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絹云母(Sericite)是云母的一種,,它屬于具有層狀結(jié)構(gòu)的硅酸鹽礦物質(zhì),。絹云母具有很廣泛的用途,用于橡膠、塑料、涂料、油漆,、陶瓷、保溫,、化妝品,、顏料、造紙,、冶金等行業(yè),。
絹云母( Sericite) 是一種天然細(xì)粒白云母,是層狀結(jié)構(gòu)的硅酸鹽,,可劈成極薄的片狀,,片厚可達(dá)1μm 以下( 理論上可削成0.001μm) ,徑厚比大;抗磨性和耐磨性好; 耐熱絕緣; 難溶于酸堿溶液;化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,。另外絹云母的化學(xué)組成,、結(jié)構(gòu)與高嶺土相近, 又具有粘土礦物的某些特性,即在水介質(zhì)及有機(jī)溶劑中分散懸浮性好,, 色白粒細(xì),, 有粘性等 。因此,,絹云母兼具云母類(lèi)礦物和粘土類(lèi)礦物的多種特點(diǎn),。
絹云母的晶體結(jié)構(gòu)與化學(xué)組成
絹云母的晶體結(jié)構(gòu)
絹云母為層狀含鉀的鋁硅酸鹽,它是由兩層硅氧四面體夾著一層鋁氧八面體構(gòu)成的復(fù)式層,。由于部分硅被鋁替代,,正電價(jià)不足而帶負(fù)電,,需由正離子補(bǔ)充,。因此,硅氧四面體和鋁氧八面體一樣,,雖本身結(jié)合堅(jiān)固,,但兩個(gè)復(fù)式硅氧層之間的結(jié)合非常微弱。故絹云母很易沿著正離子所處的平面(001)裂開(kāi),,而剝成薄片,。
當(dāng)有鐵離子進(jìn)入晶格替代鋁時(shí),礦物的顏色就會(huì)帶綠或黃,。
絹云母在白云母礦物系列中的位置為:中粗鱗片狀白云母一細(xì)鱗片絹云母一水云母一混合層云母·蒙脫石一蒙脫石,。
該系列的主要演變特征是:
(l)礦物生長(zhǎng)溫度由白云母至蒙脫石是逐漸降低的;
(2)膨脹間層(Interlayer)從白云母的0至絹云母的5%左右,水云母5%一20%,,逐漸增大,,至蒙脫石達(dá)到100%;
(3)膨脹間層的△d值由白云母的0,,絹云母的0-0.15Å,水云母的0.15一1.00Å至蒙脫石逐漸增加,。
絹云母的化學(xué)組成特征
絹云母的主要化學(xué)組分(見(jiàn)附表)為:SiO2,、Al2O3、K2O,、H2O±,。而Fe2O3、MgO(除因礦物純度不夠或加工時(shí)混入外),,則為進(jìn)入晶格替代部分的鋁所致,,如蘇聯(lián)絹云母。湖北絹云母硅低,,鋁高,,可能由于鋁進(jìn)入晶格替代了部分的硅所致。從附表中可以看出,,在不同國(guó)家和地區(qū)絹云母化學(xué)組成的變化,,表明了它們生成的地域、時(shí)代,、成因和物理化學(xué)環(huán)境的異同性,。如瑞安的與美國(guó)的就比較接近。
在白云母礦物系列中,,K2O是基本上從白云母開(kāi)始沿系列逐步降低,。而H2O±則從白云母開(kāi)始沿系列漸次增高。當(dāng)然有時(shí)白云母在生成后由于水化而使趨勢(shì)模糊,。
絹云母中的微量元素
絹云母中的微量元素種類(lèi),、含量,因地,、因生成時(shí)代等物理化學(xué)條件而異,。瑞安的絹云母中主要微量元素含量(PPm)為:Ag1.2;As0.7;Hg0.00;Pb61.0;Zn9.1;Cd0.13。微量元素的種類(lèi)及含量與利用的關(guān)系密切,,特別是在化妝品,、食品容器等方面的應(yīng)用,對(duì)As,、Hg,、pb、Zn,、Cd等含量嚴(yán)禁超標(biāo),,否則,需經(jīng)處理,達(dá)標(biāo)后才能應(yīng)用,。瑞安絹云母的微量元素的種類(lèi)和含量可允許用于食品容器內(nèi)壁涂料及油漆中,。
絹云母的物理化學(xué)特征
1.絹云母的外表特征
絹云母的礦物集合體有玫瑰色、肉紅色,、灰綠色,、淺灰紫色、灰一深灰色等,。但粉末均為白色,,佳者白度可達(dá)90(哈特)。而當(dāng)鐵進(jìn)入晶格后,,則使粉末白中帶灰,,白度隨之降低。
絹云母呈細(xì)鱗片狀(一般<0.01mm),,并具明顯的滑感,。
2.絹云母的比重、容積比與硬度
絹云母的比重在2. 6-3. 1之間,。常見(jiàn)為2. 6-2. 8,,但有時(shí)也小于2. 56,這取決于鐵離子進(jìn)入晶格的數(shù)量與H2O±的含量高低,。比重大小與利用有一定關(guān)系,。一般以比重小者為佳。
絹云母的容積比在3. 4-5. 5ml/g間,,一般常>4ml/g,。容積比的大小取決于比重,它們之間呈逆相關(guān)關(guān)系,。容積比與利用有關(guān),。特別在化妝品中應(yīng)用,要求具有較大的容積比,。
絹云母的莫氏硬度為2-3,,常見(jiàn)2-2. 25。按擺動(dòng)儀測(cè)定為113-174s,。原蘇聯(lián)測(cè)定為103-158s
3.絹云母的光學(xué)性質(zhì)
絹云母具強(qiáng)烈的絲絹光澤,。透明至半透明,。有適度的光透射率和遮蓋率,,有反射紫外線的能力。上述性質(zhì)決定了絹云母應(yīng)用的獨(dú)特性,。
根據(jù)絹云母的光學(xué)性質(zhì),、重折射率等,在紅外光譜、X衍射圖上可將其與白云母系列中的其他礦物區(qū)分,。
4.絹云母的力學(xué)性質(zhì)
絹云母沿(001)的解理極完全,,可剝離成極薄的細(xì)鱗片,它耐撓曲并富有彈性,。
絹云母的抗張,、抗壓、抗剪強(qiáng)度較大,,抗磨強(qiáng)度優(yōu)于銅,。附著力強(qiáng),在水,、油類(lèi)等溶劑中,,分散性較好。
5.絹云母的熱學(xué)性質(zhì)
當(dāng)溫度達(dá)500-600℃時(shí),,絹云母仍能維持其機(jī)械強(qiáng)度,,膨脹小,但開(kāi)始“脫水”,,加熱至960℃時(shí),,才開(kāi)始相變。耐火度為1630℃,。
絹云母是熱的不良導(dǎo)體,,有較好的隔熱性能。在100-600℃間,,其導(dǎo)熱系數(shù)平均值:0.67w/m·K,,比熱為0.87J/kg·K。
6.絹云母的電學(xué)性質(zhì)
由于具有層狀晶體結(jié)構(gòu),,絹云母對(duì)垂直解理面的電力場(chǎng)有著極高的絕緣性,。絹云母的體積電阻率為1014-1015Ωcm,表面電阻率1011-1012Ω,。在200℃時(shí),,絹云母的電阻率沒(méi)有什么變化,只有當(dāng)溫度升高至300℃時(shí),,電阻率才降低,。
絹云母的介電常數(shù)為6-9MHz。在測(cè)定厚度為0. 025mm時(shí),,介電強(qiáng)度為110-130kV/mm,,高于陶瓷的34-38kV/mm,高于厚10cm的硬橡膠27-35kV/mm和厚lmm的酚醛樹(shù)脂20-25kV/mm,。
當(dāng)絹云母的厚度為0. 015mm時(shí),,擊穿電壓為2. 5-5. 7kV,。
7.絹云母的化學(xué)穩(wěn)定性
絹云母在冷鹽酸中幾乎不發(fā)生作用,當(dāng)溫度升至300℃時(shí),,才發(fā)生變化,。在10%的H2SO4中,耐酸度為97. 87,。在30%的H2SO4中,,只有于沸騰狀態(tài)下,才失去約30%的重量,。在30%的NaOH溶液中,,耐堿度為80. 67。這表明絹云母具有良好的耐酸堿的化學(xué)穩(wěn)定性,。它在水和空氣中不會(huì)發(fā)生變化,。
8.絹云母的pH值在6-8之間
絹云母的其他性質(zhì)
1.絹云母的抗反射性能強(qiáng)
當(dāng)受到5X1014熱中子/cm2照射時(shí),最高溫度達(dá)500℃時(shí),,絹云母尚可使用,。
2.絹云母的藥學(xué)性質(zhì)
根據(jù)1977年版《中華人民共和國(guó)藥典》,云母石〔性味〕甘,、平,。〔功能與主治〕下氣,、補(bǔ)中,、斂瘡、止血,。用于氣損氣弱,、眩暈;外治癰疽瘡毒,金瘡出血,。而絹云母的性質(zhì)是云母石中的佼佼者,。
3.絹云母的吸水性與吸濕性
吸水與吸濕均很小。一般吸濕從0%一0. 37%,,常見(jiàn)0. 18%,,吸水一般為0%一0. 18%。
4.絹云母的隔氣,、隔水性
當(dāng)絹云母附著于物體表面時(shí),,能起到較好的隔氣、隔水作用,。
絹云母隸屬于單斜晶體,,其晶體為鱗片狀,具有絲絹光澤(白云母呈玻璃光澤),,純塊呈灰色,、紫玫瑰色,、白色等,,徑厚比>80,,比重2.6~2.7,摩爾硬度為2~3,,富彈性,,可彎曲,抗磨性和耐磨性好;耐熱絕緣,,難溶于酸堿溶液,,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。測(cè)試數(shù)據(jù):彈性模量為1505~2134MPa,,耐熱度500~600℃,,導(dǎo)熱率0.419~0.670W·(m·K)-1,電絕緣性200kv/mm,,抗放射性5×1014熱中子/cm2對(duì)照度,。
另外絹云母的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu),、構(gòu)造與高嶺土相近,,又具有粘土礦物的某些特性,即在水介質(zhì)及有機(jī)溶劑中分散懸浮性好,,色白粒細(xì),,有粘性等。因此,,絹云母兼具云母類(lèi)礦物和粘土類(lèi)礦物的多種特點(diǎn),。
根據(jù)絹云母特性,應(yīng)用領(lǐng)域廣泛
絹云母的晶體結(jié)構(gòu),、物理化學(xué)特性及其他性質(zhì),,決定了它具有廣泛的用途,并能極大地改善產(chǎn)品的性能,。 1.絹云母在涂料,、油漆中的應(yīng)用。主要依據(jù)其絲絹光澤,、白度高,、分散性好、相對(duì)密度小,、附著力強(qiáng),、反射紫外線、隔水,、隔氣等性質(zhì),。
絹云母在涂料,、油漆中應(yīng)用后,性能改善主要是:光亮艷麗,,日曬不易褪色,,不易脫落,防銹性能提高,,防腐蝕性增強(qiáng),。在涂料和油漆中均勻分散不易沉淀。
某廠在應(yīng)用絹云母替代原配方中部分欽白粉后,,油漆標(biāo)準(zhǔn)由國(guó)標(biāo)而達(dá)到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),,可出口創(chuàng)匯,而成本反而下降,,一舉數(shù)得,。
2.絹云母在日用化工中的應(yīng)用。主要依據(jù)其光澤,、白度,、片性、容積比,、反射紫外線,、適度的透射率和遮蓋率、分散性好,、藥理性質(zhì),。真正能起到防曬作用的化妝品,一定要有絹云母,?;瘖y品加入絹云母后,容易徐抹均勻,,有益于防治粉刺,、癤、增強(qiáng)皮膚光澤,,產(chǎn)生多層效果,,加入牙膏中,可以增強(qiáng)止血,、消腫等功能,。
3.絹云母在塑料中的應(yīng)用。主要依據(jù)其絲絹光澤,、白度,、容積比大、分散性好,、耐腐蝕,、電學(xué)性能等,。故在國(guó)外應(yīng)用非常普遍,包括聚乙烯,、聚丙烯,、聚苯乙烯、苯乙烯一丙烯睛共聚物,、尼龍66,、尼龍11,,聚對(duì)苯二甲酸二丁脂,、ABS等。我們?cè)谀硰S阻燃工程塑料中’應(yīng)用后,,效果非常顯著,。原來(lái)該廠用阻燃劑RBT,產(chǎn)品收縮率大,,機(jī)械強(qiáng)度達(dá)不到要求,。在用絹云母部分替代后,收縮率,、機(jī)械強(qiáng)度均達(dá)標(biāo),,且色澤改觀,成本大幅度降低,。
4.絹云母應(yīng)用于造紙,,特別是白銅版紙。主要依據(jù)其光澤,、片性,、白度、附著力強(qiáng),、分散性好,、反射紫外線的能力等。國(guó)外的白銅版紙質(zhì)優(yōu),、光滑,,其重要因素之一是用絹云母作為涂布材料。由于能反射紫外線,,使紙色白經(jīng)久且不易泛黃,。
5.絹云母應(yīng)用于膠粘劑、橡膠等,。主要依據(jù)其光澤,、片性、附著力強(qiáng),、分散性好,、容積比大,、滑膩、電性,、抗反射性,、藥理性等。添加后使產(chǎn)品性能極大地改善,。
根據(jù)絹云母類(lèi)型,、品級(jí)、規(guī)格分別應(yīng)用
前面列舉的應(yīng)用,,主要指純絹云母,,其中絹云母礦物的含量應(yīng)達(dá)到)9000。而含量達(dá)不到要求時(shí),,應(yīng)通過(guò)選礦以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn),,才能符合應(yīng)用。如果含量過(guò)低,,加工及選礦成本過(guò)高,,不宜于選純時(shí),則可另?yè)裼猛尽?/p>
當(dāng)絹云母的純度雖然達(dá)到要求,,但由于其顆粒細(xì)微,,不具絲絹光澤,白度又低時(shí),,則需要進(jìn)行改性,,或用于對(duì)光澤和白度要求不高的領(lǐng)域。
對(duì)于絹云母礦物含量)30%的礦石,,選純難度較大,,成本高,其伴生礦物又復(fù)雜,,如有石英,、鉀長(zhǎng)石、高嶺石,、多水高嶺石(埃洛石),、蒙脫石等,稱為絹長(zhǎng)巖(或絹英巖),??梢詰?yīng)用于陶瓷、煉鐵高爐無(wú)水炮泥中,。當(dāng)然絹云母含量增高時(shí),,對(duì)陶瓷性能有明顯改善。古時(shí)的絹云母瓷,質(zhì)地細(xì)膩,,光彩如玉,。當(dāng)今反而有失傳之勢(shì)。因此,,今后在陶瓷中加入絹云母是提高我國(guó)陶瓷制品質(zhì)量,,在國(guó)際市場(chǎng)增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力的重要方法之一。
絹云母開(kāi)發(fā)應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益
某礦山開(kāi)采一熱液裂隙充填的純絹云母礦脈,,脈寬僅0.2-2m,,碉采,機(jī)械打眼,。噸礦銷(xiāo)售成本(包括稅收)150元,,售價(jià)300元/t,利潤(rùn)為150元/t,。效益顯著,。 如果將絹云母礦加工,,其效益可觀,。某加工廠生產(chǎn)325目?jī)?yōu)質(zhì)絹云母粉,銷(xiāo)售成本為900元/t,,售價(jià)為1800元,,利潤(rùn)為900元/t。
絹云母≥30%的絹長(zhǎng)巖,,伴生礦物如前所述,,應(yīng)有鉀長(zhǎng)石、高嶺石,、石英,、蒙脫石。礦粉應(yīng)有一定的滑感和粘性,。對(duì)SiO2,, Al2O3 ,K2O有一定要求,,對(duì)有害雜質(zhì)Fe2O3 <1%,。
以200目礦物為例,某廠成本為150元/t,,售價(jià)為230元/t,,利潤(rùn)為80元/t。利潤(rùn)率為34. 78%,。在陶瓷中的應(yīng)用還要求有一定的白度,,高者佳。
再如,,某油漆廠在一個(gè)油漆產(chǎn)品中應(yīng)用325目絹云母粉代替部分欽白粉,,噸產(chǎn)品成本下降1000,,產(chǎn)品質(zhì)量由國(guó)標(biāo)提高到達(dá)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),可以出口創(chuàng)匯,,每噸價(jià)格提高18%,。僅此一項(xiàng),一年增加利潤(rùn)120萬(wàn)元,。
含絹云母較低的絹長(zhǎng)巖粉應(yīng)用的社會(huì)效益也很顯著,。某廠的工藝原用進(jìn)口的200目粉,后改用國(guó)內(nèi)產(chǎn)品,。每年降低成本16萬(wàn)元,,至今已達(dá)百余萬(wàn)元。而且尚可節(jié)匯,。
總之,,不同類(lèi)型的絹云母開(kāi)發(fā)應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益都是極為顯著的。
由于絹云母具有許多優(yōu)良特性,,因而能象“萬(wàn)金油”一樣有著廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域,。
在涂料工業(yè)方面,用絹云母作填料能提高涂料的分散度及涂料的耐火氣,、耐水等性能,,使涂料易于涂刷。
在化學(xué)工業(yè)方面,,絹云母還是化妝品如健膚霜及防曬裔類(lèi)的上乘填料,。
在造紙工業(yè)方面,絹云母是滑石的最佳替代品,。國(guó)外已用它作填料制造光化壁紙,、印刷紙、包裝紙及銅板紙等,。
在耐火材料工業(yè)方面,,絹云母與棕剛玉等原料配制的炮泥,巳在我國(guó)寶鋼高爐上發(fā)揮重要作用,。
在石油鉆井工業(yè)方面,,泥漿中使用絹云母,可減少深井泥漿返回時(shí)所出現(xiàn)的紊流狀態(tài),。
在建材工業(yè)方面,,絹云母巳成為石青板、水泥板等的嵌縫膠結(jié)材料以及屋面材料,、瀝青油毛氈的填料,。它在代替石棉,減少公害方面,前景廣闊,。
此外,,緝?cè)颇高€是絕緣材料、橡膠,、塑料及農(nóng)藥的新填料,,并可充當(dāng)鑄造中的脫模劑,紡織工業(yè)的潤(rùn)滑劑等,。我國(guó)已發(fā)現(xiàn)了高品位的絹云母礦床,,科研部門(mén)巳著手它的應(yīng)用研究工作。
一,、絹云母在橡膠工業(yè)中的使用機(jī)理
1,、由于"容積擴(kuò)大效應(yīng)",高縱橫比的二維片狀構(gòu)造,,在制品中高度定向性列序,,體現(xiàn)出特異的平面取向形勢(shì)添補(bǔ)了分子間的作用力,從而體現(xiàn)出優(yōu)良的補(bǔ)強(qiáng)成效,。
2,、粒度超細(xì),晶格危害,,一起經(jīng)外表活性料理,,使其擁有極強(qiáng)的外表能,絹云母粒子在橡膠系統(tǒng)中勻稱散發(fā),、充沛包覆,構(gòu)成集體網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu),,進(jìn)而抬高制品的機(jī)械功能,。
3、由于礦物晶體的偏光效附和層間水分子介入效應(yīng),,絹云母屏障紫外線,、微波、紅外線的功能,,比所有無(wú)機(jī)礦物填料要強(qiáng),,所以能夠大大抬高制品的耐老化功能。
4,、絹云母獨(dú)到的耐熱,、耐酸堿侵蝕、抗磨,、富彈性等理化功能,,對(duì)制品的上述功能有定然的協(xié)同效附和奉獻(xiàn)作用。
二、絹云母在橡膠產(chǎn)品中的使用機(jī)理
1,、大大抬高制品的強(qiáng)度,,補(bǔ)強(qiáng)成功能得逞或迫近應(yīng)用白炭黑的程度。
2,、抬高制品的尺寸固定性,,耐應(yīng)力開(kāi)裂性,增壓迫品的韌性,,防老化,、抗龜裂,增壓迫品的耐磨功能,。
3,、擁有優(yōu)秀的耐酸堿性,一起擁有阻燃及抗侵蝕等特點(diǎn),。
4,、抬高制品的耐熱功能,減低縮小率,、翹曲率;絹云母還能抬高制品的耐氣解滲入性,,熱膨脹性。
5,、應(yīng)用絹云母的絕緣功能可重晶石粉改進(jìn)橡膠制品的電功能,。
云母粉
云母粉是選用優(yōu)質(zhì)絹云母片巖,采用獨(dú)家濕提純超細(xì)技術(shù)加工制得,,與傳統(tǒng)干法產(chǎn)品相比具有高純,、高白、高徑厚比,、超細(xì),、低堆積密度粒徑健在窄等顯著特點(diǎn)。
云母粉在各類(lèi)涂料中的功能機(jī)理:
1.可以屏蔽八成以上紫外線,,提高涂層的耐候性,、延遲粉化、變色,。
2.高徑比的二維片狀結(jié)構(gòu),,增強(qiáng)涂層的綜合機(jī)械性能,防水抗?jié)B,、抗龜裂,。
3.耐酸、耐堿,、耐高溫,,提高涂層的耐熱和防腐性能,。
絹云母非金屬種類(lèi)
1.絹云母、鋰云母,、云母,,云母粉,云母碎,,云母片,,超細(xì)云母粉,金云母,,黑云母,,彩色云母,白云母,。
2.蛭石片,、膨脹蛭石、園藝蛭石,、蛭石粉,、新疆蛭石。
3.鉀長(zhǎng)石,、鈉長(zhǎng)石,。
4.電氣石、電氣石粉,、負(fù)離子粉,、電氣石球、汗蒸房材料,。
6.彩砂,、真石漆彩砂、各種顏色彩砂,。
7.重質(zhì)碳酸鈣,、輕質(zhì)碳酸鈣。
8.石英砂,、石英粉、普通石英砂,、高純石英砂,、精制石英砂。
9.鵝卵石,,河卵石,,機(jī)制鵝卵石,河沙,,重晶石,,珍珠巖,,海泡石等非金屬礦產(chǎn)品。
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