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氟金云母（氟晶云母）的介紹與應(yīng)用【一文看懂'耐火、耐溫1100℃以上'的材料---氟金云母（氟晶云母）：性能與應(yīng)用】

來源: | 作者:shjinfu | 發(fā)布時間: 2024-06-25 | 498 次瀏覽 | 分享到:

上海勁孚化工科技有限公司

www.shjinfu.com.cn（上海勁孚化工科技 021-57629631）--亞太地區(qū)(氟)化工原料與特種新材料專業(yè)供應(yīng)商。

公司致力于氟樹脂工業(yè)與其他特種新材料產(chǎn)業(yè)的前沿技術(shù)與銷售，目前主要經(jīng)營氟塑料（PTFE/FEP/PFA/ETFE/PVDF等）、色母、氟涂料、PEEK、芳綸、碳纖維、玻璃纖維、功能性化學(xué)品及其他特種新材料。

一、云母、氟金云母、氟晶云母的介紹

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云母的認識

云母是云母族礦物的統(tǒng)稱，是鉀、鎂、鐵、鋰等金屬的鋁硅酸鹽，結(jié)構(gòu)均為層狀結(jié)構(gòu)，從形成角度分為天然云母和人造云母兩大。天然云母礦主要包括有黑云母、金云母、白云母、鋰云母、絹云母、綠云母、鐵鋰云母等，工業(yè)上應(yīng)用最多的是白云母、絹云母、金云母和鋰云母。合成云母是人們模仿云母的組分，按照一定比例將金屬氧化物進行混合后高溫熔融，在冷卻的過程中從新結(jié)晶，形成純凈的云母晶體。

2

氟金云母，氟晶云母

氟金云母CAS:12003-38-2；分子式：3 AgKAIF2O1oSi3；分子量：421.24

廣義上定義：氟金云母也叫氟晶云母! 在實際運用及工業(yè)生產(chǎn)上：氟金云母即氟晶云母。

氟金云母（又稱人造云母、合成云母大晶體），屬于硅酸鹽類人工云母晶體，是在1500℃高溫狀態(tài)下，經(jīng)嚴格的工藝條件及材料配比，在鉑金坩堝中熔煉而成的云母晶體。其化學(xué)式為KMg3(AISi3O1O)F2,不含(OH)ˉ，用F(氟)取代了(OH)羥基。與氟晶云母性狀相近，普通工業(yè)經(jīng)常使用的材料是天然云母。

天然云母是天然形成的一種地下礦石，屬于硅酸鹽類，其種類很多，但在工業(yè)生產(chǎn)中所應(yīng)用的大多是金云母（茶色）和白云母，其理想化學(xué)式為KAI2(AISi3O10)(OH)2和KMg3(AISi3O10)(OH)2,含有(OH)·(羥基)，正是由于羥基（水分子）的存在，其各方面性能遠遠低于氟金云母（氟晶云母!）。

狹義上定義氟晶云母與氟金云母是有區(qū)別，也就是說實驗研究上或者學(xué)術(shù)上我們定義：氟金云母(Fluorophlogopite)和氟晶云母(Fluorite Mica)是兩種不同類型的礦物，它們在化學(xué)成分、晶體結(jié)構(gòu)和物理特性上有所不同。學(xué)術(shù)狹義上的異同點如下：

1.化學(xué)成分：氟金云母是一種含氟的硅酸鹽礦物，其化學(xué)式為KMg3(ASi3010)F2;而氟晶云母是含氟的氟化物礦物，其化學(xué)式為CaF2。

2.晶體結(jié)構(gòu)：氟金云母屬于云母礦物的一種，具有層狀結(jié)構(gòu)，其中氧、硅、鋁、鎂和氟等元素按一定比例排列。而氟晶云母屬于六方晶系的氟化物礦物，由鈣、氟等元素組成。

3.物理特性：氟金云母具有較高的硬度和折射率，常呈金黃色或銀白色，可分成薄片。氟晶云母是透明到半透明的礦物，呈現(xiàn)出多種顏色，硬度較小。兩者在顏色、透明度和硬度等方面有所區(qū)別。

在本文接下來的表述中，我們默認氟金云母（又稱氟晶云母）

二、氟金云母（氟晶云母）的主要性能及應(yīng)用領(lǐng)域

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優(yōu)異的電絕緣性能和耐高溫性能：

由于氟金云母(/氟晶云母)是經(jīng)嚴格的工藝條件及材料配比生長而成（否則無法生成云母晶體），其質(zhì)地十分純凈，電性能非常好。體電阻率為：1015~1016Ω.cm(比天然云母高約1000倍)；電擊穿強度為：185~238kV/mm,是聚四氟乙烯的10倍；可長期在1100℃環(huán)境下工作。其溶化及析晶溫度為1375℃。冷熱急變穩(wěn)定性也非常好。

天然云母含雜質(zhì)多，電性能不穩(wěn)定，而在高溫高頻下的電性能就更差，溫度在500°℃以上時，因脫水而逐漸失去云母的特性。常用的絕緣材料聚四氟乙烯，由于其耐溫性能差，只能用于低溫環(huán)境，而且其制作時容易存在金屬雜質(zhì)，電暈性不好。由此可見，天然云母和聚四氟乙烯的電絕緣性能與氟晶云母是無法比擬的。

氟金云母是高端科技領(lǐng)域理想的電絕緣材料。已被中電集團石家莊第十三所研究所選用于神州八號宇宙飛船和環(huán)境監(jiān)測衛(wèi)星等航天設(shè)備做絕緣片。

2

高頻介質(zhì)損耗低、介電常數(shù)穩(wěn)定、不老化、不易碎、易調(diào)試

微波波段（C波段、L波段)替代了天然云母、聚四氟乙烯等低性能材料，克服了聚四氟乙烯易老化、變形；天然云母介電損耗大的問題，提高了整機性能。替代了石英玻璃、金屬等低性能材料，克服了石英玻璃易碎、金屬不易調(diào)試等問題。

3

較好的耐高溫、抗腐蝕及透光性能。

可耐1100C高溫；與強酸、強堿不發(fā)生任何反應(yīng)；完全光透率（純透明）。高壓鍋爐水位計觀測窗傳統(tǒng)使用的天然云母片均為茶色，光透率不好，耐溫在200-700℃不等，特別是抗腐蝕性不好。鍋爐汽包水都含堿，天然云母與堿反應(yīng)后，再經(jīng)熱氣熱水沖刷，易起毛、掛垢、被沖破。使水位計短時間內(nèi)（約1一2個月）即看不清楚水位。被沖破后極易造成泄漏。氟晶云母與酸堿溶液不起反應(yīng)，與水不發(fā)生水化反應(yīng)，因而不起層、不掛垢、不破裂。在高溫高壓水的長期(2~3年)沖刷下（含酸、含堿都可），仍能基本保持原來的清晰和透明度。在國內(nèi)已普遍應(yīng)用于火電廠高壓鍋爐汽包水位計觀測窗口。

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平整度好、不吸附雜質(zhì)

5

馬賽克性(Mosaicity）低于0.25度，能夠吸收多波段光束。

被美國某單位選用于中子反射試驗。專家稱實驗中產(chǎn)生的中子焰不高，能夠吸收多波段光束，是理想的中子單色儀測試材料。天然云母由于羥基（水分子）的存在，當能量打過去會產(chǎn)生一個比較大的黑色背景。天然云母不能夠吸收多波段光束，而氟金云母克服了這個缺點。由此可見，氟金云母是良好的中子實驗材料。

6

光學(xué)性能：

氟金云母為平行消光、正延長、二級闌干涉色、二級晶負光性，光軸角約10°。由于氟金云母含雜質(zhì)少，從紫外到紅外，其光透過率都比較高。對紫外光，天然云母基本不透過，氟金云母可透到近0.2μ。天然云母在

2.75μm處有明顯的吸收峰，而氟金云母則沒有，這是F-取代了(OH)的重要標志。由此可見，氟金云母也是一種從紫外(0.2μm)到紅外（5μm)的良好透光材料。

7

真空密閉性能極好：

氟金云母的真空放氣量低，用質(zhì)譜儀測定，放出的微量氣體只是O2、N2和A等吸附氣體。由于不放出H2O蒸汽，這對用作電真空絕緣材料，是極為可貴的，可大大提高真空器件的使用壽命。天然云母在高溫下要分解出2O和其他揮發(fā)組分，因此不宜用作電真空絕緣材料。天然云母真空放氣量高，在約900C時，比氟金云母高2000倍。

8

物理性能：

氟金云母為書狀結(jié)構(gòu)，可分剝，完全解理，最薄可分剝到0.02毫米；平整度非常好，可達到原子級；不易產(chǎn)生變形，能夠承受較大的壓力，并且具有較高的抗拉伸強度和抗壓縮強度；不老化、不易碎、不易吸附雜質(zhì)。

三、電線電纜中的耐火云母帶

耐火云母帶簡稱云母帶,是一種耐火絕緣材料，

按用途可分為:電機用耐火云母帶、耐火電纜用耐火云母帶。

按結(jié)構(gòu)分為：雙面帶、單面帶、三合一帶、雙膜帶、單膜帶等。

按云母又可分為：合成云母帶（氟金云母）、金云母帶、白云母帶。

1

常溫性能

合成云母帶最好、白云母帶次之、金云母帶較差．高溫下絕緣性能：合成云母帶最好、金云母帶次之、白云母帶較差。

2

耐高溫性能

合成云母帶氟金云母帶，不含結(jié)晶水，熔點1375℃，安全裕度大，耐高溫性能最好；金云母在800℃以上釋放出結(jié)晶水，耐高溫性能次之；白云母600℃釋出結(jié)晶水，耐高溫性能較差。

3

耐火電纜用耐火云母帶

耐火電纜用耐火云母帶是一種高性能的云母絕緣制品，具有優(yōu)良的耐高溫性能和耐燃燒性能。粉云母帶常態(tài)時具有良好的柔軟性，適用于各種耐火電纜中主要耐火絕緣層。在遇明火燃燒時基本不存在有害煙霧的揮發(fā)，所以該產(chǎn)品用于電纜不但有效，而且很安全。

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合成云母耐火云母帶

合成云母是以氟離子代替羥基，在常壓條件下合成出的尺寸大、晶型完整的人工云母。合成云母帶是將合成云母抄制成的云母紙為主要材料，再用粘合劑將玻璃布粘貼在一面或兩面而制成的。將玻璃布粘貼在云母紙一面的叫做“單面帶”，兩面都粘貼的叫“雙面帶”。

在制造過程中，將幾個結(jié)構(gòu)層次粘合在一起后，再經(jīng)過爐子烘干，然后收卷，再分切成不同規(guī)格的帶子。

合成云母帶除具有天然云母帶的特性（膨脹系數(shù)小、介電強度大、電阻率高和介電常數(shù)均勻）以外，其主要特點是耐熱等級高，可達到A級耐火水平（950一1000℃）.合成耐火云母帶耐溫大于1000℃，厚度范圍在0.08～0.15mm，最大供應(yīng)寬度920mm 。

四、氟金云母（氟晶云母）的發(fā)展前景

在世界大力發(fā)展科技以及提倡環(huán)保的大背景下，各個國家對云母需求量都大幅度增加，但云母屬于不可再生資源且前期的過度開采，使得云母數(shù)量驟減。因此，各國都應(yīng)重視對合成云母的探究，精進合成云母技術(shù)。

1

穩(wěn)定控制氟含量技術(shù)

云母在高溫下分子結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生裂解，其中產(chǎn)生的氟金云母會釋放將近10%的氟離子，而氟離子的毒性較強，過量氟離子會對人的腎臟等器官產(chǎn)生慢性損傷。因此必須研究氟含量工業(yè)化穩(wěn)定控制技術(shù)，以降低氟含量，減少產(chǎn)品危害。

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加大技術(shù)研究，挖掘合成云母更多價值

積極開展人工合成云母原料選取及配方設(shè)計、自動混料配方系統(tǒng)設(shè)計、熔融、結(jié)晶關(guān)鍵技術(shù)、基于PLC 的熔制自動化系統(tǒng)、分級、表面活化處理、包覆工藝技術(shù)、整理分類包裝自動化裝置設(shè)計等關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，解決合成云母粉深加工困難的問題，是制備高品質(zhì)云母的主要研究內(nèi)容。不斷加大科研投入，拓寬合成云母的應(yīng)用領(lǐng)域，積極探索人工合成云母在常規(guī)工業(yè)級、化妝品級、汽車專用級和特殊效應(yīng)材料級等珠光材料方面的應(yīng)用，挖掘出合成云母的更多價值。

3

拓寬現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)鏈

現(xiàn)階段，合成云母粉、合成云母紙、云母陶瓷、合成云母熔鑄制品等技術(shù)已成熟。在現(xiàn)有的產(chǎn)業(yè)鏈上，充分利用合成云母的耐高溫性能，抗酸、堿侵蝕，抗熱沖擊性能，熱膨系數(shù)小等特征來完善開發(fā)更多的產(chǎn)品。

4

加大生產(chǎn)技術(shù)革新

目前，云母行業(yè)規(guī)模較小，發(fā)展不完善，且主要以生產(chǎn)工人操作為主，為提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，智能化全自動生產(chǎn)是人工合成云母的發(fā)展趨勢之一，通過提高生產(chǎn)效率加大產(chǎn)出，擴大合成云母應(yīng)用面。

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