2015-09-06
2925
1. Основні властивості і галузь застосування природної слюди і матеріалів на її основі.
2. Основні властивості і галузь застосування синтетичної слюди і матеріалів на її основі.
1. Слюда – це мінерал з кристалічною структурою, має шарувату будову і відрізняються досконалою спайністю, що означає здатність розщеплюватися на дуже тонкі рівні пластинки.
В електричній ізоляції застосовують два різновиди слюди:
- мусковіт = К2О 3Аl2О3 SiО2 2Н2О;
- флогопіт = К2О 6MgО 3Аl2О3 6SiО2 2Н2О.
Окрім природної слюди також застосовуються і синтетичні. Слюда є досить цінним природним мінеральним електроізоляційним матеріалом. Завдяки її високій електричній міцності, нагрівостійкості, механічній міцності і гнучкості знайшла застосування як ізоляція крупних турбо- і гідрогенераторів, тягових електродвигунів, як діелектрик у деяких конденсаторах, щіткотримачах і т.д. У природі слюда зустрічається у вигляді кристалів, які здатні легко розщеплюватися на пластинки по паралельних одна одній площинах (площинах спайності).
Слюди – достатньо широко поширені мінерали і складають 3,8% маси земної кори, проте промислові родовища мусковіту і флогопіту, що містять кристали достатньо крупних розмірів, малочисельні. Великорозмірний мусковіт здобувається в Карельській автономній республіці, в областях Іркутська і Мурманська. За кордоном крупні слюдяні родовища має Італія.
Мусковіт і флогопіт у практичних умовах застосування слюдяної ізоляції має високу хімічну стійкість, причому мусковіт більш стійкий, ніж флогопіт. Сильні кислоти і луги діють на мусковіт і флогопіт тільки при значній концентрації, при нагріванні і тривалому контакті.
За електричними властивостями мусковіт є одним з кращих електроізоляційних матеріалів і перевершує в цьому відношенні флогопіт. Електричні властивості залежать від вмісту домішок, шкідливими є магнітний окисел заліза-магній (зниження електричних властивостей).
Слюда відрізняється малим володопоглинанням і значною хімічною стійкістю. Питомий об'ємний опір мусковіту - 1012 – 1013 Ом м, флогопіту – 1011 – 1013 Ом м. При нагріванні слюди до деякої температури з неї починає виділяться вода, що входить до її складу. При цьому в результаті спучування слюда втрачає прозорість, товщина її збільшується, механічні і електричні властивості погіршуються. Для різної слюди температура зневоднювання коливається у досить широких межах: у мусковіту вона звичайно не менше 200оС, у флогопіту – не менше 8000С. Температура плавлення 1145-1400оС. Розплавлена слюда при застиганні не утворює кристалів колишнього складу.
2. Синтетична слюда виходить шляхом розплавлення у високотемпературній печі шихти спеціально підібраного складу з подальшим досить повільним охолоджуванням розплаву, внаслідок чого кристалізується синтетична слюда.
Синтетична слюда, звана фторфлогопітом, має більш високу хімічну стійкість, нагрівостійкість, радіаційну стійкість, ніж природний флогопіт. Це пов'язано з тим, що у фторофлогопіті відсутня вода кристалізації, гідроксильні групи ОН у ньому заміщені на іони фтору. Синтетична слюда значно дорожче, ніж природна. Вона виходить у вигляді порівняно невеликих кристалів і важче, ніж природна слюда, розщеплюється. Через це синтетична слюда не може розглядатися як замінник природної, проте вона представляє великий інтерес через високі електричні властивості. Фторофлогопіт знаходить застосування як електроізоляційний матеріал в електронних лампах, для вікон хвилеводів, як діелектрик у конденсаторах, що працюють до температури 600-7000С, і для інших виробів, вживаних у радіоелектроніці. Крім того, на основі синтетичної слюди може бути виготовлена, як і на основі природної слюди, багато різних цікавих для техніки матеріалів.
Слюдяні матеріали виготовляють на основі так званої щепної слюди. Після очищення слюди від сторонніх мінералів при її витяганні з гірських порід вона носить назву забійного сирцю. Забійний сирець розбирають вручну. Розколюють ножем на пластинки і обрізають. Отримана щепана слюда застосовується для виробництва міканітів.
Міканіти є листовими або рулонними матеріалами, одержуваними склеюванням між собою пластинок щепної слюди. Як склеюючі матеріали застосовуються різні, переважно синтетичні, смоли або лаки. Часто міканітами називають листові матеріали на основі щепної слюди. Гнучкі або рулонні матеріали називають мікастрічкою або мікафолієм.
Залежно від виду вживаної слюди розрізняють міканіти з мусковіту і флогопіту і їх суміші. За галузями застосування розрізняють п'ять основних видів слюдяних листових матеріалів: колекторні, прокладочні, формувальні, гнучкі і термоупорні.
Різні міканітові матеріали мають порівняно високу нагрівостійкість.
Колекторний міканіт, який виготовляється з флогопіту, що більш легко стирається, використовується у вигляді штампованих заготовок, які прокладаються між мідними пластинами колекторів електричних машин. Колекторний міканіт має добрі механічні властивості і дає малу (не більше 2%) усадку в умовах великого тиску і підвищеної температури (до 1600С).
Прокладений міканіт застосовують для створення різних електроізоляційних прокладок, шайб і т.п. Він виготовляється з мусковіту, флогопіту або їх суміші з малою кількістю зв'язуючого – гліфталю або кремнійорганічної смоли (3-20%).
Формувальні міканіти містять від 5 до 20% зв'язуючого (гліфталю або кремнійорганічної смоли), інше слюда. При нагріванні вони здатні формуватися і зберігати набуту конфігурацію при охолоджуванні. Застосовуються при виготовленні манжет колекторів, фланців, каркасів, котушок, трубок і інших виробів.
Різновидом формувального міканіту є мікафолій – один або декілька шарів щепної слюди, що склеяні лаком між собою паперовою або склоподібною підкладкою, що покриває слюду з одного боку. Вони застосовуються для виготовлення твердої ізоляції стержнів якірних обмоток машин високої напруги, а виготовляється з флогопіту або мусковіту на гліфталевому, поліефірному або кремнійорганічному зв'язуючому.
Мікастрічка є різновидом гнучкого міканіту. Вона клеїться з щепної слюди крупних розмірів тільки в один шар і має підкладки із склотканини, склосітки або мікастрічкового паперу з двох сторін. Мікастрічка є основною ізоляцією обмоток багатьох електричних машин високої напруги.
Термоупорний (нагрівостійкий) міканіт не містить органічного зв'язуючого. Виготовляється він на основі флогопіту, зв'язуючим якого служить фосфорнокислий амоній. Такий міканіт вживається для виготовлення ізоляції електронагрівальних приладів, здатний працювати при температурі в декілька сотень градусів.
Слюдиніти і слюдопласти є різновидом слюдяних паперів, одержуваних із слюдяних відходів без попередньої ручної тряски.
Слюдиніти виготовляють із слюди «мусковіт». Подрібнена слюда з водою відливається на сітку паперороблячої машини, в результаті виходить слюдинітний папір завтовшки 10-150 мкм. Такий папір руйнується при зіткненні з полярними рідинами або водою. При просоченні і склеюванні з підкладками виходять листові слюдиніти (колекторні, формувальні, гнучкі), слюдяніфолії (рулонний матеріал) і слюдинитові стрічки. Слюдинітні матеріали за властивостями наближаються до міканітових, але, як правило, мають знижену в порівнянні з міканітами вологостійкість і мале подовження перед розривом.
Слюдопластні папери служать для виготовлення слюдопластів (діляться за застосуванням на ті ж групи, що і слюдиніти). Слюдопластові папери виготовляються, як і слюдинітні папери, на папероробній машині, але без застосування зв'язуючого. Така технологія можлива завдяки тому, що відразу після розщеплювання кристали природної слюди здатні міцно з'єднуватися за рахунок сил міжмолекулярної взаємодії (сили когезії). У порівнянні із слюдинітами слюдопласти мають більш високу механічну міцність і більш високу стійкість до дії електричної корони.
