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1、云母在填料中的应用学号：20221002118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，最终对云母矿物材料的现状及进展进展了展望。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 i
2、n 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,filler1. 引言云母, 是一种重要的非金属矿物, 有花皮莲玻璃纸、
3、天冰和千层纸等美称自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，增加韧性、附着力抗老化及耐腐
4、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，又领先推出片体二外表光滑、径厚比大、 形态规章、附着力强等特点。12. 云母构造及分类2.1 云母的根本构造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R3+硅酸盐化学构造式为: R+ R2+ AlSi O (OH) 或R +2AlSi O (OH)33 1023 102式中:R+=K,Na R2+ =Mg2+,Fe2+;Mn2+; R3+ =Al3+,Fe3+;Mn3+。此外 Li+亦可加人32云母晶格,占据晶格中相当于Mg、Al 的位置。构造式中(O H ) : 为附加阴离子, 有
5、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周体构造，为两层硅氧四周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KAl2AlSi3OOH102，其中SiO245.2%、Al O2338.5%、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KMgAlSi OF，OH ，其中KO 733102210.3%、MgO 为 21.429.4%、Al O23为 10.817%、
6、SiO2为 38.745%、H O 为 0.34.5%，含少量Fe、Ti、Mn、Na 和F 等。2图 1.白云母晶体构造图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。白云母无色透亮, 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、珍宝云母等。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
7、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外表改性来改善矿物微粉的外表性能 ,提高与聚丙烯的粘结力量,确定了适宜的改性药剂、用量及改性工艺。以矿物微粉为增加剂,以 POE 为增韧剂,以 PP 一 g-MAH 为增容剂承受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 复合材料的最正确配方,并对其力学性能、流淌性及热学性能进展争辩 ,觉察复合材料的拉伸强度到达30.16MPa,较纯 PP 上升了 21.27%,弯曲强度到达 31.13MPa,上升了64.
8、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根本保持不变,然而复合材料的断裂伸长率大幅下降2。承受 SEM 对复合材料冲击断面微观形貌进展观看,觉察白云母、硅灰石的参加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
9、 非等温结晶数据的争辩,觉察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,为材料性能的提高供给了理论依据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消灭云状构造，为韧性断裂行为表现。矿物填料在基体 PP 中分布比较均匀，且大局部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)中矿物填料与基体 PP 界面模糊，勤结较好，A 处白云母微粒与基体猫结界面模糊，被较好的包裹在 PP 基体中，C 处硅灰石微粒与基体界面模糊， B 处为矿
10、粉被拔出而留下的空洞。在云母肚灰石含量较大时消灭少量矿粉暴露蓄积在断面外表，图(b)中 E 处为暴露的硅灰石微粒.F 处可能为暴露少量的杂质矿物方解石，D 处可见被集体包裹较好的微粉。在(b)中局部颗粒暴露于基体外表，与基体勃结稍差，在基体受到冲力时，简洁在界面薄弱处发生破坏，导致材料的冲击性能降低，这也定性的解释了第 4.6.2 节中复合材料的缺口冲击强度为什么随着矿物用量的提高而降低的缘由。同时在矿物含量较高时消灭少量气穴，说明矿物含量较高，复合材料的加工性能变差4。3.2 云母作为填料在橡胶中的应用除自然橡胶等少局部橡胶具有自补强性外，大局部橡胶都需要添加补强剂进展补强，目前效果最好用途
11、最广泛的补强剂包括炭黑和白炭黑，但产品生产工艺简单、本钱较高，查找价廉的型功能性无机补强填充剂具有重要意义5。因此，很多争辩试图开发出其他种类的补强剂，以拓宽其范围。类绢云母矿物是由红柱石矿风化而得到的，风化后成为由高岭土、云母、少量埃洛石和未风化完全的红柱石杂合而成的一种混合矿物。鉴于类绢云母复合矿物的特别状况，以及高岭土、绢云母、埃洛石等组分已在橡胶中单独的广泛应用，类绢云母在橡胶中应当有着自己特点6。图 3(a) 30phr 类绢云母/SBR 扫描电镜图图 3(b)50phr 类绢云母/SBR 扫描电镜图图 3(c) 70phr 类绢云母/SBR 扫描电镜图图 3(d) 90phr 类绢
12、云母/SBR 扫描电镜图图 3.110phr 类绢云母/SBR 扫描电镜图图中黑色局部为橡胶基体，白色片状和粒状局部为填料。从扫描电镜图可以看出，类绢云母在橡胶基体中有着较好的分散，并没有因为填料的量的增大而消灭大规模团聚的现象，但是在 3(c)和 3(d)中消灭少局部空洞，这是由于填料与基体结合较差导致填料抽出7。经过对类绢云母填充橡胶的根本性能争辩以及与一些常用的补强剂炭黑、白炭黑、矿物填料进展比照后，可对类绢云母进展一个大体定位：其力学性能不能和炭黑和白炭黑相比，与纳米高岭土相当， 明显优于其他无机类的填料，并且其磨耗明显优于包括白炭黑在内的其他无机填料；在导热方面，类绢云母的热集中系数
13、高于其他无机填料；材料最终的导热系数方面，类绢云母和纳米高岭土最好，高于本试验范围内的其他填料8。4. 纳米云母聚丙烯/纳米云母共混熔体属于剪切变稀型流体，纳米云母对聚丙烯熔体的流淌有阻碍作用。共混熔体的表观粘度随着云母含量的增加而增大，随着剪切速率的上升而降低。当偶联剂 TTS、分散剂 SDS 用量分别是纳米云母含量的 1%、2%时为最正确选择，共混熔体的表观粘度下降明显。PP-Mica-TTS-SDS 共混熔体的表观粘度随温度上升而下降，粘流活化能随剪切速率的增大而降低9。聚丙烯/纳米云母复合材料的等温结晶争辩说明，纳米云母对聚丙烯具有很好的异相成核作用，结晶时间、结晶温度、云母含量对聚丙
14、烯球晶的生长状况有重要影响。添加少量云母后，复合材料的结晶温度、结晶度和熔点提高。Mo 法适合于处理聚丙烯/纳米云母复合材料的非等温结晶过程。XRD 说明纳米云母的参加不转变 PP 的结晶晶型，但使得聚丙烯的微晶尺寸和晶面间距都变小。聚丙烯/纳米云母共混熔体的拉伸流淌属于拉伸变稀型，随着云母含量的增加，熔体的表观拉伸粘度渐渐增大。纳米云母的参加使聚丙烯熔体的拉伸模量明显增大，但随着拉伸速度的提高，共混熔体的拉伸模量下降显著。共混熔体的拉伸应力和表观拉伸粘度均随温度的上升而下降，其拉伸流淌活化能随着拉伸应变速率的提高呈下降趋势。随着纳米云母含量的增加，PP 的起始降解温度和停顿降解温度渐渐增大，
15、说明纳米云母可以显著提高 PP 的热稳定性10。5. 人工合成云母以内热法合成云母为根底形成的合成云母工业体系 , 除获得少量单晶片外, 还有大量的碎云母用来生产种类繁多的合成云母复合材 料。主耍有合成云母粉、合成云母陶瓷、食成云母纸及其制品等11 。合成云母粉是碎云母经粉磨 , 用微细分别器分级, 可得到各种粒度的云母粉, 广泛用作隔热材料、防火涂层、千式灭火器粉料; 油漆, 橡胶和塑料的埙充剂, 近年来又研制出珠光颜料、云母增加塑料、耐热搪瓷、金属高温防氧化涂层、超低氢焊条和高温研焊止焊等特种。6.云母矿物现状及展望云母是一种含铝、钾等的硅酸盐,为单斜晶系薄片状晶体,其对 PP 之所以具有明显的改性作用,缘由在于它本身强度和刚性很大,又具有较大的径厚比,能对PP 起到较明显的二维增加作用。但由于以下两方面的缘由,云母对 PP 的改性效果无法充分发挥12。其一,云母属亲水性无机物质, PP 为亲油性聚合物, PP 对云
