1. ХАРАКТЕРИСТИКА СЛЮДИ ТА СЛЮДЯНИХ МАТЕРІАЛІВ

Серед відомих електроізоляційних матеріалів різного функціонального призначення найвищі діелектричні властивості проявляють слюда й композиційні матеріали на її основі, так звані слюдиніти й слюдопласти. Проте, функціональні можливості їх недостатньо широкі. Це пов'язано з тім, що кристали слюди мають обмежені розміри, а слюдобумаги - низьку механічну міцність (12 Мпа) і відсутність вологостійкості, а композиційні матеріали містять зв'язкові, до складу яких входять органічні складові, що обмежує температурний рівень експлуатації (до 600 До).

Високі діелектричні властивості слюди і їх термостійкість можуть бути збережені при поєднанні слюдобумаг зв'язковими неорганічного походження, які можуть забезпечити отримання композиційних матеріалів нових класів.

Пошук зв'язкових сумісних із слюдобумагою й таких, що забезпечують зв'язок між частинками при збереженні високого рівня її електроізоляційних властивостей в інтервалі 1000 - 1200 К, виявляє

Пошук сполучних, сумісних зі слюдобумагой й обеспечивающих зв'язок між частками при збереженні високого рівня її електроізоляційних властивостей в інтервалі 1000 - 1200 К, є проблемою, рішення якої відкриває нові можливості розвитку сучасної технології електроізоляційних матеріалів. Кристалохімічна близькість силікатів і фосфатів, ідентичність основних структурних елементів - тетраедрів, аналогічний характер зв'язків Р-О-Р й Si-O-Si, близькість розмірів іонних радіусів (Р - 0,034 нм; Si - 0,039 нм) дозволяє прогнозувати застосування фосфатних зв'язкових і можливість синтезу матеріалів з комплексом нових необхідних властивостей.

До проблем, тісно пов'язаних з питаннями пошуку зв'язкових, вибору слюди й досліджень взаємодії між ними при створенні композиціних електроізоляционних матеріалів відносяться також, вирішувані в дисертаційній роботі, питання створення технології електроізоляційних виробів й електронагрівальних елементів різних конструкційних типів й оснащення ними промислового й побутового устаткування широкого функціонального призначення, а також організація сучасного конкурентоздатного виробництва.

Слюда є групою матеріалів, що відносяться до водних алюмосилікатів з яскраво вираженою шаруватою структурою. Як електрична ізоляція в даний година застосовують два види мінеральної слюди - муськовіт і флогопіт. Окрім природної слюди застосовуються також і синтетичні. Використання слюди як ізоляція крупних турбо- і гідрогенераторів, тягових електродвигунів й як діелектрик у деяких конденсаторах пов'язано з її високою електричною міцністю, нагрівостійкістю, механічною міцністю й гнучкістю. На основі природної й синтетичної слюди може бути виготовлені багато різних цікавих для техніки матеріалів. Численні нові слюдинітові й слюдопластові матеріали забезпечують у даний година підвищення надійності електротехнічного устаткування, поліпшення якості й підвищення питомої потужності електричних машин.

Ізоляційні матеріали на основі слюди

Електроізоляційні матеріали на основі слюди: папір слюдяний, слюдопласто-стрічки, міканіт, слюдопласт колекторний, матеріал конструкційний жаростійкий (робоча температура до +800 С). Вироби з листової слюди: конденсаторна слюда, слюда захисна, для радіоприладів, слюдяні деталі для радіоламп і високочастотного устаткування. Мелена слюда (мусковіт, флогопіт) використовується як наповнювач для обмотки кабелів (зменшує горючість, підвищує термостійкість), приміняється у виготовленні компаундів.

Слюда - вельми поширені в природі й широко використовувані в практиці мінерали класу шаруватих силікатів. Проте смороду володіють вищими споживчими якостями при штучному виготовленні. Основним параметром оцінки якості слюди є характеристичне відношення діаметру до її товщини. Чим воно вище, тім кращі властивості матеріалів на основі слюди. Існуючі способи механічної, механохімічної, термохімічної, електрохімічної, гідротермальної дезінтеграції (розщеплювання) кристалів слюди по площинах досконалої спайності дозволяють отримати частинки завтовшки ~ 1.5 мкм. Проте для задоволення сучасних вимог до слюдомісткими матеріалами необхідно отримувати слюду у вигляді ультратонких частинок (завтовшки < 1 мкм). У зв'язку з цим зріс інтерес до набухаючих (що розширюється) тріоктаедрічних 2:1 термостабільних філосилікатах, зокрема до фтортетракремністої слюди, що розширюється (ФТКС), до якої відноситься й Na-четырехкремнефтристая слюда. У кристалах цих структурних з'єднань зв'язок між кулями слабкий, і іони лужних металів, координовані між кулями, легко гидратіруются. У результаті гидратациі ці шаруваті силікати легко розщеплюються на ультратонкі частинки завтовшки ?50A, здатні утворити з водою стабільний й однорідний золь. У цьому стані ФТКС володіють унікальними хімічними й фізико-технічними характеристиками і є дефіцитною й перспективною сировиною для багатьох галузей промисловості й сучасної техніки. Одним з наукових напрямів вдосконалення методів отримання ФТКС, що розширюються, є використання синтетичних силікатів, зокрема, синтетичного дігидрата силікату магнію (ДГСМ).

Для отримання слюди, що розширюється, Na-чотирьохкремнефтористої слюди як модельні були вибрані системи ДГСМ - Mg2 - Na2Si6 і ДГСМ - Na2Si6 - Nа. Na-чотирьохкремнефтористу слюду отримують з розплаву (при 1300 – 1500 С) з використанням початкових сумішей, що складаються з чистих реактивів (SiО2, Si4 у вигляді газу, MgО, Mg2, Na2ПРО, Nа, Na2Si6 і ін.), з подальшим охолоджуванням отриманого розплаву для кристалізації.

У справжній роботі викладені результати оптимізації физико-хімічних розумів процесу синтезу Na-чотирьохкремнефтористої слюди шляхом кристалізації розплаву, отриманого з реакційних сумішей у вищезгаданих системах. Ця робота є продовженням досліджень по синтезі шаруватих і волокнистих фторсилікатів з синтетичних силікатів. Раніше нами повідомлялося про отримання тієї, що розширюється фторслюди Na-теніоліта.

Дані дифрактограми синтезованої слюди Na- чотирьохкремнефтористої слюди

d/n



d/n



12,28

10

2,45

1



9,88

7

2,374

2



6,46

1

1,975

2



5,08

1

1,668

1



3,34

6

1,512

1



3,19

5

1,398

2



Таким чином, встановлена можливість і знайдені оптимальні умови процесу синтезу слюди, що розширюється, Na-чотирьохкремнефтористої слюди з синтетичного дігидрата силікату магнію (ДГСМ – МgОSiО22Н2О) шляхом кристалізації розплаву (при 1080 – 1225 С). Показана порівняно висока реакційна активність сумішей на основі ДГСМ, що обумовлює скорочення тривалості процесів синтезу Na-чотирьохкремнефтористої слюди в 2 і 8 разів відповідно і зниження температури синтезу на 200 – 300 С. Na- чотирьохкремнефториста слюда з найбільшим виходом утворюється з реакційної суміші, у складі якої як галогенвмістних компоненти використано поєднання Na2SiF6 і NаF.

Вся слюда кристалізується в моноклінній сингонії й утворює, як правило, пластинчасті структури, які мають гексагональну структуру. Всі смороду мають досконалу спайність по площині. У перпендикулярному напрямі спостерігається менш досконала спайність, яка проходити паралельно площинам, і виявляється у фігурах удару й тиску. По хімічному складу слюди - алюмосилікати лужних і лужноземельних металів. Основними елементами, що входять до складу муськовітов, флогопітов, вермікулітов є кремній (Si), кисень (ПРО), алюміній (Al), магній (Mg), калій (ДО) і водень (Н). Окрім основних елементів до складу слюди входять ще більше тридцяти хімічних елементів.

Різкі коливання в хімічному складі спостерігаються не тільки для різних мінералогічних різновидів слюди, алі й для слюди одного вигляду.

Для кристалів слюди характерна яскраво виражена зміна фізичних властивостей з напрямом. Це обумовлено своєрідністю структури: великою енергією зв'язку атомів у пакеті й значно меншою між пакетами. Наслідком цієї анізотропії сил міжатомних зв'язків є здатність кристалів слюди розщеплюватися на тонкі плоськопараллельниє пластинки з анізотропією механічних властивостей. Остання приводити до залежності від напряму твердості, модулів пружності й міцності при різних видах деформації.

Муськовіти є двошаровими пакетами з параметрами осередку: А = 0,518 нм, В = 0,902 нм, З = 2,00 нм, кутом моноклінності р = 95 30'. Хімічна формула муськовіта з розрахунку на елементарну осередок 2{Kаl2[Si3Al10](OH)2}.

Флогопіти характеризуються наступними параметрами елементарної осередку: А = 0,532 нм, В = 0,921 нм, З = (1,00-1,03) нм. Хімічна формула флогопіта: KMg3[Si3Al10](OH)2. Для них характерна варіація міжплощинної відстані B, що викликається проникненням у міжпакетні зони кристала молекул води.

У флогопіта на відміну від муськовіта в октаедрічеськом шарі заміщаються два атоми алюмінію трьома атоми магнію. Ці заміщення можуть істотно змінювати физико-хімічні властивості флогопітів.

Для промислового застосування слюди мають значення наступні загальні технічні характеристики: расщепляємость, твердість, теплопровідність і спучення.

Твердість матеріалів зазвичай визначають за десятковою шкалою Мооса. Твердість муськовіта й флогопіта на площині досконалої спайності за цією шкалою лежить між 2-3 (між твердостямі гіпсу й кальциту). Для вермікуліта твердість рівна 1 - 1,5. Теплопровідність слюди у двох основних кристалографічних напрямах уздовж спайності й перпендикулярно до неї - розрізняється приблизно в шість разів. Теплоємність слюди практично не залежить від виду слюди й при Т = 300 До рівна 830 Дж/(кгК).

Слюдяні пластини

Слюдяні пластини - надзвичайно ємке поняття. Пластини йз слюди мають незвичайно широке застосування, від використання в побуті до складних електронних пристроїв.

Основною перевагою слюди є сукупність властивостей, який володіє натуральна слюда і яка недосяжна в інших ізоляційних матеріалах.

Нерідко жаростійкість повинна сполучатися зі стійкістю до хімічно агресивних рідин. В іншому випадку висока электропрочность повинна зберігатися в умовах змінних температурних навантажень. Можливе комбінування цих умов або робота у вакуумі із твердими параметрами газообміну. Застосування слюди може кардинально змінювати властивості деяких матеріалів, у складі яких вона є ингридиентом. Зберігаючи навіть у здрібненому виді форму пластин, слюда може кардинально міняти властивості деяких матеріалів, у складі яких вона присутня. Наприклад, у складі лакофарбових матеріалів, спеціальних шпаклівок, герметиков, компаундов, тугоплавких змащень і багато чого іншого.

Слюдяні пластини мусковіт як гідротермічна ізоляція дозволяють спостерігати поводження перегрітих рідин. Розвиток електротехніки як галузі взагалі неможливо без слюди. Сучасна парфумерна й косметична промисловість значна кількість матеріалів робить із використанням слюди.

Види , марки й області застосування слюди

Забійний сирець є промисловою сировиною.З нього шляхом збагачення одержують підбори.Підбори у свою чергу бувають колоті,напівочищені,очищені й калібровані .Калібровані стають сировиною для конденсаторної,обрізної слюди,фасонних деталей,щипаной слюди й іншої продукції.

Щипана слюда - це вже сировина для клеєної ізоляції, застосовуваної в електричних машинах. Це гнучкі міканіти, мікаленты, формувальні й прокладочные міканіти. Конденсаторна слюда у відповідності зі своєю назвою, знайшла застосування в конденсаторах різного призначення: еталонні, фільтрові, контурні, спеціальні.

Радіоелектронна слюда служить для ізоляції й кріплення внутрішніх арматур у радіолампах.

Обрізна слюда служить електроізоляційними прокладками різного призначення,оглядовими вікнами казанів й уровнемерных приладів.

Дроблена слюди застосовується при виробництві покрівельних матеріалів, таких як, наприклад,руберойд.Як теплова ізоляція спеціальних кабелів,а також при бурових роботах.

Мелена слюда може служити змащенням при формуванні гумових виробів, при виробництві шпалер, лаків, фарб, пластмас.

Міканіти - листові або рулонні матеріали, склеєні з окремих пелюстків слюди за допомогою лаку, що клеїть, або сухої смоли, іноді із застосуванням волокнистої підкладки з паперу або тканини, що наклеюється з однієї сторони або по обидва боки; підкладка збільшує міцність матеріалу на розрив й утрудняє відставання пелюстків слюди при вигині матеріалу.

Мікалекс - твердий матеріал з більшим змістом наповнювача (слюди) і з легкоплавким склом у якості сполучні.

Цей матеріал використається, головним чином, у радіотехніку й электровакуумной техніці; з нього виготовляють власників потужних ламп, гребінки котушок індуктивності, плати й т.д.

Основні напрямки в споживанні слюди по областях застосування

Динаміка світового попиту на слюду визначається переважно кон'юнктурою в електротехнічній промисловості (електроізоляційні матеріали), автомобілебудуванні (гумовотехнічні вироби, лакофарбові матеріали) і будівництві (оздоблювальні матеріали) - основних галузях - кінцевих споживачах цього мінералу. Світовий об'єм споживання листової слюди оцінюється в 6 тис. т у рік, меленої - 300 тис. т у рік. Річний об'єм продажів слюди у світі у вартісному вирахуванні становить 140 -150 млн. дол.

Листова слюда споживається переважно в електротехнічній й електронній промисловості у виробництві високоякісних електроізоляційних матеріалів. Ця традиційна сфера застосування зберігає своє значення, незважаючи на поширення товарів-субститутів. Якісна листова слюда в останні роки стала досить дефіцитним товаром на світовому ринку, що пов'язане з поступовим виснаженням найбільш легкодоступних родовищ даного мінералу. Її споживання у світі скоротилося з 13 тис. т в 1995 р. до 6 тис. т в 2000 р.

Основні області застосування меленої слюди - виробництво композитних і лакофарбових матеріалів - ставляться до зрілих галузей і характеризуються відносною стабільністю й низькими темпами росту. За даними журналу “Industrial Minerals”, близько 75% виробленої у світі меленої слюди сухим способом споживається у виробництві гипсокартонных плит і лакофарбових матеріалів.

Споживання слюдосодержащих пігментів, для виробництва яких використається найбільше тонко мелена слюда, у світі виросло з 10 тис. т в 1995 р. до 12,5 тис. т в 2000 р. і має тенденцію до подальшого розширення, що пов'язане зі зростаючою популярністю перламутрових розцвічень легкових автомобілів (більше 80% використається у виробництві автомобільних емалей), особливо в США. За даними американської компанії “Engelgard Corp.”, в 2000 р. близько 50% випущених у США й 30% - у Західній Європі легкових автомобілів мали фарбування з перламутровим відливом, “металлик” й ін. Дана сфера застосування слюди вважається досить перспективної, особливо під впливом моди.

Найбільш престижною сферою застосування тонко меленої (мокрим способом) слюди є косметична промисловість, але її частка в загальному споживанні цього мінералу за вартістю не перевищує 0,5%, а по тоннажі - 0,1%.



Змн.



Арк.



№ докум.



Підпис



Дата



Арк.



9



КРМЗ.РК7231.ПЗ



Змн.



Арк.



№ докум.



Підпис



Дата



Арк.



10



КРМЗ.РК7231.ПЗ



КРМЗ.РК7231.ПЗ



11



Арк.



Дата



Підпис



№ докум.



Арк.



Змн.



КРМЗ.РК7231.ПЗ



4



Арк.



Дата



Підпис



№ докум.



Арк.



Змн.



КРМЗ.РК7231.ПЗ



5



Арк.



Дата



Підпис



№ докум.



Арк.



Змн.



КРМЗ.РК7231.ПЗ



7



Арк.



Дата



Підпис



№ докум.



Арк.



Змн.



КРМЗ.РК7231.ПЗ



6



Арк.



Дата



Підпис



№ докум.



Арк.



Змн.



КРМЗ.РК7231.ПЗ



8



Арк.



Дата



Підпис



№ докум.



Арк.



Змн.