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云母材料_图文_百度文库

  第四章 云母材料 ? 主要教学内容: ? 云母纸及云母陶瓷; ? 云母纸的抄造 ? #*珠光云母的制备 ? 教学目的要求: ? 掌握珠光云母的制备工艺; ? 掌握云母陶瓷的原料要求及生产工艺。 ? 教学方法与手段: ? 讲授;多 ? 讨论、思、作业: ? 四氯化钛加减法中,为什麽碱的加入速度必须和 钛盐的水解速度相等? ? 在煅烧过程中,为什么在800 ℃时要恒温一定时 间? ? 制备珠光云母的方法有哪些? ? : ? 张梦林等。云母综合利用。中国建筑工业出版社, 1984。 ? 荣葵一。非金属矿物 岩石材料加工工艺。工 业大学出版社。1995 ? 第一节 云母概述 ? 1.云母的性能 ? 云母是一种透明薄片状的非金属矿物,是 一类含水铝硅酸盐的总称。 ? 含有不同的金属离子,主要是不同碱金属 离子或碱土金属离子,构成种类不同的云 母。 ? 在天然云母中最有工业价值的是白云母和 金云母。此类云母晶片大,电性能好. K2Al4[Al2Si6O20](OH)4 Al—Mg,Fe ? 当前世界上生产云母的国家主要有印度、巴 西、、苏联、 阿根廷、 等国 家。 ? 我国云母资源相当丰富,云母矿床几乎遍布全国 各省。但是优质云母矿床则主要集中于新疆、 四川、内蒙几个省、自治区内. ? 2.云母的用途 ? 远在一千多年前的唐代,已用云母作屏风; ? 自十九世纪中叶以来,一直是电气、电子工业的 一种非常重要的绝缘材料。 ? 云母的形式:片状云母;碎云母;云母粉。 ? 3、制品 ? 云母纸(板);珠光云母; ? 云母陶瓷; ? 熔铸制品:合成云母熔铸制品的基本成分是合成 氟金云母(大于90%),并添加少量助熔剂(萤石) 和成核剂(氧化铬)配制而成的。熔融温度约 1420 ℃ 。 ? 4.云母的缺陷 ? 矿物或空气包裹体、矿物污垢、不规则的 结晶、波纹或折曲、裂纹等。 ? 外观观察到的缺陷主要是矿物污垢斑点、 波纹和裂纹. ? ? ? ? 第二节 片状云母及其云母制品 一、片状云母 主要是利用云母。 云母加工厂对进厂的各种工业原料云母, 按品种、规格及质量要求,进行分类、劈 分成厚片云母,然后进行分级。 ? ? ? ? ? 甲级:加工电容器零件芯片; 乙:加工机械工业使用的薄片; 丙:加工片、垫片及隔热衬垫。 二、云母纸 电器工业不可缺少的绝缘材料。用云母碎 片及云母加工的边角料为原料制成的。 ? 厚度均匀,性能稳定导热性好; ? 但机械强度差,选用合适的粘结剂可以弥 补。 ? 云母纸的制造关键在于云母纸浆的制备。 ? (一)云母纸浆的制造方法 ? 将厚度为毫米级的碎云母破碎成厚度为微米级以 下的细小云母鳞片,然后将适于造云母纸的云母 鳞片分选出来并与一定数量的水混合均匀,即为 云母纸浆。 ? 将云母纸浆按一定的浓度经过云母纸的成型和干 燥设备就可以得到不同用途的云母纸。 ? 1、云母浆鳞片的要求 ? (1)云母鳞片的厚度应在微米数量级或更 薄,而且各片厚度均一,大小均匀。 ? (2)云母鳞片的直径与厚度之比(亦称径厚 比)较大,一般应大于50,能大于100则更 好。 ? (4)表面缺陷较少。 ? (5)云母鳞片表面清洁末受污染。 ? 2、煅烧化学制浆法 ? 将精选的云母碎片,经高温煅烧脱去云母 结构中的部分结晶水,使云母碎片沿垂直 于解理面的方向膨胀,质地变软,再用化 学方法处理,使云母片充分地解理, 再经洗涤、搅拌、分级成浆,这种方法叫 煅烧化学制浆法(俗称熟法)。 ? 用这种方法制浆、抄造的云母纸叫粉云母 纸(俗称熟料纸或熟粉纸)。 ? 工艺流程是;云母碎料的分选(除杂质)- 水洗-干燥-煅烧-化学处理-洗涤分级 -浓缩。 ? (1)云母原料的处理 ? 包括工艺中的前三部分。 ? 分选的目的主要是去除粘结片、黑云母以 及与云母伴生在一起的杂质和外来杂 质,以云母纸的电气性能和机械性能。 ? 为了云母粉的煅烧质量,还必须清除厚度 大于1.2毫米的厚云母片。 ? 水洗:分选后的云母在圆筒筛或振动筛中加水清 洗,以除去云母料中的泥沙等杂质并筛去尺寸不 够的细料,使云母料净化。 ? 清洗后的云母,层间及表面附着大量水分,其含 量约为20一25%,这部分水分必须在燃烧前除去, 使附着水含量降到2%以下. ? 云母的干燥在特制的带式烘干机上进行, 以蒸 汽为热源,在带式烘干机上进行。 ? 云母粉在烘干机上的停留时间,一般为60分钟。 ? (2)煅烧 ? 云母的燃烧,是将云母装入一特制的电炉 中,加热到600℃-800 ℃ ,经50-80分钟 的恒温,以脱去云母晶体中的部分结晶水 (50%),使云母沿解理面的垂直方向产生 显著的膨胀而分层,变得疏松而柔软。 ? 目前国内多采用间接加热式的回转炉 . ? 经过煅烧后的云母叫云母熟料,必须对云 母熟料进行筛选,以除去原来夹在云母层 间的泥沙、易燃物的灰分和直径小于0.06 毫米的云母碎片。 ? 检验云母煅烧质量的定量指标是云母熟料 的吸水率。 ? 云母熟料吸水率的测定方法是:称取一定 数量的云母熟料,全部浸入水中自然浸润 15分钟,然后自然过滤1分钟,称其重量, 计算出云母熟料浸润前后的重量比,就是 云母熟料的吸水率。 ? 吸水率在2.5-4.5之间为合格。 ? (3)粉云母浆的制备 ? 煅烧化学制浆法有多种,应用于工业生产 的有: ? 酸碱法; ? 碳酸铵法 ? 酸法。 ? ? ①酸碱法 ? 云母熟料不经冷却就浸入浓度为2-10% 的碳酸钠溶液中5-30分钟; ? 然后投入浓度为2-3%的盐酸或硫酸溶液 中10-60分钟。产生大量的二氧化碳气体促 使已初步膨胀的云母片剧烈膨胀,然后经 机械搅拌、加水洗涤成云母浆。 ? ②碳酸铵法 ? 将云母熟料浸渍在碳酸铵溶液中; ? 然后放入反应釜中加热到l00-400 ℃ ; ? 碳酸铵分解为二氧化碳和氨气作用于云母 片促使云母碎裂成浆。 ? ③酸法 ? 将云母熟料浸渍在2-5%的稀酸(硫酸、 盐酸或磷酸)中加热处理成浆,再经洗涤、 分级、脱水而成。 ? 加热方式有直接加热和间接加热两种 ? 直接加热是将蒸汽直接通入反应锅内的云 母熟料与酸液中;边加热边搅拌,所得的 浆料鳞片比较多,径厚比较小,但成浆率 较高。 ? 使用硫酸时,酸液浓度为2-4%,固液比 为1:8-1:12,加热温度为90-100 ℃ ,加 热时间为30-60分钟。 ? 目前采用内衬铅的钢质反应锅,也可使用 耐酸搪瓷反应锅及铸石反应锅,但前者使 用寿命最长。 ? 经过酸处理的云母熟料成为浆状物,在浆 槽内进行稀释和冷却; ? (4)浓缩 ? 在回转式圆筛中进行分级,粗渣从筛上流 出,合格的细浆经筛入离心机进行脱 水浓缩。 ? 3、水力制浆法 ? 用高压喷射水流在特制的腔体内将云母片 剥离破碎成细小鳞片,然后用选矿的方法 将适于造纸的云母鳞片分选出来的方法, 叫做水力制浆法(俗称生法)。 ? 用这种方法制得的云母纸浆而抄造的天然 云母纸叫做再生云母纸(俗称生纸)。 ? 工艺流程是:云母碎料的分选(除杂质)一 水洗一水力制桨一水力旋流分级一脱水浓 缩。 ? (1)分选及水洗:云母原料的处理与化学 制浆法大致相同。但是,应注意清除木屑、 纸屑等轻质杂物。 ? (2)制浆:水力制浆系统由循环水池、高 压水泵、加料器、浓缩分级筛、水力分级 器和水力制浆机等组成。 ? 高压水泵是水力制浆的动力,一般采用较 高的压力和较小的流量. ? (3)分级:将云母浆中适于造云母纸的云 母鳞片(约占三分之一)分离出来叫做分级。 ? 目前,多采用水力旋流器分级,固定筛脱 水。 水力制浆机结构示意图 1-机壳,2-进料筒,3-喷嘴,4,7-芯筒, 5-盖,6-进水管 水力旋流器示意图 1-溢流管,2-出料管,3-进料管,4-排渣口 ? 由于水利旋流器是按重力进行分级,因而 对片状矿物的分选效果不是很好,容易将 大而薄与小而厚的云母鳞片等同对待,造 成不是大而薄的合格云母鳞片分选不尽, 就是原浆中混合云母鳞片的掺入。 ? 采用综合分级(例如将水力旋流器、分级筛、 水力选别等组合在一起)将提高分级效率。 ? (4)脱水:经分级合格的云母浆送至固定筛 脱水,脱去大部分水的云母浆经筛上的出 料口送至贮浆池。 ? 筛网网目的选择根据对云母浆的要求而定, 一般为120目-200目。 ? 4、合成云母纸制浆工艺的特点 ? 合成云母纸是一种新型的耐温达1000 ℃ 以上的绝缘材料。 ? 合成云母纸的种类很多,最常见的是合成 氟金云母纸。 ? 目前,以水力制浆法效果最好。 ? 合成云母比天然云母硬、脆,因为层间有 玻璃体、橄榄石等较硬的杂质。 ? 合成云母水力制浆采用的流体压力比天然 云母水力制浆所用的压力大60%以上,而 水流小1/2-1/3。 ? 5、大鳞片云母纸制浆工艺特点 ? 大鳞片云母纸既有云母粉纸的优点,又有 贴片云母的优点。云母鳞片大。 ? 制浆方法是水力制浆法。 ? (二)云母纸的抄造 ? 抄造是整个云母纸生产工艺过程中最重的 部分,而造纸机则是其中的主机。 ? 云母浆料在造纸机上通过抄造及成型、烘 干和卷取等过程而被抄造成云母纸。 ? 1、工艺流程 ? 云母纸浆—网部抄造和成型—压榨部脱 水—干燥部烘干—卷取成筒。 ? 2、造纸机的类型 ? 造纸机根据网部结构的不同形式,而分为 长网造纸机、圆网造纸机. ? 圆网造纸机又分为单圆网和多圆网造纸机。 单圆网造纸机用于抄造薄的单层纸;多圆 网造纸机用于抄造多层纸和纸板。 ? 国内用于抄造云母纸的造纸机有圆网造纸 机和长网造纸机两种造纸机,以圆网造纸 机为多。 ? 3.造纸机的组成 ? 造纸机由网部、压榨部、烘干部、整饰和卷取部、 传动部和辅助设备等部分组成。网部、压榨部合 起来称为纸机的湿部; ? 烘干部、整饰和卷取部称为纸机的干部。 ? 造纸机的辅助设备包括贮浆池、调节器和 检测仪表、输浆泵、水泵和真空泵、空气 压缩机、损纸处理设备和通风设备. ? 双圆(长)网造纸机示意图。下页或226 ? 4、云母纸在网部的抄造和成型 ? (1)贮浆池 ? 符合质量要求的云母浆料,用符合水质标 准的水稀释成2-3%浓度的浆液。由于云母 的比重达2.7-2.8克/厘米3左右,云母鳞片 在浆池内将很快地沉积在底部,很难保持 抄造云母纸所要求的均匀悬浮状态。采用 气流搅拌。 ? 气流搅拌的优点是能使云母鳞片不发生沉 淀,又不致其原有表面。其缺点是能 耗大、噪声大。 ? 流浆箱内的浓度一般在0.3-0.7%之间。 ? (2)网槽 ? 考虑云母鳞片比重大、易沉淀的特点,选 择顺流溢浆式网槽抄纸. ? 特点是圆网的滤水大,纸胎在圆网上 形成的弧较长,抄造成的纸纵横拉力比较 小,这些特点正好适宜于抄造云母纸的要 求。 顺流溢浆式网槽结构 1、2、3-网槽格,4-弧形底 ? 圆网笼的转动方向与浆液流动方向一致, 有利于云以鳞片的悬浮,就为抄造厚度均 匀的云母纸提供了条件。 ? 2、3格的底部必须做成圆弧形,尽量避免 形成死角,保持流动呈湍流状态,以减少 流体的阻力和云母鳞片的沉淀。 ? 5、云母纸在压榨部的脱水 ? 云母纸机的压榨部由真空吸水箱、挤 水辊、毛毯导辊、张紧辊、分势辊和压榨 辊以及毛毯等组成。 ? 湿云母纸在进入压榨前,先经过真空吸水 箱脱水以降低进入压榨时的水分。 ? 云母纸在压榨部由于受到相当大的线压力, 不仅脱去水分,同时还减少了叠合纸页的 云母鳞片间的空隙,使形成云母纸的云母 鳞片紧密结合,从而提高了纸的电性能和 抗张强度。 ? 6、云母纸的干燥及干燥部的设备 ? 云母纸在制造过程中的干燥,是为了最后 除去水分使之成为干度适宜的、适用于电 机电器的绝缘材料。 ? 云母纸造纸机的烘干部由上下两只烘缸、 烘缸托辊、蒸汽管和传动部分等组成。 ? 造纸机的烘缸是铸铁浇铸的中空圆柱体, 它的外表面经过车削和研磨加工,是很光 滑的。烘缸的壁厚均匀一致。 ? ? ? ? 7、云母纸的纸病及其处理 (1).不符合质量标准的纸病 电气强度不合格; 抗张强度低于标淮值,其原因主要是由云 母本身质量不良,浆料制造工艺和纸机调 节不当所致; ? 云母纸过厚和过薄,主要是浆池浆料浓度 变化引起。 ? (2).云母纸的外观纸病及其处理 ? 压花。压花是指纸页上存在的散花状暗道、 透帘和浆团粘结在一起而产生的纸病。产 生压花的原因是由于云母纸强度很低,在 挤压脱水过程中排水不及,水流冲破纸页 所造成。在制造厚度0.06毫米以上的厚纸 时特别容易产生压花。 ? 透光点。透光点指在纸面可以明显看见的 较薄的但又末穿透的斑点,产生的原因是 圆网或毛毯不清洁。 ? 鼓泡。鼓泡就是在纸的一面鼓起气泡,造 成这种纸病的原因是纸机供缸的温度过高, 干燥速度过剧所造成的。 ? 裂纹。裂纹是指纸面上出现的细小裂纹, 其产生的原因是造纸工人考虑到使云母纸 在进人压榨前尽量多脱去一些水分,而把 真空度开得过备又末及时注意湿纸通过吸 水笛时的状况。 ? 破洞。破洞是指纸面完全穿透的小洞。其 形成原因与处理方法与前述透光点相同, 只是更为严重罢了。 ? 最后,分切、包装,可以出售。 ? 7、质检 ? 云母纸的厚度和匀度; ? 云母纸的紧度(密度)是指单位体积的云母 纸的重量; ? 云母纸的抗张强度,用纸张拉力试验机; ? 介电强度检测; ? 水分和灼烧减量的测定,水分含量不得超 过0.5%。云母纸的灼烧减量不得超过1%。 ? 渗透性的检测,所谓云母纸的渗透性是指 某种溶剂从云母纸的一面渗透到另一面所 需要的时间。 ? 三、云母纸制品 ? 由一层或多层片云母或云母纸,加入合适 的粘结剂及补强材料粘结而成的材料。 ? (一)、制品的种类及用途 ? 云母带:用于电机线圈的绝缘方面; ? 各种云母板:主要用于各种电器设备. ? ? ? ? ? (二)天然云母粉纸制品的制造 1.原材料 (1).云母带纸 (2).增强材料 玻璃布、无纺布、聚酯薄膜等 ? (3)、粘结剂 ? 具有良好的绝缘性能,并具有防潮\耐水性 及热稳定性. ? 聚酯环氧胶是己二酸聚酯与6l01环氧树脂 所组成; ? 耐热有机硅胶与无机胶,无机粘结剂 ? 中以磷酸盐类应用为最广。 2.制造方法 ? 各种原料烘熔而成 ? (1)多胶粉云母带 ? 这种多胶粉云母带在我国应用量最大, 约占电机中的50%。多胶粉云母带含胶量 在35%以上. ? (2)无溶剂粉云母带 云母带生产示意图 ? 云母带生产过程: ? 将补强材料、粉云母纸和胶粘剂装在上图所示的 支架上与胶槽中。烘箱的温度应根据胶粘剂的种 类确定,如桐油酸酐环氧粉云母带的烘焙温度为 90-110 ℃ ;而硼胺固化剂环氧胶粉云母带烘焙 温度为150-160 ℃; ? 开动机器,下玻璃布上胶后,覆上粉云母纸及上 层玻璃布后,通过烘箱干燥,经冷却滚筒即可收 卷。 ? (3)云母板 ? 原料为0.05-0.1mm的粉云母纸,厚度为 0.04-0.08mm的补强材料以及各类胶粘剂。 ? 首先配制成一定固体含量的胶粘剂。可采 用粉云母带的生产装置,在开卷操作部分 增加一个支架,收卷部分增加一个剪床。 ? 塑型粉云母板:塑型粉云母板在常温下是硬质板, 稍脆,加热时变软,有可塑性,在外力作用下可 制成不同形状的零件,如管子、v形环等。 ? 0.05-0.1毫米粉云母纸,0.025-0.06毫米玻璃布 和胶粘剂(虫胶,醇酸,环氧,有机硅等)。 ? 先将玻璃布平铺于工作台上,均匀地刷上配制好 的胶粘剂,平放粉云母纸,刷胶粘剂,根据制品 的厚度而增加粉云母纸的张数; ? 如果是双面补强,则再加上一层玻璃布。将此贴 制好的塑型粉云母板板坯,放在上进行烘 焙,80-90 ℃烘1小时,140-150 ℃烘2小时。 ? 将烘干的毛坯按厚度叠合成要求的厚度。摆 料后进行,条件为存140-160 ℃温度下 预热20-40分钟,再放气赶走挥发物5分钟,而后 在15-20公斤/厘米压力下15-20分钟。 ? 其它云母板的制法与上述相同,只是部分原材料 不同。 ? 合成云母纸制品与天然的相同。 第三节、云母陶瓷 ? 一、概述 ? 云母陶瓷可分为天然云母陶瓷(云母玻璃) 和合成云母陶瓷(陶瓷塑料或云母陶瓷)。 ? 通常,云母粉与特种玻璃粉或其它无机粉 料按一定比例混合,经压坯、焙烧、成型 (热压或注射)、退火等工艺制成。它是一 种复合材料,兼有云母、陶瓷、塑料(热 塑)三者的优点。 ? 二、 原料与配方 ? (一)原料 ? 云母陶瓷的原料组成是:云母粉、玻璃粉、 少量矿化剂或助熔剂。 ? 1、云母粉的制备 ? (1)粉体制备已讲 ? (2)质量要求 ? 天然云母粉的质量要求: ? 白色 ,pH值7.0-8.0; ? 水分 ≤1.5%;砂石含量≤ 0.1%; ? 磁选物含量≤ 0.02%; ? HCl可溶物含量≤ 4%。 ? 合成云母粉的质量:云母≥98%. ? (3)云母粉的粒度与级配 ? 云母粉的粒度与级配,对云母陶瓷的性能 起着重要的作用。在云母陶瓷的热压产品 中,一般采用粒度稍大的云母粉制得的云 母陶瓷机械强度比较好。 ? 但云母粉过粗,在预成型过程中卸压后容 易膨胀分层,在毛坯干燥及焙烧时易于开 裂,甚至导致热压后制品产生裂纹而报废。 此外还会造成最终产品表面粗糙、吸水率 增大,加工性能差等等。 ? 云母粉过细常常会使制品发生“玻璃化”, 产品呈半透明状,机械强度、热稳定性大 大降低。 ? 以下粒度组成的云母粉在热压云母陶瓷生 产中是适宜的: ? -60-+100目≥ 60%; ? -100-+200 ≤ 30%; ? -200 ≤ 10%. ? 2.玻璃粉的制备 ? 玻璃粉是云母陶瓷中的决定性组分,不同 玻璃与云母粉相结合可制成性能各异的云 母陶瓷。 ? (1)要求 ? 在原料中要求无碱、高纯度;工艺上要求 玻璃软化点低一些;还要求玻璃对云母有 相当的浸润性,以云母和玻璃牢固结 合。 ? (2)溶制 ? 与普通玻璃的溶制方法基本相同.、 匀化后的高温液体直接放入水槽中淬冷, 然后漂洗、去水、干燥、粉碎、过筛,制 成玻璃粉备用。 ? 玻璃粉的粒度最好采用-200目。?? ? 3.矿化剂 ? 矿化剂一般取代玻璃成分并能降低颗粒表 面活化能,促进云母粉、玻璃粉的化学结 合。 ? 同时还能起到助熔剂作用. ? (二)混合料的制备 ? 云母玻璃使用温度在350 ℃以下,当 产品使用温度高于此温度,则应考虑 选用合成云母粉。 ? 天然云母粉与低熔点玻璃如与铅玻璃、203 玻璃等结合较适宜。 ? ? ? ? 通常玻璃粉占30-50%; 云母粉占50-70%; 矿化剂1-3%。 在注射成型玻璃粉≥50%。 三 热压成型工艺 ? 1、 ? 毛坯前需要在已混好的混合料中加入 7-9%的水作毛坯成型的暂时粘结剂.搅拌 15-30分钟. ? 毛坯是在普通液压机上进行的. ? 毛坯厚度是同一制品厚度的1.8-2.0倍。 一般采用15-30MPa的压力. ? 2、干燥 ? 室温下自然干燥5一l0天,120一150 ℃干 燥4-8小时. ? 3、焙烧 ? 天然云母和低熔点玻璃则焙烧温度在600700 ℃ 之间;合成云母和高熔点玻璃焙烧 温度约在900-l000 ℃之间;时间随毛坯厚 度而定. 热压云母陶瓷毛坯焙烧时间与毛坯厚度、面 积的关系 ? 4.热压成型:将焙烧加热具有良好流动 性的毛坯从炉子中取出迅速投入到模腔内, 趁热加压,并恒压一定时间让其固化定型, 然后放入炉内退火。 ? 5.退火:云母陶瓷产品在热压成型固化 冷却过程中,由于是多组分系统及产品本 身不均匀性,产生了热应力。需消除 热应力。 ? 云母玻璃、云母陶瓷起始退火温度分别为 380 ℃和450 ℃ ,降温速率分别为30 ℃ /h、和20 ℃ /h。出口温度60 ℃ 四、性能及用途: ? 电性能; ? 热性能 ? 加工性能及其它性能(不变形、耐腐蚀 等)。 ? 生产真空管元件、微波元件、编码和存储 元件、开关设备、线圈架、铜焊夹具、电 刷柱、整流器的转换器、高温接线板、高 频发射元件等。 第四节云母塑料(自学) ? 一、概述 ? 云母塑料是以热塑性树脂或热固性树脂为基体, 以云母为增强材料的一类新型复合材料。片状云 母使塑料在二维方向上得到增强。 ? 与传统增强材料比,具有以下优势: (1)鳞片平面上的力学性质均匀; (2)云母鳞片在一个平面上可以弯曲,抗弯 模量高; ? (3)耐潮湿、耐腐蚀性好;耐热性好; ? (4)云母鳞片不需熔融拉制,比多数传统的玻璃纤 维便宜。 ? 二、云母增强塑料的特性 ? 1、力学性质 ? 由于混入云母塑料的弹性模量显著提高抗 拉、抗弯强度也增高,但是抗冲击强度较 低。 ? 为了改进云母增强塑料的缺口冲击强度, 可在云母中添加适量的玻璃纤维。 ? 2、热性质 ? 由于用云母增强塑料,使制品的热膨 胀系数、制品的收缩率在各个方向相应地 下降。制品的翘曲变形很小。 ? 3、电性能、化学稳定性、耐辐射性好。 ? 三、生产 ? 1、云母鳞片的制备及其表面处理 ? 最好径厚比在100以上。超声剥离法。 ? 表面处理用硅烷偶联剂、甲基丙烯酸等。 ? 2、云母塑料的制造方法 ? 云母增强塑料的制作方法与普通纤维或玻 璃纤维复合材料相似。 ? 注塑、挤压、加热成型技术用于制作云母 增强热塑性塑料; ? 云母增强热固性塑料一般采用手工敷涂法、 喷涂法、加压成型、迁移成型(酚醛树脂) 和反应注塑(聚氨酯)。 ? 用途:云母增强聚酯的弹性模量高、热形 变温度高和电气绝缘性能优良,正在大力 发展汽车配电盘和汽车外部部件。 ? 第五节 珠光云母制造技术 ? 一、概述 ? 1、珠光云母是以薄片状的细磨白云母粉为 原料,用二氧化钛和(或)其它金属氧化物, 如氧化铁、氧化铬、氧化锆等进行表面包 覆或复合而成的一种新型珠光颜料。珠光 云母又称之为云母钛或着色云母钛。 ? 具有高的折射率及遮盖力、无毒、耐热性、 耐候性以及化学稳定性好等特点,广泛应 用于涂料、橡胶、化妆品、、食品包装、 印刷装箱、皮革、造纸、陶瓷和建筑材料 等领域,是具有发展前途的新型珠光颜料 ? 2、分类 ? 根据包覆层金属氧化物类型的不同,可将 珠光云母颜料分三种类型: ? 即云母钛颜料(颜料); ? 云母铁颜料(闪光颜料); ? 复合颜料(钛/铁,钛/铬)。 ? 云母钛珠光颜料根据其组成和性质特点也 可分成三类: ? 银白色云母钛,表面的包膜有锐钛矿型和 金红石型两种晶型,后者的耐候性好; ? 虹母钛,TiO2包膜的光学厚度在2l0400纳米的现象产生色彩效应; ? 着色(复合)云母钛,在云母钛表面再包覆 一层透明或较透明的有色无机物或有机物 (如氧化铁、氧化铅、铬绿、碳黑和有机颜 料),形成各种色谱的着色珠光颜料。 ? 这种复合着色云母钛珠光颜料广泛应用于 汽车涂料。 ? 3、包覆原理 ? 在云母表面包覆二氧化钛等金属氧化物以制备珠 光云母的方法主要是在水溶液中进行的沉淀反应。 ? 以包覆二氧化钛为例,常用的包覆原料是可溶性 钛盐(四氯化钛和硫酸氧钛),钛盐易于水解,钛 盐均匀地水解形成正钛酸沉淀在云母片上,形成 包覆层。 ? 经洗涤、干燥、焙烧成为锐钛型或金红石型二氧 化钛包覆的云母珠光颜料。 ? ? ? ? 4、表征 光泽(反射率和折射率) 表面包覆率 包覆层中二氧化钛的晶型 ? 二、云母钛制备工艺 ? 1、 四氯化钛加碱法 ? 湿磨云母粉悬浮于水中加热,加入四氯化 钛溶液,让氧化钛水合物沉淀到云母片上, 制得第一层很薄的二氧化钛。 ? 加入二价锡盐,在氧化剂(如H2O2) 下缓慢 沉积氧化锡。 ? 再包覆一层二氧化钛,呈现出银色的珍珠 光泽,经洗涤、干燥、锻烧。得产品 四氯化钛加碱法工艺流程图 ? 上述过程中不断加入碱液(如NaOH),使之 中和钛盐水解过程中产生的酸。 ? 注意: ? 包膜必须均匀,包膜均匀,光泽才好,颜 色纯;包覆过程应缓慢进行; ? 钛盐和锡盐的添加量,使单位时间水解的 钛盐量和锡盐量正好满足形成均匀包膜所 需的水合物的量; ? 此法所得产品质量好,但原料品种多,工 艺较复杂,反应体系pH值较难控制。 ? 2、有机酸钛法 ? 采用一次加入有机酸-钛盐混合物溶液的方 式,在一定温度下与云母反应。可选用柠 檬酸或酒石酸与四氯化钛混合来配制有机 酸钛混合溶液。 ? 该工艺用料品种少、流程简单、产品亮度 高,但因使用有机酸的缘故.色泽发黄。 ? 3、热水解法 ? 将硫酸氧钛配制成酸性溶液,将云母粉加 入其中,剧烈搅拌,使其悬浮,然后加温 至75-95℃,钛盐即发生水解。 ? 4、缓冲法 ? 将云母粉和钛盐制成水悬浮液,同时加入 易与酸反应且不溶于水或对水溶解度很小 的金属或金属氧化物的成型物,如铁丝、 锌粒、氧化锌等。缓慢升温至反应温度, 并保温3小时左右。经洗涤、干燥、焙烧, 可得呈强烈珠光光泽的颜料。 ? 不断分解出的酸与金属或金属氧化物反应 生成了盐,酸度相对稳定,含水氧化钛连 续地沉积到云母片上形成均匀的薄膜。 ? 反应体系必须升温缓慢,最佳反应时间约6 小时;升温时间3.5小时左右,保温时间 2.5小时左右。 ? 外观色泽好,粒子细而松散,手感好。 ? 5、着色云母钛制备工艺 ? 干法着色工艺是将云母钛、着色剂和 辅助试剂按一定的配方,进行混合后,焙 烧制成着色云母钛珠光颜料。 ? 着色云母钛珠光颜料的制备工艺,除了正 确选择好着色剂、用量及配方外,焙烧气 氛十分重要。 ? 气氛控制无机着色剂中着色离子的价态。 ? 如铁离子,当氧化物为Fe2O3时,呈红色; FeO时呈青色;Fe3O4时,呈蓝黑色。 ? 氧化还原气氛的选择还应考虑着色离子的 初始价态,如氧化铬为Cr2O3时,着色为绿 色,铬为3价,应该保持还原气氛,使着色 的云母钛比较纯正。 ? 反之要求颜料为六价铬的时,应选择 何种气氛? ? 结论: ? 焙烧气氛的选择应视不同的着色剂及着 色离子的不同初始价态以及要求的颜色而 定。 ? ? ? ? ? ? ? 三、 影响云母钛珠光颜料质量的因素 影响云母钛珠光颜料质量的因素很多。 归纳起来可分为四个方面: 即云母粉的质量; 钛盐的用量; 水解(反应)工艺条件; 焙烧工艺条件。 ? 1、云母粉的质量 ? 用作云母钛珠光颜料的云母基材一般选用 透明度高、杂质少、片状解好的天然 白云母或人工合成白云母。 ? 一般采用湿磨加工工艺。 ? 粒度:一般云母片粒度在5-20微米范围内 光泽较好,l0-50微米透明感增加; ? 径厚比:厚比一般应大于70一80; ? 比表:决定钛盐的用量; ? 纯度:新鲜、无蚀变、无杂质、包裹体少、 纯度越高越好 ? 在用钛盐进行包覆处理前;有时对云母粉 进行预处理。 ? 一是将云母粉氧化、低温焙烧处理;二是 酸洗。 ? 目的在于清除杂质和加工过程中出现的油 污,恢复云母表面的光泽。 ? 在工业上一般只用酸洗涤。 ? 2、钛盐的用量 ? 钛盐用量的大小,直接影响到水合二氧化 钛量的多少。 ? 对于给定的云母原料,在相同条件下,制 取同一色泽的云母钛珠光颜料,钛盐用量 取决于云母的比表。 二氧化钛薄膜的厚度及包覆率与颜色的关系 ? 3、水解(反应)工艺条件 ? (1)温度 ? 对于硫酸氧钛,当反应温度为90℃时,二 氧化钛的包覆率最高。对于四氯化钛,较 适宜的温度为70-80℃。 ? 无论是用硫酸的还是四氯化钛,温度升高 有利于提高云母表面二氧化钛的包覆率。 但是,过高的水解温度因水解速度过快可 能导致水合二氧化钛粒子粒度较粗且不均 匀,可能会引起焙烧后表面粗糙,反光性 较差,光泽较弱。 ? (2) pH值 ? 四氯化钛加减法中溶液的pH值与珠光效果 的关系 ? (3)时间和钛液浓度 ? ? ? ? ? ? (4) 钛液的添加速度 控制在3.5-4小时,产物反射率最大,光泽最好 。 (5)添加剂 在水解过程中添加剂具有两种作用, 一是控制溶液的酸度及钛盐的水解; 二是使云母表面吸附的水合二氧化钛在煅烧过程 中结晶为金红石型二氧化钛。 ? 这种AB2化合物的用量一般为钛盐用量的0.5-l.0% 正钛酸的差热曲线、焙烧工艺条件 ? 焙烧温度小于800℃生成锐钛矿,如若形成 金红石型则温度应大于800℃。除了温度之 外,表面包覆物晶型的形成还需要一定的 时间。 ? 应严格控制升温速度。特别是在三个阶段: 第一个阶段,即在120℃到200℃之间脱除 游离水和结晶水的阶段,应该恒温保持一 段时间,或缓慢升温; ? 二是在脱除杂质阶段,即620℃左右,应恒 温保持一段时间,以利于除尽SO4、Cl-等有 害物,而在200℃至620℃之间,因无吸热、 放热峰出现,升温可以快一些; ? 三是在晶型阶段,即780左右的缓慢放 热峰,780一900℃是最重要的阶段,为了 加型转变比较彻底,其升温速度要缓慢, 在800℃左右应恒温保持较长时间。 ? ? ? ? 四、质量检测 1、测折射率 2、确定晶型 3、二氧化钛包覆率的测定

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