Слюда и слюдяные материалы

Слюды представляют собой группу материалов, относящихся к водным алюмосиликатам с ярко выраженной слоистой структурой, которая обусловливает высокую анизотропию свойств, т. е. неодинаковость физико-механических и электрических характеристик в направлениях вдоль и поперек слоев. В качестве электрической изо­ляции в настоящее время применяют два вида минеральных слюд: мусковит и флогопит.

Кроме природных слюд применяются также и синтетические. Слюда является весьма ценным природным минеральным электро­изоляционным материалом. Использование ее в качестве изоляции крупных турбо- и гидрогенераторов, тяговых электродвигателей и в качестве диэлектрика в некоторых конденсаторах связано с ее высо­кой электрической прочностью, нагревостойкостью, механической прочностью и гибкостью. В природе слюда встречается в виде крис­таллов, которые способны легко расщепляться на пластинки в па­раллельных друг другу плоскостях (плоскостях спайности).

Слюда - достаточно широко распространенный минерал и со­ставляет 3,8% массы земной коры, однако промышленные место­рождения мусковита и флогопита, содержащие кристаллы доста­точно крупных размеров, немногочисленны. В нашей стране круп­норазмерный мусковит добывается в Карелии, Иркутской и Мур­манской областях, а флогопит - в Мурманской области и Якутии. За рубежом крупными слюдяными месторождениями располагает Индия.

В месторождениях слюду обычно находят вместе с кварцем, по­левым шпатом и другими минералами. Примесь трехвалентного железа придает мусковиту коричневую или красноватую окраску, причем мусковит с такой окраской считается наилучшим. Муско­вит зеленоватого цвета с примесью двухвалентного железа имеет ухудшенные диэлектрические свойства, в частности пониженное удельное объемное сопротивление.

Слюдяная изоляция из мусковита или флогопита имеет высо­кую химическую стойкость, причем мусковит более стоек, чем фло­гопит. Сильные кислоты и щелочи действуют на мусковит и фло­гопит только при значительной концентрации, нагревании и дли­тельном контакте.

По электрическим свойствам мусковит является одним из луч­ших электроизоляционных материалов и превосходит в этом от­ношении флогопит. Мусковит более механически прочен, более тверд, гибок и упруг, чем флогопит.

При нагревании слюды до некоторой температуры из нее начи­нает выделяться входящая в ее состав вода. При этом в результате вспучивания слюда теряет прозрачность, толщина ее увеличивает­ся, механические свойства и электрические характеристики ухуд­шаются.

Таблица 4.8

Синтетическая слю­да, называемая фторфлогопитом, обладает более высокой химичес­кой стойкостью, нагревостойкос­тью, радиационной стойкостью, чем природный флогопит. Сравне­ние свойств мусковита, флогопи­та и фторфлогопита приведено в табл. 4.8.

Слюдяные материалы из­готовляют на основе так на­зываемой щепаной слюды. После очистки слюды от посторонних минералов при ее извлечении из горных пород она носит название забойного сырца. Забойный сырец разбирается вручную, раскалывается ножом на пластинки и обрезается. По­лученная щепаная слюда применяется для производ­ства миканитов. Миканиты представляют собой листовые или рулонные мате­риалы, получаемые склеиванием между собой пластинок щепаной (щипанной) слюды. В качестве склеивающих материалов применя­ются различные, преимущественно синтетические, смолы или лаки. Часто миканитами называют листовые материалы на основе ще­паной слюды. Гибкие или рулонные материалы называются микалентой или микафолием.

Разновидностью формовочного миканита является микафолий -один или несколько слоев щепаной слюды, склеенных лаком меж­ду собой с бумажной или стекловолокнистой подложкой, покры­вающей слюду с одной стороны. Он применяется для изготовления твердой изоляции стержней якорных обмоток машин высокого на­пряжения, а изготовляется из флогопита или мусковита с глифта-левым, полиэфирным или кремнийорганическим связующим веще­ством.

Микалента является разновидностью гибкого миканита. Она клеится из щепаной слюды крупных размеров только в один слой и имеет подложки из стеклоткани, стеклосетки или микалентной бумаги с двух сторон. Микалента является основной изоляцией об­моток многих электрических машин высокого напряжения.

Термоупорный (нагревостойкий) миканит не содержит органи­ческого связующего вещества. Изготовляется он на основе флого­пита, связующим веществом которого служит фосфорнокислый ам­моний (аммофос). Такой миканит, применяемый для изготовления изоляции электронагревательных приборов, можно использовать при температуре несколько сотен градусов.

Слюдиниты и слюдопласты я вляются разновидностью слюдяной бумаги, получаемой из слюдяных отходов без предварительной руч­ной щепки.

Слюдиниты, называемые за рубежом самикой, изготовляют из мусковита.

Слюдопластовая бумага служит для изготовления слюдопластов (делится по применению на те же группы, что и слюдиниты). Слюдопластовая бумага изготовляется, как и слюдинитовая бума­га, на бумагоделательной машине, но без применения связующего вещества. Такая технология возможна благодаря тому, что сразу после расщепления кристаллы (чешуйки) природной слюды спо­собны прочно соединяться благодаря силам межмолекулярного вза­имодействия (силы когезии). По сравнению со слюдинитами слю­допласты имеют, как правило, более высокую механическую проч­ность и более высокую устойчивость к воздействию электрической короны (короностойкость).