電氣石粉體改性方法

電氣石的電效應(yīng)、離子吸附性等會(huì)隨著其粉體粒徑的減小而呈增強(qiáng)趨勢(shì)， 并具有一系列優(yōu)異的表面與界面性質(zhì)， 但由于粉體顆粒的比表面積大，比表面能高，在制備和加工處理過(guò)程中極易產(chǎn)生團(tuán)聚， 使得電氣石在復(fù)合材料中分散不均勻，從而影響復(fù)合材料的綜合性能。為提高電氣石粉體在復(fù)合材料基體中的分散性， 增強(qiáng)電氣石復(fù)合材料的綜合性能，需要對(duì)電氣石粉體進(jìn)行表面改性。

電氣石機(jī)械力化學(xué)改性

該方法是指通過(guò)摩擦﹑粉碎等強(qiáng)烈機(jī)械力作用有目的地活化顆粒表面， 使其結(jié)構(gòu)復(fù)雜或表面無(wú)定形化， 從而增強(qiáng)它與有機(jī)物或其他無(wú)機(jī)物的反應(yīng)活性，達(dá)到表面改性的目的。

電氣石表面有機(jī)包裹法

表面有機(jī)包裹法是利用有機(jī)表面改性劑分子中的官能團(tuán)與無(wú)機(jī)礦物粉體顆粒表面發(fā)生化學(xué)吸附或化學(xué)反應(yīng)，從而達(dá)到對(duì)顆粒表面進(jìn)行改性的目的。 所用表面改性劑主要有偶聯(lián)劑、高級(jí)脂肪酸及其鹽、有機(jī)低聚物、不飽和有機(jī)酸以及水溶性高分子等，是目前最常用的無(wú)機(jī)粉體表面改性方法。

電氣石礦物種分類(lèi)

有學(xué)者將電氣石分為鎂鐵鋰電氣石、鈣鎂電氣石、鈉錳電氣石、布格電氣石四個(gè)礦物種。

（1）鎂鐵鋰電氣石：Na（MgFeAlLi）₃Al₆（BO₃）₃（Si₆O₁₈）（O，OH，F(xiàn)）₄

根據(jù)三元完全類(lèi)質(zhì)同象（類(lèi)質(zhì)同象是在一種晶體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中﹐本來(lái)完全可由某種離子或原子占據(jù)的位置﹐部分地由性質(zhì)類(lèi)似的他種離子或原子所占據(jù)﹐共同形成均勻的﹑單一相的混合晶體的現(xiàn)象。一般而言，相互替代的原子或離子的半徑接近，離子類(lèi)型和化學(xué)鍵相同或相近，則比較容易形成類(lèi)質(zhì)同象替代，同時(shí)還要能保持電價(jià)平衡 ）種的劃分分為三個(gè)亞種 ：

鎂電氣石 （Dravite）：NaMg₃Al₆（BO₃）₃（Si₆O₁₈）（OH）₄

鐵電氣石 （Schorl）：NaFe₃Al₆（BO₃）₃（Si₆O₁₈）（OH）₄

鋰電氣石 （Elbaite）：Na（Li_1.5Al_1.5）Al₆（BO₃）₃（Si₆O₁₈）（OH）₃（OH）

（2）鈉錳電氣石：NaMn₃Al₆（BO₃）₃（Si₆O₁₈）（OH）₄

（3）鈣鎂電氣石：CaMg₃（Al₅，Mg）（BO₃）₃（Si₆O₁₈）（OH）₄

（4）布格電氣石：NaFe³ ₃Al₆（BO₃）₃（Si₆O₁₈）O₃F

電氣石顏色分類(lèi)

電氣石按其顏色的不同，主要可分為黑色電氣石和彩色電氣石。其中，彩色電氣石又可分為紅色、藍(lán)色、綠色、黃色等。通常黑色富鐵 ；粉紅色富鋰、錳 ；褐色、黃色富鎂 ；綠色富鉻。其中，一般我們所見(jiàn)的為黑色電氣石，主要有鐵電氣石、布格電氣石等。

電氣石電氣石

電氣石是一類(lèi)環(huán)狀硅酸鹽礦物，其結(jié)構(gòu)通式可表示為XY₃Z₆Si₆O₁₈（BO₃）₃W₄，式中X=Na 、Ca² 、K 、空位， Y=Mg² 、Fe² 、Mn² 、AI³ 、Fe³ 、Mn³ 、Li ，Z=AI³ 、Fe³ 、Cr³ 、Mg² ，W=OH^-、F^-、O^2-。其中X，Y，Z三位置的原子或離子種類(lèi)不同會(huì)影響電氣石的物理性質(zhì)。晶體結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性為R3m。電氣石的主要礦種有鐵電氣石（Sehorl）、鎂電氣石（Dravite）和鋰電氣石（Elbaite）等。

主要電氣石族礦物及其密度如下表 ：

電氣石電氣石塊

礦山直接開(kāi)采下來(lái)的單個(gè)晶體狀或微小晶粒聚集成一定體積的塊狀電氣石。

電氣石電氣石砂

粒徑大于0.15mm小于5mm的電氣石顆粒。

電氣石電氣石粉

電氣石塊或砂經(jīng)過(guò)加工獲得的粉狀產(chǎn)品。

對(duì)于各型產(chǎn)品的具體參數(shù)，請(qǐng)參見(jiàn)《JC/T 2012-2010 電氣石 電氣石粉》中相關(guān)規(guī)定。

電氣石研究簡(jiǎn)史

有關(guān)電氣石的記載，始于古錫蘭，之后陸續(xù)發(fā)現(xiàn)它具有電性、壓電性，并被用于紅外光譜探測(cè)和熱像等儀器上。1880年Jacques和Pierre首次發(fā)現(xiàn)了電氣石的壓電性效應(yīng)。1989年，日本學(xué)者Kubo首次發(fā)現(xiàn)了電氣石存在自發(fā)電極、電氣石微粒周?chē)嬖陟o電場(chǎng)現(xiàn)象，就此對(duì)電氣石微粉的電場(chǎng)效應(yīng)展開(kāi)了一系列應(yīng)用研究，由此興起了電氣石在環(huán)境、人體保健領(lǐng)域的研究新熱潮。此后，日本，美國(guó)等國(guó)學(xué)者紛紛開(kāi)始了對(duì)這一方面的應(yīng)用性研究，陸續(xù)申請(qǐng)了多項(xiàng)專(zhuān)利。

　　特性

電氣石自發(fā)電極性

當(dāng)電氣石晶體所處環(huán)境溫度與壓力變化時(shí)，晶體中帶電粒子之間發(fā)生相對(duì)位移，正負(fù)電荷中心發(fā)生分離，晶體的總電矩發(fā)生變化，從而導(dǎo)致極化電荷產(chǎn)生。電氣石的自發(fā)極化效應(yīng)表現(xiàn)為，在電氣石晶體周?chē)嬖谥詂軸軸面為兩極的靜電場(chǎng)。當(dāng)電氣石晶粒很小時(shí)，電氣石微粒的作用相當(dāng)于一電偶極子，由于正負(fù)電荷作用相互抵消，在平行于c軸方向電場(chǎng)強(qiáng)度最大，電氣石的自發(fā)極化效應(yīng)是永久性的，與其結(jié)構(gòu)和成分密切相關(guān)。

電氣石壓電、熱電效應(yīng)

電氣石同時(shí)具有壓電效應(yīng)和熱電效應(yīng)，當(dāng)周?chē)h(huán)境發(fā)生變化，溫度或壓力改變時(shí)，電氣石晶格內(nèi)晶鍵發(fā)生扭轉(zhuǎn)，電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，使得電氣石一端帶正電，另一端帶負(fù)電。相反的電極被定義為c 和c^-，c 是冷卻或加壓過(guò)程中沿c軸壓縮的正極，c^-是在加熱或減壓過(guò)程中沿c軸膨脹的負(fù)極。

電氣石水處理

由于電氣石具有永久的自發(fā)性電極， 產(chǎn)生的靜電場(chǎng)對(duì)水中重金屬離子（Cu² 、Pb² 、Zn² 、Cd² ）和雜質(zhì)有吸附作用因此可將其應(yīng)用于污水處理等方面。

電氣石飾品原料

作為寶石原料。自然界電氣石（電氣石）是色彩和色調(diào)最豐富的礦物種。電氣石是具有獨(dú)特3次極軸的晶體結(jié)構(gòu)，在電氣石不同結(jié)晶學(xué)位置都有多種類(lèi)質(zhì)同像出現(xiàn)，致使成分極為復(fù)雜。沿極軸方向隨著化學(xué)成分的變化，晶體結(jié)構(gòu)的調(diào)整，因此電氣石晶體色彩變換無(wú)窮，有紅色、粉紅色、黃色、藍(lán)色、綠色、紫色、茶色、無(wú)色、咖啡色、赤色、黑色等11種色彩，色調(diào)的過(guò)渡性層次感強(qiáng)烈。

電氣石電磁屏蔽材料

電氣石可與空氣中的水分子形成陰離子，中和輻射發(fā)出的陽(yáng)離子，以阻止電磁波的傳播。用含電氣石微粉的物質(zhì)做成外殼， 有電磁屏蔽和消除靜電的作用。

電氣石其他

對(duì)于電氣石能產(chǎn)生負(fù)離子這一特性，近年來(lái)出現(xiàn)了很多將電氣石用于室內(nèi)裝修及其他建筑材料。有學(xué)者利用電氣石粉體制成負(fù)離子整理劑，將其與紅麻和低熔點(diǎn)聚酯混合均勻，熔融共混，制備汽車(chē)內(nèi)飾材料。 也有學(xué)者在建筑材料中添加電氣石，如隔熱板、磚等。

電氣石粉化學(xué)通式為NaR3Al6[Si6O18][BO3]3(OH,F)4、晶體屬三方晶系的一族環(huán)狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物的總稱。成分中含[BO3]3-也是它的一個(gè)特征。式中R代表金屬陽(yáng)離子，當(dāng)R為Mg2 、Fe2 或(Li Al3 )時(shí),分別構(gòu)成鎂電氣石粉、黑電氣石粉和鋰電氣石粉三個(gè)端員礦物種。各端員間類(lèi)質(zhì)同象替代廣泛,除Na可被Ca替代外,鎂電氣石粉與黑電氣石粉間及黑電氣石粉與鋰電氣石粉間都形成完全類(lèi)質(zhì)同象系列，鎂電氣石粉與鋰電氣石粉間為不完全系列。電氣石晶體呈柱狀，兩端晶形不同,柱面上常出現(xiàn)縱紋,橫斷面呈弧線三角形。集合體呈棒狀、放射狀或致密塊狀。顏色隨陽(yáng)離子成分不同而異，富鐵的黑電氣石粉呈黑色，富鋰、錳、銫的呈玫瑰色或深藍(lán)色，富鎂的呈褐、黃色,富鉻的呈深綠色。此外, 電氣石粉常沿柱體，或垂直柱體的橫斷面上形成不同顏色的色帶。玻璃光澤；摩斯硬度7～7.5；比重3.03～3.25，隨成分中鐵、錳含量的增加而增大。電氣石粉成分中富含揮發(fā)組分硼及水，成因多與氣成作用有關(guān)，一般產(chǎn)于花崗偉晶巖中。也可作為變質(zhì)礦物，產(chǎn)于電氣石粉變粒巖中。還見(jiàn)于鎂夕卡巖中，由交代作用形成。透明無(wú)瑕的電氣石粉可作寶石，在中國(guó)稱為碧璽；由于電氣石粉有壓電性，可用于測(cè)壓儀表的元件。