫性
目前推行的建筑節(jié)能政策，建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)大量采用絕熱材料。絕熱材料通常具有質(zhì)輕、多孔、導(dǎo)熱系數(shù)小等特點(diǎn)。采用多孔或纖維狀結(jié)構(gòu)的礦物材料制作的保溫涂料或保溫型材，如膨脹珍珠巖、?；⒅?、海泡石、硅藻土等制作的產(chǎn)品，內(nèi)部結(jié)構(gòu)疏松多孔，小孔中充滿了空氣，而空氣的導(dǎo)熱率很低，因此，可起到很好的絕熱保溫作用。
（7）屏蔽作用
在建筑涂料中，添加絹云母粉，可以提高建筑涂料的耐候性。因?yàn)榻佋颇缚梢苑瓷浣?0%的紫外線，具有消光屏蔽功能。
（8）補(bǔ)強(qiáng)增韌作用
雖然PVC塑料型材生產(chǎn)中添加礦物材料可因其占據(jù)空間以降低成本，但因礦物材料的加入從而賦予了PVC塑料型材一些特殊的性能，如阻燃、耐候、剛性等。根據(jù)無機(jī)剛性粒子在聚合物中的增韌理論，一個(gè)必要條件是分散粒子與樹脂界面結(jié)合良好。樹脂受到外力作用時(shí)，無機(jī)剛性粒子吸收能量引起基體樹脂銀紋化，從而使基體樹脂裂紋擴(kuò)展受阻和鈍化，最終阻止微裂紋不致發(fā)展成裂紋，起到增韌作用。
（9）特殊功能作用
某些建材制品，因加入特定的礦物材料，從而賦予其特殊的功能。如現(xiàn)代高速公路標(biāo)志涂料中所用球形二氧化硅或玻璃微珠等礦物粉體材料，道路發(fā)光特種涂料中所用珠光云母等。
3、發(fā)展前景分析
我國礦產(chǎn)資源豐富，礦物材料的發(fā)展對(duì)推動(dòng)建材行業(yè)的發(fā)展可起到積極作用，加大礦物材料在建材領(lǐng)域中組構(gòu)及性能的研究，可為其進(jìn)一步的發(fā)展和工業(yè)應(yīng)用提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
2018年以來，建材行業(yè)形勢(shì)喜人，穩(wěn)中有進(jìn)，穩(wěn)中向好。2016年國務(wù)院34號(hào)文發(fā)布后，整個(gè)建材行業(yè)發(fā)展發(fā)生了很大變化。行業(yè)收入增長較快，銷售利潤率在提高。在這一背景下，非金屬礦行業(yè)發(fā)展有了更好的經(jīng)濟(jì)支撐。
另外，國家在推行的一系列重大戰(zhàn)略如鄉(xiāng)村振興、污染防治等，也使非金屬礦行業(yè)發(fā)展迎來新的生機(jī)，礦物材料迎來了發(fā)展的春天。非金屬礦行業(yè)應(yīng)抓住機(jī)遇、加快轉(zhuǎn)型、邁向高質(zhì)量發(fā)展。
來源：礦物材料/化學(xué)建材體系微觀組構(gòu)與性能研究，作者：肖軍
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