白云母類(lèi)礦物及其表面改性產(chǎn)物的電阻率特征與機(jī)理研究.pdf

1、白云母類(lèi)礦物具有特殊的晶體結(jié)構(gòu),晶格十分穩(wěn)定,礦物的體積電阻率和表面電阻率均較高,有較低的電介質(zhì)損耗,能抗電弧、耐電暈、絕緣強(qiáng)度高、而且熱膨脹系數(shù)小、耐熱性能好,因此利用其配制絕緣灌注膠具有良好的應(yīng)用前景。為進(jìn)一步提高白云母類(lèi)礦物新型絕緣灌注膠的絕緣性能以及為白云母類(lèi)礦物開(kāi)發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù),本文采用PC68型數(shù)字高阻計(jì)、自制小型化測(cè)量電極、WE-100型液壓萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)、Riguka Dmax-ⅢC型X射線粉晶衍射儀、Spetrum O

2、ne型傅里葉紅外光譜儀、STA409PC型熱分析儀等設(shè)備,系統(tǒng)研究了微晶白云母、白云母、碎云母、絹云母等中國(guó)重要產(chǎn)地白云母類(lèi)礦物的電阻率特征,以及礦物粒度和表面改性對(duì)其電阻率的影響,并通過(guò)硅微粉、剛玉粉等傳統(tǒng)礦物填料的對(duì)比,以及礦物學(xué)特征測(cè)試分析,較深入地研究了其機(jī)理。所取得的研究結(jié)果和進(jìn)展如下:
　　 (1)采用XRD分析等礦物現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)研究中國(guó)重要產(chǎn)地白云母類(lèi)礦物的礦物學(xué)特征,結(jié)果表明,實(shí)驗(yàn)中選取的微晶白云母、白云母、

3、碎云母、絹云母等中國(guó)重要產(chǎn)地白云母類(lèi)礦物均是由2M1型白云母礦物組成,幾乎不存在其他雜質(zhì)礦物；丹巴白云母和黃莊絹云母結(jié)晶度最高,川西微晶白云母次之,靈壽碎云母結(jié)晶度最低；在白云母晶體層間部分K+被Ca2+、Na+代替和八面體中存在Fe3+、Fe2+、Mn2+、Mg2+、Ti4+代替Al3+,其中又以川西微晶白云母和河北靈壽碎云母八面體中Al被Fe和Mg置換最為普遍(Ft(Ft=Fe+Mg)含量分別為6.55％和6.23％)。
　　

4、 (2)目前還沒(méi)有一種礦物粉體及其它粉體材料電阻率測(cè)試分析的有效方法,為此,根據(jù)礦物粉體壓坯特點(diǎn)和廣義有效媒質(zhì)方程(GEM),推導(dǎo)出依據(jù)粉體壓坯測(cè)試數(shù)據(jù)計(jì)算粉體電阻率的公式,而粉體表面電阻率可直接測(cè)試得到。以微晶白云母為例,采用粉體壓坯樣品與同一礦物致密塊狀樣品進(jìn)行對(duì)比的方法,證明該測(cè)試方法是可行的。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:粒度大小對(duì)礦物粉體電阻率基本沒(méi)有影響；壓坯的模沖端面對(duì)粉體體積電阻率基本沒(méi)有影響,但對(duì)表面電阻率影響較大,應(yīng)采用上模

5、沖端面測(cè)試結(jié)果來(lái)表征；烘干時(shí)間和空氣中放置時(shí)間對(duì)粉體電阻率的影響十分明顯,因此,為了獲得正確結(jié)果,樣品應(yīng)烘干至恒重,降溫期間應(yīng)與空氣隔絕,暴露在空氣中應(yīng)立即進(jìn)行測(cè)試,并在盡可能短的時(shí)間內(nèi)完成。
　　 (3)通過(guò)系統(tǒng)測(cè)試和對(duì)比中國(guó)重要產(chǎn)地白云母類(lèi)礦物粉體的體積電阻率和表面電阻率,并根據(jù)這些礦物資源的礦物學(xué)特征分析結(jié)果表明:白云母礦物晶體內(nèi)部雜質(zhì)元素的含量對(duì)白云母類(lèi)礦物的電阻率有一定的影響,缺陷越多的晶體里面,參與導(dǎo)電的載流子越多,

6、相應(yīng)的電阻率越低,但是類(lèi)質(zhì)同像對(duì)白云母類(lèi)礦物電阻率的影響并不大(約在1個(gè)數(shù)量級(jí)左右),因此,晶體結(jié)構(gòu)中含F(xiàn)e較高的川西微晶白云母和河北靈壽碎云母也是性能優(yōu)良的絕緣材料。對(duì)比白云母類(lèi)礦物和其他傳統(tǒng)絕緣灌注膠填料a-氧化鋁和硅微粉發(fā)現(xiàn):白云母類(lèi)礦物的電阻率普遍比a-氧化鋁和硅微粉高。
　　 (4)以800目微晶白云母粉體為例,系統(tǒng)測(cè)試和對(duì)比了1＃、2#、3#、4#、5#偶聯(lián)劑改性后的礦物粉體電阻率,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:經(jīng)過(guò)表面改性以后的微