云母是一类结构较复杂的水合铝硅酸盐，常见与石英和长石等组成花岗岩，或共生于其它矿中，单独成矿的主要是伟晶岩等。它广泛存在于自然界中，如土壤中，但由于含量太低而无开发价值。除伟晶岩外，云母也以碎屑集合体成矿，前者常用于剥制大片云母（电器的高级绝缘材料），后者用于生产云母粉和碎屑产品。在云母主产国印度和最大使用国美国，也利用大片云母加工中形成的大量边角料生产云母粉，但大多数国家无此条件。   云母的分子结构可用M1M2（Al2Si6O20）（OH）4表示[1]。不同的M1、M2形成不同的云母品种，例如M1＝K2、M2＝Al4时为白云母（muscovite），结晶水更多时为绢云母（sericite），而M1＝Na2者则为钠云母（paragonite）。在金云母（phlogopite）中M2为Mg6，同时OH可为F取代，而所有OH被F取代者即为氟金云母（fluorophlogopite），它在自然界中不存在，纯属人造。当M2为Mg和 / 或二价Fe时（共十二价）称黒云母（biotite），还有含锂、钒、铬等金属离子的品种，品种繁多。天然云母一般以某种云母为主，同时含一定量的其它品种。   云母如同花岗岩，具有极高的稳定性，在一般情况下不与强酸强碱反应，也不溶于水和各种溶剂，到800ºC左右才开始失去结晶水，可在更高温度（如1200ºC）正常工作。云母还有极高的绝缘性能（1012~15欧姆。厘米），其中以氟金云母和白云母为最佳，而黒云母因含铁量过高而稍逊。不同云母品种的其它性能差异较小。   云母最大的特点是具有优异的片状晶形，可剥出厚度仅数微米的大片，最小极限厚度约1纳米，这是任何其它矿物所不具备的。云母晶片致密，坚硬而有弹性，表面光滑、光亮，呈珠光样光泽。不透光，能吸收紫外线，具有较高的红外辐射能力。特别是经过湿法加工的云母粉，晶片极薄（纳米级），具有极大的覆盖、阻隔等功能，在各种材料中有众多的用途，可赋予材料以各种优异的性能。就此而言，湿法云母粉的应用在许多场合是无可替代的。1云母粉在橡胶中的应用1．1  改善橡胶的气密性橡胶的气密性对于许多橡胶制品来说是首要性能，如内胎、球胆以及许多救生用品等等。要提高橡胶的气密性，除了加工工艺和涂施工艺外，主要取决于橡胶本身及其填料的性质。橡胶的致密性越好，制品的抗通透性也越好。当然这类胶种价格不菲，这里有成本问题，因此使用功能性填料湿法云母粉，代价低而效果好，其意义就尤其重要。正因为如此，在石油成为全球经济发展的重要制约因素的时候，例如从上世纪70年代石油危机以来，固特异、住友橡胶、普利斯通、斯珀汀等等著名公司就致力研究云母粉的应用。   如上所述，湿法云母粉具有优异的薄片状晶形，粉体微粒的厚度以纳米计，直径与厚度的比值（径厚比）高达80~120倍，比表面积达10 000~18 000 cm2/ ml，能在材料内形成层层阻隔。这种阻隔作用也被成为“屏蔽效应”和“迷宫效应”，使有害物质难以进入材料，进入后又难以扩散、迁移、穿透。国外研究证明，使用大径厚比片状填料以后，有害物质穿透漆膜的时间延长3倍。这种作用是颗粒状填料以及径厚比较小的其它片状填料所不具备的。片状填料在压延、拉伸等作用下，在橡胶内形成层层排列，其取向与橡胶表面平行，与气体穿透方向垂直。 国内外在此领域内的研究很多，已形成无数的研究报告和专利文献。虽然在有些专利文献中提及了滑石粉、高岭土等材料（为了扩大专利权范围，并掩盖技术诀窍），但是工业界已经弄清，要获取优异的阻隔作用，片状填料的径厚比至少要达到50倍，最好在70倍以上。而滑石粉、高岭土等的径厚比仅为几倍，即使是干法云母粉也通常只有10倍左右，影响其工业实用价值。再则，滑石粉、高岭土等矿物与云母不一样，常有多晶形问题，如果所用滑石粉、高岭土为非片状形态的矿物，就起不了作用。   总之，在橡胶内加入湿法云母粉以后，气密性将大幅度提高。1．2  改善漆膜的物理机械性能  众所周知，片状和纤维状填料可分散材料所受到的应力，其机制与混凝土中的钢筋相似，众多增强材料（塑料、橡胶、树脂等）使用各向异性材料，其原理是相同的。颗粒状填料没有这种作用。加入大径厚比填料（湿法云母粉）的橡胶、塑料和树脂，其抗冲击性、机械强度、形态稳定性等都有明显改善。材料学上对此研究颇多[5]。 树脂（如橡胶）本身的硬度都有限，不少填料的强度也不高，如滑石粉等。相反，云母是花岗岩的成分之一，其硬度和机械强度很大。所以涂料中加入云母粉作填料，其抗磨性能可明显提高。湿法云母粉还可以改变橡胶的摩擦特点，不同的用法作用不同，如提高摩擦系数，或改善润滑性能（如雨刮器）。   加入大径厚比填料后，材料（如橡胶）的弹性模量等物理性质则有很大改善，这对于橡胶等材料来说，是非常重要的。 云母粉的偶联处理对于上述应用有极大的作用，它大幅度提高材料在化学意义上的整体性，从而使材料的性能得以极大地提高。1．3  绝缘性能云母具有极高的电阻，用云母粉来提高材料的绝缘性能是广为人知的。橡胶的用途之一是用作电线电缆的绝缘材料，湿法云母粉的使用是重要手段。需要提及的是矿道、隧道以及类似场合下使用的电缆，这类电缆需要在火警情况下保持绝缘状态。国外已经开发一类特殊的绝缘材料，它们由树脂（包括硅橡胶、有机硼树脂）和云母粉等组成。这类绝缘材料在火警的高温下转化成陶瓷样物质，保留良好的绝缘性能和机械强度，可使电缆在火警情况下保持绝缘[7]。另须提及的是含铁量降低云母的绝缘性能，而干法云母粉没有洗矿，含铁量一般都较高，不宜使用这类云母粉。1．4  减振隔音作用  不少隔音减振材料使用橡胶，以改变材料的粘弹性等物理性状，形成理想效果。大径厚比湿法云母粉能改变材料的一系列物理模量。再则，晶片间的能量（如震动波、声波）反射，也吸收和削弱这些能量。据此，车辆和家电使用的“减振片”多配入云母粉。同理，度多其它减振隔音材料也使用湿法云母粉。1．5 橡胶模压硫化中的脱模剂许多情况下橡胶的模压硫化不使用金属模具或类似模具，此时脱模剂的性能直接影响到生产。例如轮胎的模压硫化使用气囊，如不使用高性能脱模剂，势必发生制品和模具的粘连，既损害模具，也会造成大量次品，对生产的危害很大。   这类脱模剂常使用润滑油脂、有机硅、有机氟等材料。由于固体润滑剂在其中起到不可或缺的作用，所以现代的这类脱模剂一般都加入云母粉。湿法云母粉具有完美的片状晶形，晶片极薄，对模具表面的遮盖能力和隔离能力极高。而且湿法云母粉的晶片表面及其光滑，能有效地防止材料之间的粘连。湿法云母粉的纯度高，造成橡胶与模具粘结的有害杂质含量极低，非常适用。杂质如石英、长石和其它矿物的微粉，它们无片状结构，且表面毛糙，是造成脱模困难的重要原因之一。干法云母粉造成脱模困难的另一原因是云母微粒本身表面非常毛糙，造成粘连。加入湿法云母粉以后，还在橡胶与模具之间形成排出气体的通道，防止气体在该间隙内的滞留，从而改善制品的外观性状。同理，湿法云母粉也是高档润滑油（极压级润滑油）的关键组分。 湿法云母粉在橡胶中的应用远不止于此。充分利用湿法云母粉的独特性能，可开发出许多很有价值的新型橡胶制品来，形成许多有价值的应用技术。2云母粉的生产方法如上所述，大多数国家（如我国）用云母矿生产云母粉，其中主要使用二种方法，即干法和湿法。干法生产很简单，剔除原矿中的大块石块，用雷蒙磨等强力研磨机械干磨，即制得干法云母粉。由于这类研磨机械能力极强，可将坚硬的石头（如石英、重晶石）磨成微米级的粉体，所以可以从云母矿磨制各种目数的产品。这种方法的生产成本很低，一吨矿最多可生产将近一吨产品。问题之一是产品质量依赖于原矿品位。由于矿中云母含量常在20~40％，故干法云母粉的纯度只有30~70％，而且纯度随原矿品位变化而变化。大量的石英、长石和其它矿物一起磨成微米级的粉末，无法分除，对产品的应用性能影响很大。   问题之二是产品的形态学品质差。晶片在强烈研磨作用下受到损害，产生撕裂、穿孔和表面毛糙。最大的问题之一是干法云母粉晶片的径厚比很小，因为在从云母晶粒上磨下来的晶片，其强度相对较小，特别容易折断，而且越薄就越容易折断，所以无法形成径厚比大的晶片。干法产品径厚比通常在10倍左右，个别能达到20倍；厚度通常为数微米，甚至更高；比表面积通常为3000~4000 cm2/ ml，与橡胶工业应用的合理要求（至少50倍，最好70倍以上）相差甚远。国外有云母边角料的干磨专用设备，它产生云母晶层间的错动力，使云母晶粒 / 晶块解体成剥片，晶片损伤较少，径厚比也较大些，可惜我国还没有这类设备，也没有足够量的云母边角料来源。   干法云母粉在国外多用于配制钻井泥浆（减少井壁的通透性，防止泥浆中的水向地层逃逸），制造牛毛毡、电焊条等。在我国也用于涂料，这对已经影响到我国涂料工业水平的提高。如果将其用于橡胶、塑料，则危害更大。 湿法工艺比较复杂，它始于洗矿，首先用水将绝大部分非云母矿物洗除，得到富集的云母悬浮体。然后用高速离心法除去残存砂粒，得高纯度产物。由于水和化学药品的作用，云母晶层间作用力被削弱，晶片从晶粒上自然剥下，无强力机械研磨，晶片未受任何损伤。然后漂白脱色、分级沉降、压滤、干燥、成粉和检验包装。对于化妆品等特殊用途的产品，还须脱除有害元素。产品晶形完美，表面光滑，珠光强烈，可制得各种粒径的产品，粒径分布集中。晶片极薄，径厚比特高（80~120倍），比表面积大（10 000~18 000 cm2/ ml），纯度高也（95~98％）。在技术上，作为功能性填料（材料），仅指湿法云母粉而已。此法的缺点是生产成本很高，耗用大量的水电汽和药品，设备多而复杂，生产周期也很长。原料云母矿单耗很高（3~6吨矿 / 吨产品）。原矿云母的回收率在80％左右。 在我国市场上，还有一种云母粉也被称作“湿法云母粉”（早年也称“半干半湿云母粉”）。它是用同上干磨方法制成的，但增加水洗，以提高云母含量，但效果有限，因为微米级粉体极难用淘洗来分离。目前市场上含量50~70％的云母粉，即是此类产品。更大问题是干磨形成的晶片形态已经无法改变，淘洗不可能使晶片变薄、变完美。所以这种云母粉只能归入“干法淘洗云母粉”，在本质上仍然是干法产品，而非湿法产品。   湿法云母粉的具体生产工艺有多种，如湿磨法，即在水存在下用特殊设备研磨云母边角料（注意：不是云母矿）。该设备产生晶层间的错动力，同时在水和化学药品的作用下使晶粒解体成晶片，所以都不损伤晶片。湿法是在水中使云母晶粒剥出晶片，这是与干法的根本区别所在，也不是淘洗。   我国的云母资源并不富裕，我们应当节约使用，用有限的资源生产高水平云母产品，为我国材料工业的不断发展作出应有的贡献。3湿法云母粉和干法云母粉的鉴别  为了正确使用云母粉，工业上常需要鉴别云母粉的内在品质。粒度等等容易测定，但是形态学特性、云母含量等等的鉴定，就成了生产企业的头痛问题。当然最好要用元素分析（如X－射线荧光分析）来测定各种元素的含量，判定云母含量；用粒度分布仪（如Coulter粒度仪）测定粒度分布和比表面积等重要数据，判定形态学特征。但是一般涂料厂难以具备这些条件。   这里介绍几种简单的鉴别方法，都是利用二种云母粉形态差异进行的。3．1  沉降法：取10 ml量筒，加1 g云母粉，加水数ml，摇匀，再加水至10 ml刻度。摇匀，静止观察沉降速度。干法云母粉通常在60分钟左右沉降到底，形成约7 ml的上层清液。相反，湿法云母粉通常仅形成大约1.5~3 ml上层清液，形成约7 ml上层清液需要数小时。如果用更大的量筒，云母粉和水的用量，以及上层清液的体积按倍数增加。原理是湿法云母粉的晶片很薄，悬浮性很好，而干法产品晶片厚，又含较多石英粉末等，悬浮性差。3．2  密度法。原理是湿法云母粉的晶片很薄，难以形成紧密堆积。3．2．1  松密度法：将粉体充分打松，倒入已经称重的量筒至某一刻度，称重，计算比重。湿法云母粉的松密度通常在0.25 g / ml左右，而干法云母粉通常达到0.5 g / ml。3．2．2  实密度法：将粉体倒入已经称重的量筒，称重，振动（如在桌面上轻轻敲击），使粉体体积减小，至粉体体积不再下降为止（通常约10~15分钟）。计算比重。湿法云母粉的实密度通常在0.50 g / ml左右，干法产品在0.70~0.80 g / ml。3．3  珠光效应：取约0.1~0.2 g粉体，置于无色透明玻璃杯中，加水约60~80 ml，搅拌。湿法云母粉形成明显珠光。珠光越差，说明云母含量低、晶片差。注意：须边搅拌边观察，此时云母晶片因水流而形成整齐排列、反射珠光；水流停止，排列变乱，珠光就消失。此法的缺点是无法定量，只适合相互对比。