礦物復合材料
⑴ 礦物材料的特點，分類及應用有哪些
礦物材料是指將天然礦物(主要是非金屬礦物)或岩石作為主要原料經加工、改造所獲得的材料產品或是能直接作為材料應用，並以利用其本身的主要物理、化學性質為目的的礦物或岩石。這個含義主要包含了以下四個方面內容：第一，能被直接利用或經過簡單的加工處理，即可被利用的天然礦物、岩石；第二，以天然的非金屬礦物、岩石為主要原料，通過物理化學反應製成的成品或半成品材料；第三，人工合成的礦物或岩石；第四，這些材料的直接利用目標主要是其自身具有的物理或化學性質，而不局限於其中的個別化學元素。
人們將材料分為金屬材料、有機材料、無機非金屬材料及復合材料。而將礦物分為金屬礦物、非金屬礦物和燃料礦物三類。
金屬礦物是指通過冶煉提取其中的金屬元素為最終利用目的的礦物，如鋁礦物是通過冶煉後提取利用其中的鋁元素。
非金屬礦物大部分是指直接利用其天然礦物原料所固有的物理化學特性的一些礦物，如高嶺土、石英等，這些都是直接用作材料應用的礦物。
燃料礦物是指通過熱化學反應，提取利用其中的熱能的礦物，如煤主要是通過燃燒後獲取其中的熱能。
很明顯，在傳統意義上，金屬礦物和燃料礦物的利用手段是以改變礦物原有的化學結構來達到利用的目的，也就是通過改變礦物本身的微觀結構，來實現礦物的價值；而非金屬礦物則是利用了其宏觀結構的技術物理特性，大多不改變礦物的微觀結構。那麼，根據礦物材料的定義可知，礦物材料與目前應用的非金屬礦物非常相近，但是它又包含了金屬礦物和燃料礦物，也就是說，只要是不破壞目前應用的金屬礦物或燃料礦物原有的微觀結構，且保留其宏觀的技術物理特性而加以利用，則這種金屬礦物或燃料礦物也屬於礦物材料，比如赤鐵礦可直接用作鐵紅，此時的赤鐵礦就是礦物材料。所以，礦物材料的范疇比目前的非金屬礦物的范疇要大，不能等同看待。那麼廣義地說，礦物材料包含了自然界中的各種礦物，包括金屬礦物、非金屬礦物和燃料礦物。
礦物材料具有以下特點：
1、多用性
礦物材料的多用性是指一種礦物材料能具有多種用途。比如以蒙脫石為主要成分的膨潤土可用於石油鑽井泥漿、鐵礦球團黏結劑、食用油的脫色劑、酒和飲料的澄清、石油的凈化、污水處理、農葯載體、防水密封、化妝品原料等各個行業。
2、多樣性
礦物材料的多樣性是指礦物的種類繁多以及礦物性質的復雜性。目前，已知的天然礦物有3000多種，它們的成分結構都非常復雜，而且每種礦物都具有各自獨特的物理化學性質和工藝性質。但縱使礦物材料的種類繁多，但是在20世紀初，人類開發應用的礦物材料不足60種，雖然現在已開發應用的礦物材料已經達到200多種，但是所佔礦物材料種類總數的比例仍然非常小，這也就是說，礦物材料仍有著巨大的研究開發應用潛力。
3、儲量大，價格低廉
與人工合成材料相比較，礦物材料一般都具有儲藏量巨大，生產成本低的特點。
4、替代性強
礦物材料的替代性強是指那些具有相似性質的礦物在應用中可以相互替代。
5、應用領域廣
目前，礦物材料的應用幾乎已經涉及所有的工業領域，包括建材、化工、機械、冶金、輕紡、電子、農業、食品、醫葯、環保、寶石、工藝美術等各個領域和部門。並且，礦物材料尤其在那些需要抗高強、高速、耐高溫、輕質、絕緣、耐腐蝕等特殊要求的地方更能大顯身手的地方。
6、經濟效益顯著
由於礦物材料具有用途多、儲量大、價格低的特點，所以礦物材料的研究開發，可獲得巨大的經濟效益，且隨著礦物材料的開發深度和廣度不同，所得到的經濟效益也會不一樣。比如散裝的膨潤土價格在30美元／t，而有機膨潤土的價格則為2400～3600美元/t，這種增值可達80～120倍。
礦物材料的分類
隨著礦物材料的研究，目前人們將礦物材料的分類方法定為以下三種：第一，按照礦物材料中主要礦物名稱分類；第二，按照礦物材料的結構分類；第三，按照礦物材料的功能分類。其中按照礦物材料中主要礦物名稱分類是一種最古老的分類方法，是用礦物材料中最主要的礦物名稱來命名。如石棉材料、石墨材料、雲母材料等，這是指在這些礦物材料中的主要礦物為石棉、石墨、雲母等。但是由於被開發利用的礦物材料越來越多，並且對同一功能所應用的礦物材料常常又可以相互代用，因此這種分類方法已逐漸顯現出了它的局限性，這就要求有其他的分類方法來加以豐富和補充。於是就衍生了以下幾種分類方法：
1、按照礦物材料的結構分類
這種分類方法是根據礦物材料中的物質組成及其相互關系來進行分類。那麼，按礦物材料的結構通常將礦物材料分為單一礦物材料和復合材料兩大類。
1）單一礦物材料
單一礦物材料是指那些主要由某一單一礦物所組成的材料，稱為單一礦物材料，如柔性石墨紙、石墨填料、碳纖維、石墨纖維、電氣雲母片、鑽石、膨脹珍珠岩、輕質碳酸鈣和重質碳酸鈣等。
2）復合材料
復合材料是指由礦物材料與其他材料組成的混合體系，稱為復合材料。復合材料又分為無機復合材料、無機與有機復合材料和混雜復合材料三類：
(1)無機復合材料是指由兩種或兩種以上無機礦物材料組成的體系，稱為無機復合材料。如石棉水泥製品、微孔硅酸鈣和陶瓷材料等。但是需要指出的是，在復合材料中通常只要復合材料的基體是礦物材料，即使在復合材料中使用了部分其他類材料，如有機或金屬材料作增強材料時也稱為無機復合材料。例如鋼纖維水泥和紙纖維石膏板等都屬於無機復合材料。
(2)無機與有機復合材料是指將無機礦物材料作為增強材料，與有機高分子聚合物材料復合而成的一種體系。例如火車合成閘瓦、石棉橡膠板和玻璃鋼製品等。
(3)混雜復合材料是指由兩種或兩種以上的普通復合材料構成的體系。通常指由兩種不同特性的纖維作為增強材料混雜在基體中的材料。混雜復合材料被認為是復合材料的最新研究成果，也被稱為「復合材料的復合材料」。例如飛機用摩阻材料、航空和能源部門使用的高強結構材料等就是混雜復合材料。
2、按照礦物材料成分結構和加工改造特點分類
這種方法將礦物材料分為以下四大類型：
1）.天然礦物材料。指直接利用其物理、化學性質的礦物或岩石，經物理加工未改變原料成分和結構。包括填料類(如重鈣粉、滑石粉等)、裝飾類(如石材、寶石等)、光學類(如水晶、螢石等)、中葯類(如芒硝、石膏等)、研磨材料類(如石榴子石、剛玉等)、保健營養類(如電氣石、麥飯石等)和隔熱材料類(如石棉繩、布等)等。
2） 改性礦物材料。礦物(岩石)進行超細、超純改型、改性等加工改造後，改變或部分改變了原料的成分或結構，包括表面改性類(如珠光雲母、改性碳酸鈣等)、成分改性類(如改性膨潤土、氟化石墨、熟石膏等)以及結構改性類(如膨脹珍珠岩、膨脹蛭石、膨脹石墨、岩棉等)等。
3） 人工礦物材料。這是模擬天然礦物或岩石生成的原理採用人工合成的礦物材料。包括人工晶體(如人造水晶、人造金剛石、人造寶石、礦物晶須等)、多孔材料(如合成沸石、微孔硅酸鈣)、納米礦物粉體材料(如納米碳酸鈣、納米氧化鋅等)等。
4） 復合礦物材料。復合礦物材料是具有不同相組成的人工合成礦物材料，包括礦物-有機復合類(如石棉、蛭石、硅灰石、雲母等與高分子材料合成的摩擦材料、密封材料、絕緣材料等)以及礦物-無機復合類(如礦物纖維增強的無機膠凝材料、礦物為主骨架的建築材料、絕熱保溫材料、電功能材料等)。
3、按照礦物材料的功能分類
這種分類方法是根據礦物材料的使用性能和用途的不同來進行分類。根據礦物材料的性能，如利用礦物材料的電、磁、光、熱、摩擦、表面化學反應、膠體性質和填充密封性質等不同性質進行劃分。通常將礦物材料分為九大類：力學功能材料、熱學功能材料、電與磁功能材料、光功能材料、吸附功能材料、黏結與覆蓋功能材料、填料與增強功能材料、裝飾功能材料和原子能核反應堆功能材料等。根據礦物材料的用途，可將礦物材料分為耐火、保溫、絕緣、陶瓷、建材、化工、填料、農用、葯用、環保、研磨、功能和寶石等多種應用類型。
韓躍新等在《礦物材料》一書中結合以上分類方法，以中國硅酸鹽學會工藝岩石學專業委員會的分類方法為主線，兼顧行業分類和成分分類。
鄭水林按照礦物材料的功能與應用進行了如下分類，見表1。
表1 礦物材料的類型及其應用
材料類型 礦物原料 材料品種 應用領域
功能粉體材料 方解石、大理石、白堊、滑石、葉蠟石、伊利石、石墨、高嶺土、地開石、雲母、硅灰石、硅線石、硅藻土、膨潤土、皂石、海泡石、凹凸棒石、金紅石、長石、鋯英砂、重晶石、石膏、石英、石棉、石榴石、電氣石、紅柱石、藍晶石、水鎂石、沸石、透閃石、浮石、霞石、蛋白石、金剮石等 細粉(10～1000μm)、超細粉(0.1～10μm)、超微細粉或一維、二維納米粉(0.001～0.1μm)、表面改性粉體、高純度粉體、復合粉體、高長徑比針狀粉體、大徑厚比片狀粉體、多孔隙粉體等 塑料、橡膠、膠黏劑、化纖、油漆、塗料、陶瓷、玻璃、耐火材料、保溫隔熱材料、阻燃劑、膠凝材料、造紙、機械、石化、電力、交通、微電子、冶金、建材、飲料、儀器、葯品、飼料、航空航天、土壤改良、廢水、廢氣處理等
力學功能材料 石棉、石膏、石墨、花崗岩、大理岩、石英岩、鋯英砂、高嶺土、長石、金剛石、石榴石、雲母、滑石、硅灰石、透閃石、石灰石、硅藻土、燧石、蛋白石等 石棉水泥製品、硅酸鈣板、纖維石膏板、石料、石材、結構陶瓷、無機／聚合物復合材料(上下水管、塑鋼門窗等)、金剛石(刀具、鑽頭、砂輪、研磨膏)、磨料、襯里材料、制動器襯片、閘瓦、剎車帶(片)、石墨軸承、墊片、密封環、離合器面片、潤滑劑(膏)、汽缸墊片、石棉橡膠板、石棉盤根等 建材、建築、機械、電力、交通、農業、化工、輕工、航空航天、石油、微電子、地質勘探、冶金、煤炭等
熱學功能材料 石棉、石墨、石英、長石、金剛石、蛭石、硅藻土、海泡石、凹凸棒石、水鎂石、珍珠岩、雲母、滑石、高嶺土、硅灰石、沸石、金紅石、鋯英砂、石灰石、自雲石、鋁土礦等 石棉布、片、板、岩棉、玻璃棉、礦棉吸聲板、泡沫石棉、泡沫玻璃、蛭石防火隔熱板、硅藻土磚、膨脹蛭石、膨脹珍珠岩、微孔硅鈣板、玻璃微珠、保溫塗料、耐火材料、鎂碳磚、碳／石墨復合材料、儲熱材料、莫來石、堇青石、氧化鋯陶瓷等 建材、建築、冶金、化工、輕工、機械、電力、交通、航空航天、石油、煤炭等
電磁功能材料 石墨、石英、金剛石、蛭石、雲母、滑石、高嶺土、金紅石、電氣石、鐵石榴石等 碳-石墨電極、電刷、膠體石墨、氟化石墨製品、電極糊、熱敏電阻、電池、非線性電阻、陶瓷半導體、石榴子石型鐵氧體、壓電材料(壓電水晶、自動點火元件等)、雲母電容器、雲母紙、雲母板、電瓷、封裝陶瓷等 電力、微電子、通訊、計算機、機械、航空、航天、航海等
光功能材料 水晶、冰洲石、螢石等 偏光、折光、聚光鏡片、光學玻璃、光導纖維、濾光片、偏振材料、熒光材料等 通訊、電子、儀器儀表、機械、航空、航天、輕工等
吸波與屏蔽材料 金紅石、電氣石、石英、高嶺土、石墨、重晶石、膨潤土、滑石等 二氧化鈦(鈦白粉)、納米二氧化硅、氧化鋁、核反應堆屏蔽材料、護膚霜、防護服、保暖衣、塑料薄膜、消光劑等 核工業、軍工、化妝(護膚)品、民(軍)用服裝、農業、塗料、皮革等
催化材料 沸石、高嶺土、硅藻土、海泡石、凹凸棒石、地開石等 分子篩、催化劑、催化劑載體等 石油、化工、農葯、醫葯等
吸附材料 沸石、高嶺土、硅藻土、海泡石、凹凸棒石、地開石、膨潤土、皂石、珍珠岩、蛋白土、石墨、滑石等 助濾劑、脫色劑、乾燥劑、除臭劑、殺(抗)菌劑、水處理劑、空氣凈化劑、油污染處理劑、核廢料處理劑等 啤酒、飲料、食用油、食品、工業油脂、制葯、化妝品、環保、家用電器、化工等
流變材料 膨潤土、皂石、海泡石、凹凸棒石、水雲母等 有機膨潤土、觸變劑、防沉劑、增稠劑、凝膠劑、流平劑、鑽井泥漿等 各種油漆、塗料、黏合劑、清洗劑、採油、地質勘探等
黏結材料 膨潤土、海泡石、凹凸棒石、水雲母等 團礦黏結劑、硅酸鈉、膠黏劑、鑄模、黏土基復合黏結劑等 冶金、建築、鑄造、輕工等
裝飾材料 大理石、花崗岩、硯石、雲母、葉蠟石、蛋白石、水晶、石榴石、橄欖石、瑪瑙、玉石、輝石、孔雀石、冰洲石、琥珀石、綠松石、金剛石、月光石等 裝飾石材、珠光雲母、彩石、各種寶玉石、觀賞石等 建築、建材、塗料、皮革、化妝品、珠寶業、觀光業等
生物功能材料 沸石、麥飯石、高嶺土、硅藻土、海泡石、凹凸棒石、膨潤土、皂石、珍珠岩、蛋白土、滑石、電氣石、碳酸鈣等 葯品及保健品、葯物載體、飼料添加劑、殺(抗)菌劑、吸附劑、化妝品添加劑 制葯業、生物化學工業、畜牧業、化妝品等
礦物材料的應用
礦物材料的應用可以說是最古老的。遠在石器時代，人類就使用了天然礦物製作工具，但當時只是一種無意識的應用。隨著社會的發展，人類逐漸掌握了金屬的冶煉技術，金屬材料的應用也逐漸得到了發展，並漸漸超過了天然礦物的應用，到了銅器時代和鐵器時代，已經是金屬材料占絕對優勢。但在近代，隨著研究手段的發展及人類對天然礦物性質的深入了解，人們發現天然礦物有許多性質是人造物品所無法與之相比的。如耐高溫材料，人類至今也未能造出可達到石墨礦的耐高溫性能的材料，石墨礦熔點為3 850℃，汽化溫度為4 500℃，在7 000℃的超高溫條件下加熱l0s的質量損失為0．8％，而人造的最耐高溫金屬材料在此條件下的質量損失為12．9％，並且在2500℃時石墨的強度反而比室溫時的強度提高一倍。又比如耐腐蝕抗氧化性能方面，許多天然礦物也大大優於金屬材料的耐腐蝕抗氧化性能。正因為如此，對天然礦物的開發和利用又重新受到了人們的重視，並獲得了迅速地發展。現在對礦物材料的開發應用程度已是衡量一個國家工業化程度的標志。有人曾說21世紀將是人類的第二個石器時代，這是指在21世紀人類將大量地開發應用礦物材料。還有人說當一個國家的經濟中礦物材料的產值首次超過金屬礦物的產值時，即是這個國家工業成熟的界線。礦物材料的產值超過金屬礦物產值的現象在英國、美國兩個國家中出現的時間為：英國在20世紀初，美國在1934年，到了20世紀70年代這兩個國家中礦物材料與金屬礦物的產值比達到2：1，到l986年達到3：1。世界范圍內，自20世紀50年代開始，礦物材料的消耗量每十年增長50％～60％，目前年總產值超過800億美元，其中各國的出口量約300億美元，年增長率約3％。
礦物材料的應用領域幾乎已涉及所有的工業領域和部門，由於各領域中對所使用的礦物材料的種類和性質的要求各不相同，因此有必要首先了解各領域中所使用的礦物材料的情況。目前，根據礦物材料被應用的領域不同，礦物材料主要可分為礦物保溫材料、絕緣礦物材料、陶瓷礦物材料、建築礦物材料、化工礦物原料、農用礦物材料、填料礦物材料、葯用礦物材料、環保用礦物材料、研磨礦物材料、寶玉石礦物材料和功能礦物材料等。
與發達國家相比，我國對礦物材料的研究和開發時間較晚，前年出口額約6億美元，僅佔世界出口額的2％，且大多為未加工的原材料。就我國的礦產資源而言，我國的礦物資源種類繁多，為資源品種大國，且有自身的特點，相當數量的礦產資源儲量居於世界前列，如鎢、稀土等礦物，因此，在礦物材料的研究和開發方面存在巨大的潛力，尤其是那些針對我國礦產瓷源特點的礦物材料研究開發工作，前景更加廣闊。
⑵ 什麼是用於1000度以上的高溫金屬基復合材料的基體材料
礦物粉體材料作為填料時，可有效提高高聚物基復合材料（塑料、橡內膠、膠黏劑）的容力學性能（彈性模量、拉伸強度、剛性、撕裂強度、沖擊強度、摩擦系數、耐磨性等），這些粉體材料就成為礦物增強材料。可以到中國粉體技術網了解更多增強材料。
礦物材料的增強主要取決於對其粒度或比表面積和顆粒形狀，礦物增強材料可分為針狀增強材料、片狀增強材料和粒狀增強材料。
礦物增強材料的增強效果順序為：針狀填料＞片狀填料＞粒狀填料。
礦物增強材料在基料中的流動性順序大致為：片狀填料＞針狀填料＞粒狀填料。
⑶ 搪瓷與陶瓷的區別
搪瓷和陶瓷都是燒制出來的，不同的是搪瓷是用於金屬，尤其是鐵製品的表面，主要目的是防腐防銹。陶瓷不僅是一種表面處理技術——釉料技術，主要是用陶土在比較高的溫度下經過一系列的物理化學反應後,形成的堅硬物質。
搪瓷是在金屬表面塗覆一層或數層瓷釉 ，通過燒成，兩者發生物理化學反應而牢固結合的一種復合材料。陶瓷是把粘土原料、瘠性原料及熔劑原料經過適當的配比、粉碎、成型並在高溫焙燒情況下經過一系列的物理化學反應後,形成的堅硬物質。
而用陶土和瓷土這兩種不同性質的粘土為原料，經過配料、成型、乾燥、焙燒等工藝流程製成的器物都可以叫陶瓷。
(3)礦物復合材料擴展閱讀
陶瓷，英語：china。中國人早在約公元前8000－2000年（新石器時代）就發明了陶器。用陶土燒制的器皿叫陶器，用瓷土燒制的器皿叫瓷器。陶瓷則是陶器，炻器和瓷器的總稱。
陶瓷是把粘土原料、瘠性原料及熔劑原料經過適當的配比、粉碎、成型並在高溫焙燒情況下經過一系列的物理化學反應後,形成的堅硬物質。比較常見的有：陶瓷茶具，陶瓷盤子，陶瓷碗，多種陶瓷生活用具等。
搪瓷是在金屬表面塗覆一層或數層瓷釉 ，通過燒成，兩者發生物理化學反應而牢固結合的一種復合材料。這樣做最大的好處是，耐腐蝕。 比較常見的比如：搪瓷炒鍋，搪瓷臉盆等。
⑷ 用於高聚物的礦物粉體填料有哪些並舉一例說明在表面改性對復合材料性能的影響。
現在市場中常見的一些粉體填料，如滑石粉、雲母粉、硫酸鋇、硅灰石、氫氧化鎂、氧化鋅、長石粉、玻璃粉、硅微粉、碳酸鈣等等，呈粉狀體狀的超細粉，統稱為粉體填料。
表面改性，在保持材料或製品原性能的前提下，賦予其表面新的性能，如親水性、生物相容性、抗靜電性能、染色性能等。表面改性的方法有很多報道，大體上可以歸結為:表面化學反應法、表面接枝法、表面復合化法等。
(4)礦物復合材料擴展閱讀
粉體填料泛指非金屬/金屬超細粉，用量相當巨大，廣泛用於橡塑、塗料、電線電纜製品中。在橡塑、塗料、線纜等中添加，可起到改性填充的作用，降低生產成本，提升企業產品競爭力。
表面改性工藝
1、物理塗覆：利用高聚物或樹脂等對材料表面進行處理以達到填料表面改性的工藝。
2、化學包覆：利用有機物分子中的官能團與填料表面發生化學反應，對粉體顆粒表面進行包覆，使顆粒表面改性的方法。
3、沉澱反應：通過無機化合物在顆粒表面沉澱反應，在顆粒表面形成一層和多層包覆膜，以改善粉體表面性質。
4、機械力化學：利用超細粉碎或強烈機械作用有目的地對粉體表面進行激活，在一定程度上改變顆粒的晶體結構、溶解性能、化學吸附和反應活性等，從而達到粉體表面改性的目的。
5、插層改性：利用層狀結構的粉體顆粒晶體層之間結合力較弱和存在可交換陽離子等特性，通過離子交換或化學反應改變粉體的層間和界面性質的改性方法。
⑸ 凹凸棒石納米礦物材料表面性質及其與金屬（氧化物）納米復合
陳天虎 高薇
（合肥工業大學資源與環境工程學院，合肥 230009）
摘要 凹凸棒石是重要的一維納米礦物材料，深刻理解和認識凹凸棒石納米礦物學特性、表面性質對於凹凸棒石粘土應用具有重要的理論和實際意義。本文以X射線粉末衍射分析和透射電鏡檢驗為手段，精細分離獲得純凹凸棒石樣品，在此基礎上，利用BET比表面積分析儀、
關鍵詞 凹凸棒石；表面性質；納米材料；納米礦物學。
第一作者簡介：陳天虎（1962—），教授，主要從事環境礦物學和礦物環境材料研究。E-mail：[email protected]。
一、引言
凹凸棒石是具有特殊結構、形態、物理化學性質的鎂鋁硅酸鹽粘土礦物。有兩種成因類型：沉積型和熱液型。凹凸棒石產出地質環境特殊，其廣泛的應用以及巨大的潛在應用價值，使其在粘土礦物學、材料科學、物理化學、土壤科學、環境工程以及考古等諸多領域得到廣泛的重視［1］。我國自20世紀80年代初發現以安徽省明光市、來安縣，江蘇省盱眙縣、六合縣為主要礦區的蘇皖凹凸棒石粘土礦帶以來，不斷勘察開發，使蘇皖凹凸棒石粘土礦帶成為世界最重要凹凸棒石粘土礦集區之一，是我國重要的大型特色非金屬礦床［2］。20多年來，國內有關單位在凹凸棒石粘土資源加工應用技術方面開展了一些研究，但是，由於凹凸棒石顆粒細小和粘土礦物組成的復雜性以及前人研究方法解析度的限制，對蘇皖凹凸棒石物理化學性能的認識還存在一些誤區［3］。過去眾多學者進行的吸附實驗研究中所用的凹凸棒石實際上是凹凸棒石粘土，樣品含有較多的雜質礦物，如蒙脫石、伊利石、碳酸鹽；而且，各個研究者取樣地點、層位不同，礦物組成必定有很大的差別。這些雜質的干擾嚴重影響了對凹凸棒石物理化學性質的認識和理解，也使各個學者的實驗結果缺少可比性。由於樣品提純和分離困難，目前尚缺少蘇皖地區凹凸棒石粘土中純凹凸棒石表面性質的系統實驗研究資料。本文在精細提純的基礎上，系統研究了凹凸棒石的表面性質，對於認識凹凸棒石納米效應，正確理解凹凸棒石的礦物學特性，進一步開發這種納米材料應用技術，具有重要的理論和實際意義。
二、凹凸棒石純樣制備和表徵
蘇皖地區沉積型凹凸棒石粘土礦石類型包括凹凸棒石粘土、白雲石凹凸棒石粘土、蒙脫石凹凸棒石粘土、蛋白石凹凸棒石粘土、蒙脫石粘土（凹凸棒石含量＜10%）。沉積型凹凸棒石粘土礦物組成復雜多變，為了獲得純凹凸棒石樣品，在X射線衍射（XRD）分析以及透射電鏡（TEM）觀察基礎上，選擇只含凹凸棒石單一粘土礦物，不含伊-蒙礦物的礦石樣品，進行分離提純，具體提純方法和操作步驟見文獻［4～5］。提純樣品經XRD分析和TEM檢驗，凹凸棒石含量達到98%以上。提純凹凸棒石樣品經乾燥、粉碎，過180目篩備用。熱液型凹凸棒石取自安徽肥東大龍山，手選純凈礦石，破碎、研磨過200目，經XRD分析和TEM檢驗純度大於98%。X射線分析使用D/MAX-RB型X-射線衍射儀，銅靶，電壓40kV，電流100 mA，掃描速度4°/min，分析在合肥工業大學理化中心完成。TEM研究使用JEOL2010型高分辨透射電子顯微鏡，帶有ISIS X-射線能譜分析系統，用於獲得TEM圖像、電子衍射（SAED）和能譜分析成分（EDS），分析在新墨西哥大學地球科學系完成。
三、結果與討論
（一）兩種成因凹凸棒石晶體形態特徵
圖1為兩種成因凹凸棒石透射電鏡形貌圖像。熱液型凹凸棒石晶體直徑約為50nm，長度從幾百納米到幾十微米。沉積型凹凸棒石晶體直徑約為40nm，長度從幾百納米到幾個微米。顯然，沉積型凹凸棒石的結晶度比熱液型凹凸棒石結晶度低，這與XRD分析結果相一致。
圖5 凹凸棒石-金屬（氧化物）納米復合材料TEM圖像
a—凹凸棒石-Au復合材料；b—凹凸棒石-Ag復合材料；c—凹凸棒石-Cu復合材料；d—凹凸棒石-TiO2復合材料
四、結論
經過嚴格的挑選和分離得到兩種成因凹凸棒石高純樣品，系統分析獲得凹凸棒石表面性質參數。蘇皖沉積型凹凸棒石比表面積為204.5 m2/g，熱液型凹凸棒石比表面積為106.4 m2/g，BET-N2吸附法測得的比表面積為凹凸棒石的外表面積，獲得的凹凸棒石孔徑主要是棒狀晶體雜亂堆積形成的晶間空隙。沉積型凹凸棒石陽離子交換容量為10.87 m mol/100 g，熱液型凹凸棒石的CEC為8.47 m mol/100 g。沉積型凹凸棒石的pH（PZC）為4.43，熱液型凹凸棒石pH（PZC）為6.98。沉積型凹凸棒石與蒸餾水平衡pH值為9.09，熱液型凹凸棒石與蒸餾水平衡pH為8.63，凹凸棒石具有固體鹼的性質，可以誘導重金屬離子水解沉澱，利用凹凸棒石的誘導水解作用可以制備系列的凹凸棒石-金屬（氧化物）納米復合材料。
參考文獻
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［4］陳天虎，彭書傳，黃川徽，史曉莉，馮有亮.從蘇皖凹凸棒石粘土製備純凹凸棒石［J］.硅酸鹽學報，2004，32（8）：965-969
［5］陳天虎，徐曉春，岳書倉.蘇皖凹凸棒石粘土納米礦物學及地球化學［M］.北京：科學出版社，2004
Surface Properties of Nanomineral Material of Palygorskite and Nanocomposite Material of It with metals（metal oxides）
Chen Tianhu，Gao Wui
（Resource and Environment Engineering College，Hefei Polytechnic University，Hefei 230009）
Abstract：Palygorskite is an important one dimensional nanomineral.Having deep knowledge of mineralogical and surface properties of nanomineral of palygorskite is of very important theoretical and practical significance for the proper use of palygorskite.With the help of X ray diffraction and transmission electron microscope，pure palygorskite samples were obtained through fine separation.On this basis，BET specific surface area and pore diameter distribution，cation exchange capacity，pHPZC，pH value at isoelectric points，pH at equilibrium of water solution of palygoskite of sedimentary and hydrothermal origins as well as interface action between ions of palygorskites and heavy metals were tested.The results of the tests provide basic data about surface properties of palygorskite and laid a foundation for correct understanding mineralogical properties of palygorskite nanomineral.
Key words：palygorskite，surface properties，nanomaterial，nanomineralogy.
⑹ 橡膠柔性復合材料可能使用到的材料分析方法有哪些
礦物粉體材料作為填料時，可有效提高高聚物基復合材料（塑料、橡膠、膠黏專劑）的力學性屬能（彈性模量、拉伸強度、剛性、撕裂強度、沖擊強度、摩擦系數、耐磨性等），這些粉體材料就成為礦物增強材料。可以到中國粉體技術網了解更多增強材料。
礦物材料的增強主要取決於對其粒度或比表面積和顆粒形狀，礦物增強材料可分為針狀增強材料、片狀增強材料和粒狀增強材料。
礦物增強材料的增強效果順序為：針狀填料＞片狀填料＞粒狀填料。
礦物增強材料在基料中的流動性順序大致為：片狀填料＞針狀填料＞粒狀填料。
⑺ 復合材料常用的基體材料和增強材料有哪些
礦物粉體材料作為填料時，可有效提高高聚物基復合材料（塑料、橡膠版、膠黏劑）的力學性能（彈權性模量、拉伸強度、剛性、撕裂強度、沖擊強度、摩擦系數、耐磨性等），這些粉體材料就成為礦物增強材料。可以到中國粉體技術網了解更多增強材料。
礦物材料的增強主要取決於對其粒度或比表面積和顆粒形狀，礦物增強材料可分為針狀增強材料、片狀增強材料和粒狀增強材料。
礦物增強材料的增強效果順序為：針狀填料＞片狀填料＞粒狀填料。
礦物增強材料在基料中的流動性順序大致為：片狀填料＞針狀填料＞粒狀填料。
⑻ 誰能提供下非金屬礦產的分類！
中國非金屬礦產資源豐富，品種眾多，分布廣泛，已探明儲量的非金屬礦產有88種。根據不同的用途可以分為以下四類：
一、冶金輔助原材料類(10種)： 熔劑用石灰岩、白雲岩、硅石、菱鎂礦、耐火粘土、螢石、鑄型用砂、鐵釩土、鑄型粘土、高鋁礦物原料。
二、化工原料類（23種）： 硫鐵礦、自然硫、磷、鉀鹽、明礬石、化工用石灰岩、泥炭、硼、鹽、芒硝、砷、重晶石、鉀長石、含鉀岩石、化肥用蛇紋岩、鈉硝石、天然鹼、鎂鹽、溴、化肥用橄欖岩、碘、毒重石、化肥用硅石。
三、特種類（7種）： 壓電水晶、冰洲石、金剛石、藍石棉、熔煉水晶、光學螢石、光學水晶。
四、建材及其他類（48種）：雲母、石棉、高嶺土、石墨、石膏、滑石、水泥用石灰岩、水泥混合材料、水泥配料、玻璃用砂、長石、陶瓷粘土、磚瓦粘土、建築石材、蛭石、硅藻土、膨潤土、葉蠟石、玉石、泥灰岩、玻璃用白雲岩、石榴子石、天然油石、花崗岩、方解石、鑄石用輝綠岩、玄武岩、珍珠岩、浮石、剛玉、瑪瑙、凹凸棒石、寶石、透輝石、透閃石、顏料礦物、白堊、伊利石粘土、蒙托石粘土、板岩、輝長岩、角閃岩、片麻岩、粗面岩、火山渣、霞石正長岩、沸石、硅灰石。 以上為目前我國的非金屬礦產分類方法，新的分類方法即將推出，可參見： http://www.cqvip.com/QK/97764A/2003002/7475153.html
⑼ 什麼是礦物高分子復合材料
您好，所謂礦物高分子材料就是石頭加樹脂材料的組合，既有樹脂材料易塑形、柔韌的特點，又有礦物材料堅硬耐磨的特點，最常見的就是人造石材，比如做櫥櫃檯面的人造石板材，就是樹脂加上石粉製成的。
⑽ 礦物粉體協同改性聚合物制備汽車材料的關鍵技術及應用
楊華明
（中南大學無機材料系，湖南長沙 410083）
本項目是國家重大基礎研究發展規劃項目（973）課題。
一、內容簡介
提高聚丙烯（PP）的韌性、剛性和耐熱性一直是聚丙烯改性的重要課題。本項目的目的是提高PP的加工性能及性價比。
項目創造性地利用礦物形態、粒徑、粒徑分布、表面特性等協同改性PP，達到增強增韌的綜合效果。基礎理論工作是系統研究礦物粉體對聚合物的協同改性機理和等溫、非等溫結晶行為。通過礦物粒子/聚合物復合材料的界面結構，分析粒子協同改性聚丙烯的增韌機理，並建立了協同效應的模型。重點研究了滑石與其他礦物粉體組合改性聚丙烯（PP）制備汽車復合材料（保險杠、儀錶板等），該復合材料與一般的PP相比，拉伸強度提高10%，沖擊強度提高30%，耐熱性也明顯提高，並且使PP的加工性能也獲得改善，其綜合性能優異、性價比較高，產品綜合成本可降低20%～30%。該材料可廣泛用於汽車零部件的製造生產，不僅可降低材料成本，又便於汽車舊部件回收。利用該復合材料可擴大PP作為汽車零部件的使用范圍，尤其是隨著汽車工業的發展，廢舊零部件的回收已勢在必行，零部件材料種類繁多給回收造成麻煩，採用高性能的系列改性PP單一材料使回收利用簡單易行。項目的關鍵技術包括：
1）基於礦物的不同形態和粒徑協同改性聚丙烯的工藝優化。
2）礦物粉體超微細/改性一體化制備的技術與裝備。
3）基於不同聚合物性能的表面改性組合葯劑設計與使用。
二、推廣應用
該成果不僅為解決我國量大面廣的PP通用塑料的高性能化、低成本化開辟了一條新路，而且還促進了汽車輕量化的進程，並提高汽車材料的回收利用率，其經濟價值與社會效益明顯。在建築工業上，作為管材等建築材料聚丙烯-蒙脫土有機無機納米復合材料推廣應用的潛在價值也同樣可觀。該復合材料與一般的聚丙烯相比具有更高的沖擊韌性、彈性模量和熱變形溫度，並且使聚丙烯的加工性能也獲得改善，其綜合性能優異，性價比較高，並可應用塑料加工的一般方法來加工成型。
三、鑒定、獲獎、專利情況
2006年12月由湖南省科技廳專家驗收。