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云母百科

云母粉在塑料中的應用特點

①可改善塑料的光學性能

云母晶片具有反射、輻射紅外線和吸收、屏蔽紫外線等功能。如在農(nóng)膜中加入優(yōu)質(zhì)的濕法云母粉，云母微晶片反射紅外輻射，可使光能在穿過農(nóng)膜后就難以因熱輻射（即紅外輻射）而逃逸，提高暖棚、地膜等的保溫效果。在這一應用中，云母粉的純度和片狀結(jié)構(gòu)特別重要。雜質(zhì)會降低云母粉的增強效果，影響透明度，并使霧度大幅度上升，使得進入暖棚的光合作用減少。

云母的透光性好，對7～25μm的紅外線阻隔作用也較其他無機填料好，填加到塑料薄膜中可大大提高散光率。在農(nóng)用塑料薄膜中使用的云母粉，并不要求過高的徑厚比。如果在填充塑料中仍能保持大的徑厚比，其增強效果是十分突出的。在使用通常機械粉碎制得的云母顆粒徑厚比很小，要想制得徑厚比大的云母粉、需使用特殊的方法和設備。

藥品、化妝品、食品等產(chǎn)品需要屏蔽光輻射，特別是紫外輻射，以改善產(chǎn)品的儲存性能。它們的塑料包裝材料中可加入片狀結(jié)構(gòu)完美的濕法云母粉，以屏蔽光輻射，特別是紫外輻射。大粒徑云母粉填料能提高材料的光澤（珠光效應），細微的云母粉起消光作用。

②可改善塑料的氣密性

濕法云母粉具有優(yōu)異的薄片狀晶形，徑厚比高達80～120倍，有效阻隔面積很大。在加工中，通過材料的壓延、拉伸等作用，云母晶片即在塑料內(nèi)形成平行取向排列，其取向平行于塑料制品的表面，與氣體、液體的滲透逃逸方向相垂直，從而在塑料等材料內(nèi)形成層層阻隔，使氣體和液體極難穿透。研究結(jié)果表明，加入云母粉后穿透材料的時間延長3倍左右。試驗證明，要獲取優(yōu)異的阻隔作用，云母的片狀的徑厚比至少要達到50倍，最好在70倍以上。

在塑料中加入云母粉后，可以用來生產(chǎn)啤酒瓶、藥物包裝瓶、防潮防滲漏材料以及特種塑料包裝材料。

③可改善塑料的物理力學性能

片狀和纖維狀填料可分散材料所受到的應力，其機理與混凝土中嵌入的鋼筋相似。在塑料制品中加入大徑厚比的云母粉后，塑料的拉伸強度、抗沖擊強度、彈性模量、熱穩(wěn)定性、抗疲勞蠕變性和抗磨性能等都有明顯改善。

塑料本身的硬度都有限。不少填料（如滑石粉）的機械強度也很低。相反，云母是花崗巖的成分之一，其硬度和機械強度較大。所以塑料中加入云母粉作填料，增強效果特別明顯，高徑厚比是高純云母粉增強的關鍵。在PP中添加20%左右的濕法云母，剛性提高了近一倍，制品的熱變形溫度顯著提升。在PVC中添加20%～30%云母粉后，熱變形溫度提高60%，各種機械性能下降不明顯。在PA66、PBT、PET、ABS等工程塑料中，添加1250目的云母粉20%～30%時，對于復合材料的力學性能，尤其是拉伸強度和彎曲強度提高20%以上，具有明顯的增強效果。還可顯著提高制品的絕緣性能和成型尺寸穩(wěn)定性。在塑料薄膜中，可提高薄膜的拉伸強度、直角撕裂強度等。

在PP中加入不同種類的填料，其拉伸強度、沖擊強度等指標有明顯差異。詳見表2-1-2。

表2-1-2 不同種類填料對復合材料性能的影響

項目	滑石粉	云母粉	滑石粉/云母（1:1）硅灰石	硅灰石	硅灰石/滑石粉(1:1)
MFR(g/10min)	5.47	5.06	4.83	5.13	4.84
拉伸強度（Mpa）	27.52	29.63	29.12	28.88	28.52
斷裂伸長率（%）	450	350	405	254	324
彎曲模量（Mpa）	1098	1331	1358	1211	1242
沖擊強度（kJ/m²）	22.13	36.36	23.67	14.44	17.24
模塑收縮率（%）	1.23	1.12	1.27	1.26	1.29

從表2-1-2中可見，采用云母共混物拉伸強度、沖擊強度最高、模塑收縮率最小，這與云母具有獨特徑厚比的片狀結(jié)構(gòu)有關。

云母粉的表面改性處理對于應用性能有極大的作用，它可大幅度提高材料在化學意義上的整體性，從而使材料的性能得以極大地提高。正確的偶聯(lián)處理也是云母粉增強的關鍵。實踐表明：經(jīng)活化處理的礦物填充劑不僅流動性好，而且礦物與聚合物的鍵連接更加緊密，即相容性增強。例如，采用鈦酸酯偶聯(lián)劑分別處理滑石粉和云母，再與PP/PE/POE共混，基本配方為：PP 67.5份，HDPE 15份，POE 5份，填料12.5份。性能測試結(jié)果見表2-3。

表2-1-3 填料種類與表面處理對共混物性能的影響

測試性能	滑石粉	處理滑石粉	云母	處理云母	處理滑石粉/處理云母	處理云母/乙二酸
MFR(g/10min)	8.1	8.7	8.7	9.2	7.7	7.4
拉伸強度（Mpa）	26.8	27.5	30.9	30.5	29.1	32.2
斷裂伸長率（%）	375	410	235	350	400	210
彎曲模量（Mpa）	1975	1928	2028	2071	2074	2125
沖擊強度（kJ/m²）	6.3	7.4	9.5	10.0	9.5	10.1
模塑收縮率（%）	1.12	1.15	1.00	1.05	1.15	0.99

注：處理滑石粉/處理云母粉的質(zhì)量比為1:1，乙二酸質(zhì)量分數(shù)為2%。

從表2-1-3中可見，采用云母粉共混物的性能明顯優(yōu)于滑石粉的共混物。采用經(jīng)過偶聯(lián)劑處理填料的共混物的沖擊性能優(yōu)于采用未處理填料的共混物，但處理的填料模塑收縮率有所增加。加入乙二酸提高了拉伸強度和彎曲模量，降低收縮率和MFR，沖擊強度也有顯著改善。

④可改善塑料制品的絕緣性能

云母本身是高性能絕緣材料，具有極高的電阻性能。云母粉電性能優(yōu)異，擊穿電壓高，介電常數(shù)大，損耗因子小，耐電弧性好，同時，云母吸濕性低，云母作填充劑時熱變形溫度高，對在潮濕環(huán)境和較高溫度中保持電性能是有益的。如需制造高絕緣性塑料制品，可適當加入云母粉。在PP中添加質(zhì)量為50%的云母，擊穿電壓增加一倍以上。而含鐵量高的云母的絕緣性能較低，應避免使用。

⑤可改善塑料制品的熱穩(wěn)定性和阻燃性

由于云母粉粒子本身具有良好的熱穩(wěn)定性，從而提高了復合材料的熱穩(wěn)定性。如采用十二烷基三苯基磷酸鹽對云母粉進行表面處理后，添加3%到PBT樹脂中，PBT的初始分解溫度由366℃增加到375℃，提高了9℃。當1500目的云母粉含量為30%時，PA6中加入云母粉在30%時，它的熱變形溫度可以達到161.6℃。

隨著對高性能、高效能、環(huán)保型阻燃聚合物要求不斷的提高，傳統(tǒng)的阻燃材料受到嚴重的挑戰(zhàn)；而聚合物/云母復合材料恰好具備了這些新型阻燃的基本特點，具有傳統(tǒng)阻燃體系無法比擬的優(yōu)點，展現(xiàn)出廣闊的發(fā)展前景。聚合物/云母復合材料具有阻燃性的原因在于云母在燃燒過程中吸收熱能量逸出結(jié)晶水，形成層狀硅酸鹽，這種多層的硅酸鹽結(jié)構(gòu)作為隔熱和物質(zhì)傳遞障礙降低了可揮發(fā)性的產(chǎn)物的向外擴散過程，因此起到了阻燃作用；研究發(fā)現(xiàn)5%的云母使PA6復合材料的熱釋放速率的峰值下降63%，添加1%的云母就能使PS的熱釋放速率下降64%，聚合物/云母復合材料的阻燃性能不僅僅是由云母的阻隔作用引起的，而且還由于云母層中鐵離子或者像鐵離子一樣具有順磁性的物質(zhì)起到了自由基捕獲劑的作用。

⑥可改善塑料制品的尺寸穩(wěn)定性和外觀

一般說來，云母增強塑料的物理性質(zhì)界于用玻璃纖維及礦物填料（如滑石）增強塑料之間。與玻璃纖維增強塑料相比，云母增強材料的優(yōu)點是具有較高的模量和較低的翹曲度。已經(jīng)廣泛商業(yè)化的玻璃纖維增強阻燃PBT材質(zhì)中，如日本寶麗公司的PBT-3316和PBT-7030，日本三菱的PBT-5010，廣州金發(fā)的PBT-RG301，長春塑料的PBT-4130等牌號，都添加了5%左右的云母粉與玻璃纖維協(xié)同改性PBT樹脂，從而達到具有良好流動性和低翹曲的效果。

ABS塑料的成型加工尺寸收縮率為0.5%，而純PP的加工成型收縮率為1.5%～2.0%，無機材料改性PP的成型收縮率也大于ABS塑料，采用云母粉或云母粉加適量玻璃纖維為改性劑加工的PP制品，不僅各項力學性能得到改善，而且其加工成型尺寸收縮率較低，可達到0.75%以下，此值與ABS的0.5%接近。當云母粉：玻璃纖維為1：3添加到PET/PBT復合材料中，材料的橫縱收縮率比值由原來的2.2降低為1.3，有效的改善了其翹曲的缺陷.

據(jù)悉，吳唯等制備研究了80目、400目、1250目三種不同粒徑云母粉與PP共混制成的復合材料，其結(jié)果表明：云母粉可普遍提高PP的強度、模量和室濕韌性，其中彎曲性能增幅尤為顯著，但復合材料的斷裂伸長率有所下降。減小云母粒徑，復合材料韌性上升而剛性下降。然而PP-g-MAH可強化PP與云母兩相界面的結(jié)合，使界面過渡層變厚，從而普遍提高各項性能。孟明銳等采用庚二酸對于云母粉進行表面處理后再與PP共混，制備的復合材料其測試結(jié)果表明：復合材料的拉強度和彎曲模量均隨云母質(zhì)量份數(shù)的增加而增加，特別是沖擊強度得到了明顯提高。當充填庚二酸改性過的云母粉含量為5%（質(zhì)量份數(shù)）時，復合材料的缺口沖擊強度達到了32.43KJ/mm²，是純PP的5.96倍。廣角X射線衍射儀、差示掃描管熱儀和偏光顯微鏡的分析結(jié)果都證明了庚二酸表面處理的云母可誘導復合材料產(chǎn)生大量β晶，至使復合材料沖擊強度得到提高。

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