云母矿物材料

1. 云母的结构、化学组成和物理性质
　　云母是一类含钾、铝、镁、铁、锂等元素的层状含水铝硅酸盐的总称，它属于层状结构硅酸盐，是两层硅氧四面体夹着一层铝氧八面体构成的复式硅氧层。　　
　　云母的化学成分可表达为：
　　R+R23+［AlSi3O10］(OH)2
　　或R+R32［AlSi3O10］(OH)2
　　式(1)中R+=K+、Na+;R2+=Mg2+、Fe2+、Mn2+;R3+=Al3+、Fe3+、Mn3+。锂也可加入云母晶格中占据相当于Mg、Al的位置。在云母组成中还有Ti、Mn、Fe、Cr、F、Ca、Ba等少量元素。类质同象的代替在云母中普遍存在。云母的主要种类有：白云母、钠云母、金云母、黑云母、锂云母、锂铁云母、珍珠云母、蛭石。
　　云母属于单斜晶系，晶体多为板状、鳞片状、叶片状，具有玻璃光泽、半金属光泽或油脂光泽。在上述的天然云母中最有工业价值的是白云母。此类云母晶片面积大、电性能好，是电气工业非常重要的绝缘材料。蛭石在电气工业上应用价值不大，但在建筑与绝热工业用途很大。超细粉碎的蛭石粉近年来在填料、涂料工业上也有应用。
　　云母的物理性质、热学性质和电学性质可归纳为表1。云母有良好的化学稳定性。在各种浓度的冷盐酸中不起化学作用。吸水性和吸湿性很小。

　　2、片云母研究现状
　　片云母是由原料经过劈开加工面成的大晶片云母，并可分为四类即：
　　块云母，最小厚度0.007寸，最小可用面积为1平方寸；
　　薄云母，厚度为0.002～0.007寸之间;
　　云母箔，厚度为0.0008～0.007寸之间；
　　剥片云母，最大厚度为0.0012寸，最小可用面积为0.75平方寸。　　　　　　　
　　除了按其层片厚度对片云母进行分类，同时也可按片的纯度以及从单个层片所能切出的最大可用矩形面积来划定等级。各国分类稍有差别。
　　片云母具有优良的电绝缘性、耐热性、耐水性、耐化学性、弹性和高剥离性，在以下方面具有不可替代的优势：①氧气呼吸装置的隔膜；②耐热水位计的保护衬； ③云母电容器；④双折射性迟延板。
　　全球片云母供应量约为1万吨，其中印度占70%，由于云母综合利用的开展，使云母的产品结构发生重大变化，逐步转移到加工碎云母的综合利用为主。而且，云母的品种也由单一的白云母，向黑云母、绢云母的开发与研究发展。另外，片云母的销量以每年5%的速度下降。
　　3、碎云母的研究现状
　　碎云母目前主要应用于：
　　(1)石油钻井云母浆。用5～12μm至10～15目的云母作钻井水基泥浆添加剂，增加泥浆在孔壁附着力，堵塞软弱渗透地层。从产品种类来看，这个市场比较特殊，对云母质量要求最低，因此，使用的材料价格便宜。
　　(2)颜料。碎云母广泛用于乳胶液中，增加浓度在10%～20%之间，它能改善油漆质量，如增加表面光洁度，延长耐久度，抗化学腐蚀性。由于云母在阳光下不变形有助于控制油漆的流动性，提高抗擦洗性能。云母在油漆中最重要的特性之一是小晶片的平面与基底层呈平面排列，改善粘性，阻止水和溶解的氧化物及硫酸盐离子的侵入，提高了耐久性，并防止生锈。云颗粒的平面片排列级构成隔离屏障，这个隔离屏障在阻碍氧的侵入的同时，还为挥发性物质的逸出创造回旋式扩散通道。一般说来，颜料工业是湿云母最大的用户。
　　(3)珠光颜料。珠光颜料靠光的透射、反射和干涉，人为生成"珍珠母"效果或珍珠光泽。为了取得这种光的相互作用效果，用云母做衬底再在上面涂上薄薄一层二氧化钛。根据所需效果，既可用白云母，也可用金云母。用于珠光颜料生产的云母粒度在3～150μm之间，厚度为200～500毫微米。颗粒的大小会影响实际效果。小于20μm的细粒颜料具有缎子光泽，常用来制造各种墨水。在20～50μm之间的颗粒会产生最佳珍珠光泽。大于100μm会产生闪光的效果。珠光云母颜料还可分为，TiO2-SnO2-TiO2-云母型、Cr2O3-TiO2-云母型、Fe2O3-SiO2(或Al2O3)-云母型、TiO2-ZrO2-云母型和MnO2-云母型。汽车工业是珠光颜料主要市场。在日本，珠光颜料还用于屋顶材料、计算机外壳和电视机外壳。
　　(4)结构涂料。磨碎云母可做结构涂层石膏的增强填充剂,主要性能在于能控制收缩率和裂缝,并保持可塑性。
　　(5)云母增强塑料。云母能改善聚合物的形稳性，经偶联剂改性后，与热塑性树脂或热固性树脂混炼制做云母增强塑料，填加云母粉粒度为100～400目之间，白度〉70，径厚比大效果更好。这种塑料主要性能有：①抗拉和抗挠模量显著增加，同时增加抗拉和抗挠强度，减少了延伸率。②减少热膨胀，而且云母平面性质阻止了非均匀性收缩，而塑料往往导致皱曲。③云母用量越大热变形温度越高。云母小片的平面排列增加了不透水和不透所性。④改善塑料的绝缘性。⑤对紫外线、微波及大多数化学试剂的惰性。增强塑料云母的填充量一般在40%，并且需要偶联剂进行改性。增强塑料主要应用于汽车工业，如车灯灯罩、车内装璜、档板元件及空调和加热器阀外壳、以及微波炉、空调的扇页等。
　　(6)电焊条。云母可做为焊接低碳钢材和普通钢材的钛型焊条的成分。可以防止裂缝、控制焊剂的剂量，有助焊剂涂覆在金属焊条上，由于焊接技术发展，求量有下降趋势。
　　(7)新型建材制品。云母粉是新型建材的重要原料，尤其是以云母粉替代石棉生产"云母硅酸钙板""云母型纤维水泥中波瓦""云母轻质砖"等新型建材，具有隔热、隔音、质轻耐风化等优良性能［15］。
　　(8)隔热绝缘抗静压板。作者研制了一种云母+碳酸盐岩+粘土耐高温、绝缘和抗静压板，以替代高温中压条件的石棉板。
　　(9)云母纸。云母纸是碎云母综合利用的一条主要途径。在未来研究中，应重点开展云母磷片尺寸、云母纸类型及云母含量对云母绝缘电气性能、机械性能影响的研究，进一步提高云母纸的性能，开发出薄规格、厚规格、高介电强度、高拉伸强度和高透气性的云母纸。
　　(10)陶瓷工业。云母熔融温度较低，可以降低陶瓷坯体素烧温度，云母硬度也低于石英和长石，原料破碎和磨矿时耗能较低，另外还与釉料相容，增强坯、釉之间联结，提高产品质量。一般填加云母可使陶瓷素烧温度下降150～170℃，电耗降低1/3。
　　(11)日用品和化妆品。云母具有弹性，光泽度合适、白度高，可以作为防止皮肤晒黑的化妆品。另外，加拿大和南非用含TiO2的云母组份制造光牙膏，对牙齿有明显的护齿作用。
　　(12)造纸工业。云母也可以作为造纸工业的填料，用云母填料的纸张颜色宽白，反射紫外线强，长久存放不易泛黄。
　　(13)橡胶工业。橡胶制品加工中，云母粉是一种良好的润滑剂和脱模剂；云母粉还是丁苯胶(SBS)等橡胶补强剂，填充适量的云母粉取代白炭黑，对于提高橡胶制品的质量，降低生产成本极为有益，所用云母粉通常为160～325目。
　　4、云母材料的发展前景
　　云母矿物材料今后发展前景为，
　　(1)表面改性
　　云母粉作为填料或复合材料的组份，要使其能与基料有更好的"相容性"，必须对它进行改性处理，改性的方法有两种，第一种是干法处理，即把偶联剂用溶剂稍加稀释后，直接喷淋到云母粉中，加力搅拌；第二是将偶联剂按云母粉重量的1%～2%配成稀溶液，使云母粉在溶液中充分作用，然后烘干、包装。改性的云母粉，其表面性能发生了显著的变化，由亲水性转变亲油性，从而大大增强了非极性材料的亲和，改善材料的性能，改性效果取决于改性剂的结构和性质。
　　(2)珠光云母及着色云母
　　云母钛珠光颜料是一种新型的珠光颜料，是在微薄晶片、光泽良好的云母基体上，用二氧化钛或其他金属氧化物包覆或复合而成。制备方法有：干法一般将云母微粉充分悬浮在反应器内将要包覆的物料以喷雾状喷射入反应器内进行包覆。水解法是将云母粉悬浮于液体介质中，将要包覆的物质缓慢加入，让其水解，水解产物沉积或吸附于云母表面，然后加入晶型转化剂或在焙烧时加入晶形转化剂，晶形转化剂一般为 Sn2+盐，作用于焙烧时，诱导二氧化钛向金红石型转化，以获得较高的折射率，使云母具有好的光泽。云母珠光颜料关键技术是云母基体的制备。
　　(3)绢云母的开发利用
　　绢云母是云母族中显微鳞片状产出的白云母亚种，常含少量Fe、Mn、Cr和V等元素，并呈现出浅黄、浅绿、浅红等颜色，表面光滑，具丝绢或腊状光泽。呈贝壳状。绢云母在橡胶、塑料、涂料和窑业等方面有较好的应用前景。
　　目前，云母开发技术已从普通技术向高技术深入发展，派生出门类众多的产品，如云母玻璃复合大理石，氟云母与硼素云母形成新的云母系列；云母与磷、硼、硅酸盐结合材料；氟云母与滑石结合材料；氟云母与金属粉结合材料等，使云母不断扩大应用领域。
　　大力开展云母矿物材料研究将有助于矿物材料发展和振兴非金属工业。