干法云母产品晶形完美,表面光滑,珠光强烈,可制得各种粒径的产品,粒径分布集中。晶片极薄,晶片直径与厚度的比例(径厚比)特高(80~120倍),比表面积大,纯度高(95~98%),具有许多优异性能,所以在塑料中应用很广。
1 改变塑料的光学特性
云母晶片具有反射、辐射红外线和吸收、屏蔽紫外线等功能。如在农膜中加入优质的湿法云母粉,云母微晶片反射红外辐射,可使光能在穿过农膜后就难以因热辐射(即红外辐射)而逃逸,提高暖棚、地膜等的保温效果。在这一应用中,云母粉的纯度和片状结构特别重要。杂质会降低云母粉的增强效果,影响透明度,并使雾度大幅度上升,使得进入暖棚的光线减少。同时,片状结构差的话,阻隔红外辐射的效果也就较差。香港李氏集团甘肃格兰化工科技有限公司采用湿法云母粉制造农膜,透明度仅降低2个百分点。
药品、化妆品、食品等产品需要屏蔽光辐射,特别是紫外辐射,以改善产品的储存性能。它们的塑料包装材料中可加入片状结构完美的湿法云母粉,以屏蔽光辐射,特别是紫外辐射。
大粒径云母粉填料能提高材料的光泽(珠光效应),细微的云母粉起消光作用。
2 改善塑料的气密性
湿法云母粉具有优异的薄片状晶形,微晶厚度以纳米计,径厚比高达80~120倍,有效阻隔面积很大。在加工中,通过材料的压延、拉伸等等作用,云母晶片即在塑料内形成平行取向排列,其取向平行于塑料制品的表面,与气体、液体的渗透逃逸方向相垂直,从而在塑料等材料内形成层层阻隔,使气体和液体极难穿透。气体和液体穿透塑料时,必须不断绕过并逾越云母晶片,穿透途径极其曲折迂回(屏蔽效应和迷宫效应),据国外的研究结果,穿透材料的时间延长3倍左右。
国内外的大量研究表明,要获取优异的阻隔作用,片状填料的径厚比至少要达到50倍,最好在70倍以上。干法云母粉径厚比通常也只有10倍左右,有工业实用价值是湿法云母粉,径厚比高达80~120倍。
在塑料内加入湿法高纯优质云母粉以后,气密性将大幅度提高。这样的塑料,据专利文献称,可以用来制造可乐瓶、啤酒瓶、药物包装瓶、防潮包装材料以及许多类似的特种塑料包装材料。
3 改善塑料的物理机械性能
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。众多增强材料(塑料、橡胶、树脂等)使用各向异性材料,其原理是相同的。最典型的应用就是碳纤维,但是碳纤维十分昂贵,加上色泽限制,应用有困难。石棉致癌,其应用被严格限制。超细玻纤(如直径1微米,或纳米级)的制造有许多困难,价格也颇高。颗粒状填料包括在干法云母粉中大量存在的石英微粉、高岭土微粉等,如同混凝土中沙石,没有这种作用。只有在加入大径厚比填料(如湿法云母粉)以后,塑料和树脂的拉伸强度、抗冲击强度、弹性模量、其它机械性能、形态稳定性(如抗热扭变性和抗疲劳蠕变性)和抗磨性能等都有明显改善。材料学上对此研究颇多,其关键之一是填料的外形比(径厚比)。
树脂(如塑料)本身的硬度都有限。不少填料(如滑石粉)的机械强度也很低。相反,云母是花岗岩的成分之一,其硬度和机械强度很大。所以塑料中加入云母粉作填料,增强效果特别明显。配合使用滑石粉等会削弱增强作用,也许与材料内“弱点”的形成有关。这是高纯云母粉增强的关键之二。
云母粉的偶联处理对于上述应用有极大的作用,它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。正确的偶联处理是云母粉增强的关键之三。
改变树脂的结晶行为,也是云母粉增强的机制之一。国外对这一机制的研究特别多,也非常广泛。研究密度最大的领域是聚酯。
使用优质云母粉在经济上也有重要意义。使用填料可以降低生产成本。而且,由于增强作用,制品可以制作得更加轻薄。这一技术在塑料工业上可有非常广泛的应用,如制造高强度制品,包括机械和车辆的塑料零件、土工材料、家电外壳、包装材料、生活用塑料制品、薄膜、裂丝和绳索等等。
4 改善塑料制品的绝缘性能
云母具有极高的电阻,本身是高性能绝缘材料。用云母粉来提高材料的绝缘性能是广为人知的技术。如需制造高绝缘性塑料制品,可考虑加入功能性填料湿法云母粉。如上所述,含铁量高的云母的绝缘性能较低,应避免使用。干法云母粉没有洗矿,含铁量一般都较高,不宜使用这类云母粉。
湿法云母粉在塑料中的应用远不止于此。充分利用湿法云母粉的独特性能,可开发出许多很有价值的新型塑料制品来,形成许多有价值的应用技术。例如在塑料中加入云母粉可提高印刷性能和复合粘结性能;在表面沉淀sno2或镀金属后云母粉具有导电性,可用于制造抗静电产品和导电塑料;涂复tio2以后是珠光颜料,其应用非常之多;着色后是性能优异的颜料;云母还能改善制品的润滑性能。