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径厚比对云母粉来说有多重要?
2020年04月29日 发布 分类:粉体应用技术 点击量:368
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云母粉是地壳中分布最广的矿物之一,属于片状结构的水铝硅酸盐类矿物,同时还是一种非常重要的非金属矿物材料,在许多领域都有所应用。对于云母粉的下游用户来说,最为关心的就是云母粉的粒度,以及它是否还保有原有的晶体形态,比如说“径厚比”

一、云母结构概述

在了解径厚比对云母粉的重要性之前,先来看看它的结构:

 

云母的晶体结构

可发现云母的晶体是两层硅氧四面体夹杂一层铝氧八面体构成的复式硅氧层,即2:1型。根据铝氧八面体空隙中填充的金属离子的种类及含量不同,云母中化学成分就会发生改变,其颜色随着铁含量的增加而加深,可形成白云母、金云母、黑云母等矿物,其中白云母是应用得最广泛的一类。

由于云母是层状结构,因此它具有良好的可劈分性,可沿解理面剥分成极薄的薄片;若剥离面无污染时,可因云母表面分子亲和力作用而重新结合。凭借良好的绝缘、隔热、耐高温、抗酸碱腐蚀、有光泽、物理化学性能稳定、弹性和韧性良好等性能,云母被广泛用于绝缘材料和橡胶、塑料、油漆等的填充材料。

 

剥开的云母片

二、径厚比对云母粉应用的重要性

云母粉的众多应用领域中,径厚比大小是一个很重要的参数,是指云母片颗粒的直径和厚度的数值比,径厚比越大,一般弹性和韧性就越好,物理性能也越优良。

在云母粉的许多应用中,径厚比都是最为重要的指标之一。比如说在涂料及珠光颜料中,云母粉的径厚比会影响它的反射光线的能力,进而影响产品的亮度;另外使用高径厚比云母粉的复合材料性能也能有明显的改善,具体如下:

1.改善物理机械性能

首先,片状和纤维状填料可分散材料所受到的应力,其机制与混凝土中的钢筋相似,因此加入大径厚比云母粉的橡胶、塑料和树脂,其抗冲击性、机械强度、形态稳定性等都有明显改善。

再者,云母是花岗岩的成分之一,其硬度和机械强度很大,因此在涂料中加入云母粉作填料,其抗磨性能可明显提高。云母粉还可以改变橡胶的摩擦特点,不同用法则作用不同,如提高摩擦系数,或改善润滑性能(如雨刮器)。

最后,加入大径厚比填料后,材料(如橡胶)的弹性模量等物理性质则有很大改善,这主要归功于云母粉的偶联处理,能大幅度提高材料在化学意义上的整体性,从而使材料的性能得以极大地提高。

2.提高气密性

橡胶密封件是密封装置中的一类通用基础元件,在泄漏和密封这一对矛盾中扮演十分重要的角色,因此气密性对于许多橡胶制品来说是首要性能,如内胎、球胆以及许多救生用品等等。

 

摩托车内胎

要提高橡胶的气密性,除了加工工艺和涂施工艺外,主要取决于橡胶本身及其填料的性质。橡胶的致密性越好,制品的抗通透性也越好。其中,云母粉具有优异的薄片状晶形,能在材料内形成层层阻隔,这种阻隔作用也被成为“屏蔽效应”和“迷宫效应”。片状填料在压延、拉伸等作用下,在橡胶内形成层层排列,其取向与橡胶表面平行,与气体穿透方向垂直,因此若在橡胶内加入云母粉,其气密性可得到大幅度提高。

3.减震隔音作用

不少隔音减振材料使用橡胶,以改变材料的粘弹性等物理性状,形成理想效果。大径厚比云母粉能改变材料的一系列物理模量。再则,晶片间的能量(如震动波、声波)反射,也吸收和削弱这些能量。据此,车辆和家电使用的“减振片”多配入云母粉。同理,其它减振隔音材料也使用云母粉。

三、大径厚比云母粉的制备

云母粉之所以能得到如此重视,主要就是因为它价格低且效果好。但云母属于难磨矿物,所以怎么在细磨中保护它的片状结构,是解离断裂过程的一个重要因素。一般来说,云母的细磨主要可分为干法和湿法二种。

 

干法所用到的设备主要有万能粉碎机、气流磨、球磨机、振动磨、搅拌磨、高速机械冲击式粉碎机等。对于小于325目的云母粉的超细研磨设备剥片工艺,最好就是采用气流磨,它能利用空气、蒸气或惰性气体的高压喷射对云母起到剥离粉碎作用,在粉碎之后还可利用干法分级设备做进一步的分级。

虽然以前常对干法云母有表面粗糙磨损,齿状棱边多和混合性能较差等印象,但近年来干法工艺取得了很大的改进,目前已具备生产出均匀的高质量薄片的能力,比如说石家庄辰兴实业有限公司采用的就是气流粉碎工艺,完全能生产出325目-2500目的白云母粉,径厚比约在30~80之间。

 

干法云母粉(图片来源:辰兴实业) 

湿法粉碎是用水或其他流体,进行磨碎,必须用过滤和蒸发的办法将流体除掉,主要的粉碎设备有轮碾机、砂磨机、搅拌磨、振动磨、高压均浆机等。湿法粉碎的产品成本较高,但保持了云母的色彩和光泽,具有质地纯净、表面光滑、径厚比大、附着力强等优点,因而能满足特种应用部门的质量要求,应用面很广,比如说珠光云母基料的云母粉就一般要求湿法云母粉。

资料来源:

白云母超细粉体的制备及助磨机理的研究,郭高巍。

湿法云母粉的应用领域

云母径厚比的测量方法,白翠萍。

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联系人:金先生 135 6781 0660  

粉体圈 小榆

 


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