白云母類礦物及其表面改性產(chǎn)物的電阻率特征與機理研究.pdf

1、白云母類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)一步提高白云母類礦物新型絕緣灌注膠的絕緣性能以及為白云母類礦物開發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù),本文采用PC68型數(shù)字高阻計、自制小型化測量電極、WE-100型液壓萬能試驗機、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、絹云母等中國重要產(chǎn)地白云母類礦物的電阻率特征,以及礦物粒度和表面改性對其電阻率的影響,并通過硅微粉、剛玉粉等傳統(tǒng)礦物填料的對比,以及礦物學(xué)特征測試分析,較深入地研究了其機理。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)代分析測試技術(shù)研究中國重要產(chǎn)地白云母類礦物的礦物學(xué)特征,結(jié)果表明,實驗中選取的微晶白云母、白云母、

3、碎云母、絹云母等中國重要產(chǎn)地白云母類礦物均是由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)目前還沒有一種礦物粉體及其它粉體材料電阻率測試分析的有效方法,為此,根據(jù)礦物粉體壓坯特點和廣義有效媒質(zhì)方程(GEM),推導(dǎo)出依據(jù)粉體壓坯測試數(shù)據(jù)計算粉體電阻率的公式,而粉體表面電阻率可直接測試得到。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)行對比的方法,證明該測試方法是可行的。進(jìn)一步實驗結(jié)果表明:粒度大小對礦物粉體電阻率基本沒有影響；壓坯的模沖端面對粉體體積電阻率基本沒有影響,但對表面電阻率影響較大,應(yīng)采用上模

5、沖端面測試結(jié)果來表征；烘干時間和空氣中放置時間對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)行測試,并在盡可能短的時間內(nèi)完成。
　　 (3)通過系統(tǒng)測試和對比中國重要產(chǎn)地白云母類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)元素的含量對白云母類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,但是類質(zhì)同像對白云母類礦物電阻率的影響并不大(約在1個數(shù)量級左右),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。對比白云母類礦物和其他傳統(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)測試和對比了1＃、2#、3#、4#、5#偶聯(lián)劑改性后的礦物粉體電阻率,實驗結(jié)果表明:經(jīng)過表面改性以后的微