云母在填料中的应用

云母在填料中的应用

学号：20121002118 班号:033124-12 姓名：黄保康

摘要：本文主要介绍传统矿物材料云母在填料中的应用以及云母在运用现代技术下表现出的独特优势及人工合成，并重点介绍了云母在塑料、橡胶生产中作为填料的应用，最后对云母矿物材料的现状及发展进行了展望。

关键词：纳米云母，白云母，绢云母，人工合成，填料

Abstract ：This paper mainly introduces the unique advantages of showing the traditional mineral material used in packing of mica and mica in the use of modern technology and artificial synthesis, and focuses on the mica filler used in the production of plastics, rubber, at the end of the mica mineral materials present situation and development prospect.

Keywords:nano-mica,muscovite,sericite,synthetic,filler

1.引言

云母, 是一种重要的非金属矿物, 有花皮莲玻璃纸、天冰和千层纸等美称天然云母产于岩浆岩变质岩和沉积岩中。云母是一种性能独特、应用领域广泛、价值很高的工业矿物，全世界云母产量约为25万t ，主要生产国有印度、美国、南非、巴西、马达加斯加、加拿大、阿根廷和俄国。印度是白云母最重要的资源国，其次是巴西、马达加斯加、阿根廷和俄国。金云母主要产于加拿大、俄国和阿根廷。我国云母资源丰富，云母砂矿几乎遍布全国，年总产量约3万t ，占世界总产量的10%左右。。其广泛的应用于建材行业、消防行业、灭火剂、电焊条、塑料、电绝缘、造纸、沥青纸、橡胶、珠光颜料等化工工业。超细云母粉作塑料、涂料、油漆、橡胶等功能性填料，可提高其机械强度，增强韧性、附着力抗老化及耐腐蚀型等。除具有极高的电绝缘性、抗酸碱腐蚀、弹性、韧性和滑动性、耐热隔音、热膨胀系数小等性能外，又率先推出片体二表面光滑、径厚比大、 形态规则、附着力强等特点。[1]

2.云母结构及分类

2.1云母的基本结构特征

云母是一种重要的非金属矿物。它是碱金属和碱土金属的含水铝硅酸盐化学结构式为: R ++23R [AlSi 3O 10](OH) 2 或R ++32R [AlSi 3O 10](OH)2 式中:R +=K,Na +23R =Mg 2+,Fe 2+;Mn 2+;+32R =Al 3+,Fe 3+;Mn 3+。此外Li +亦可加人

云母晶格,占据晶格中相当于Mg 、Al 的位置。结构式中(O H ) : 为附加阴离子, 有时可以被F 、Cl 代替。云母类矿物是指云母族、白云

母亚族中的一类矿物，属于铝硅酸盐矿物，具有连续层状硅氧四面体构造，为两层硅氧四面体间夹杂一层硅氧八面体的 2 ∶1 型层状硅酸盐矿物。

云母属单斜晶系。晶体形态为六方形或菱形的片状或板状, 有时呈假六方柱状。

白云母的化学式为KAl2（AlSi3O10）（OH）2，其中SiO2 45.2%、Al2O3 38.5%、K2O 11.8%、H2O 4.5%，此外，含少量Na、Ca、Mg、Ti、Cr、Mn、Fe和F等。

金云母的化学式为KMg3〔AlSi3O10〕〔F，OH〕2，其中K2O 7～10.3%、MgO为21.4～29.4%、Al2O3为10.8～17%、SiO2为38.7～45%、H2O为0.3～4.5%，含少量Fe、Ti、Mn、Na和F等。

图1.白云母晶体结构图

2.2云母的种类

云母主要分为三个亚类：白云母、黑云母和锂云母。白云母包括白云母及其亚种(绢云母)和较少见的钠云母；黑云母包括金云母、黑云母、铁黑云母和锰黑云母；锂云母是富含氧化锂的各种云母的细小鳞片。工业上尤其是电气工业中常用的是白云母和金云母。在工业上最有价值的是白云母和金云母。白云母无色透明, 或略带红色、淡绿色, 金云母呈银灰色、黑褐色或其它混和色。此外, 还有黑云母、锉云母、铁锉云母、珍珠云母等。人工合成的云母有氟金云母和水胀云母, 金云母耐高温达8 0 0℃白云母达6 0 0℃, 氟金云母达1100 ℃。

3.云母在填料中的应用

3.1云母作为填料在塑料中的应用

白云母的表面改性来改善矿物微粉的表面性能,提高与聚丙烯的粘结能力,确定了合适的改性药剂、用量及改性工艺。以矿物微粉为增强剂,以POE为增韧剂,以PP一g-MAH为增容剂采用熔融共混工艺制备了PPI硅灰石/白云母川OE复合材料,通过正交及单因素试验验证了PP醚灰石l白云母/POE复合材料的最佳配方,并对其力学性能、流动性及热学性能进行研究,发现复合材料的拉伸强度达到30.16MPa,较纯PP上升了21.27%,弯曲强度达到31.13MPa,上升了64.97%,弯曲模量为1220.llMPa,较纯PP提高了64.97%,洛氏硬度为18.76,上升了22.61%,维卡软化温度为91.7℃,较纯PP上升了24.93%。复合材料缺口冲击强度基本保持不变,然而复合材料的断裂伸长率大幅下降[2]。采用SEM对复合材料冲击断面微观形貌进行观察,发现白云母、硅灰石的加入使复合材料的冲击断面为韧性断裂,粒度较大的白云母易在基体内呈层状分布,长径比优良的硅灰石在断面处的取向整齐,易于提高基体的强度,POE以球状颗粒分布在基体中,与基体戮结良好,有利于提高复合材料的冲击强度,同时POE并不能改善硅灰石及云母与PP基体的相容性。通过DSC非等温结晶数据的研究,发现复合材料的结晶度有不同程度的提高,纯PP的结晶度为33%,复合材料的结晶度上升到36.273%~40.40%,无机粒子在复合材料熔融冷却过程中有明显的结晶诱导作用,为材料性能的提高提供了理论依据[3]。

图2.不同云母填料的SEM形貌图

图2可以看出两者断面均出现云状结构，为韧性断裂行为表现。矿物填料在基体PP中分布比较均匀，且大部分矿物微粉被改性剂以及接枝物包裹，分布与聚丙烯基体中，可见性较低。在((a)中矿物填料