利用化学成分提高模具固定性的研究

近年来模具工业发展迅速，但目前在陶瓷生产中石膏仍为制作模具的主要材料，这是由于石膏模具制作方便，原材料来源广泛，成本低，吸水性能好，模具质量轻，可回收利用以及不易污染环境，尤其是可以灵活方便的复制清晰棱角线条等许多优点。因此，无论是可塑成形还是注浆成形；无论是日用陶瓷还是卫生陶瓷，大多还在沿用大量的石膏模具。但是由于石膏材料自身的特点，石膏模具普遍存在使用寿命短的问题，这样不仅每年要消耗大量的石膏资源和大量的资金，而且还影响企业生产的产量和质量，所以如何提高石膏模具的使用寿命是科研工作者和企业长期的研究目标。笔者选用硅酸盐材料作为石膏增强剂探讨和研究了对石膏模具综合性能的影响。

　　1实验

　　1.1实验材料石膏粉为半水石膏：广西钦州高强型建筑石膏粉。外加剂及硅酸盐材料：多聚磷酸钠为市售分析纯，白色粉末，配制成溶液使用；减水剂为自制蜜胺系高效减水剂，固含量34.24；硅酸盐材料为普通水泥（PO42.5）。

　　1.2试样及性能测试按照陶瓷模具用石膏粉物理性能测试方法（QBT16401992）测定所用石膏的标准稠度。样品制备完全按照石膏模具的工艺流程。

　　试样尺寸为4040160，每组3条。抗折强度用DKZ-5000型电动抗折实验机测定，抗压强度用万能材料试验机测定。吸水率的测试是在50下烘干至恒重（G0），试样在20的水中浸泡24h后，取出用湿布轻轻擦去表面多余水分，然后称量湿重（G1），则石膏模具的吸水率（W）。计算公式为：W=（G1-G0）G0100（1）溶蚀率测试是将恒重为G0的试样在0.3的硅酸钠溶液中浸泡48h后取出，用软刷轻刷4个长面各10次，再烘干(转筒烘干机托轮的调整方法)，这时其绝对干质量为G1，则溶蚀率R计算公式为：R=（G0-G1）G0100（2）

　　2实验结果及分析

　　2.1硅酸盐材料对石膏试样强度的影响可知，石膏试样的强度随着硅酸盐材料掺入量的增大而增大，在掺入量为8时，达到一峰值，与空白样相比干抗压强度增加了26.1，而湿抗压强增加了49.6；掺入量为10时，湿抗压强度增加了52；之后随着掺入量的增加强度增长趋势开始下降，这是由于硅酸盐材料掺量越大，其与石膏共同水化反应生成的具有膨胀性的水化产物就越多，在结构内产生局部膨胀应力使结构受到一定程度的破坏，从而造成了力学强度的降低。

　　2.2硅酸盐材料对石膏试样吸水性的影响可知，随着硅酸盐材料掺入量的增加，石膏试样的吸水率呈下降趋势。这是因为加入硅酸盐材料后，由于水化产物的增加和填充作用，降低了石膏试样的空隙率，使试样的吸水率也随之降低了。

　　2.3硅酸盐材料对石膏试样溶蚀性的影响可知，石膏试样的溶蚀率随着硅酸盐材料掺入量的增加而降低，这是由于在混合体系中，硅酸盐材料单独与石膏粉共同水化形成了高强度、耐水性较好的水化矿物，使试样的内部结构密实性提高，所以掺入硅酸盐材料后可提高石膏试样的抗侵蚀性能。

　　3机理分析可知，石膏试样的主要水化产物是二水石膏、钙矾石和少量的水化硅酸钙C-H-S凝胶，这充分说明了硅酸盐材料对石膏试样强度的影响，与水化产物钙矾石和C-H-S凝胶有关。掺入硅酸盐材料的石膏基混合料水化时，由于各组分的水化反应速度不同，首先是半水石膏水化形成二水石膏结晶结构网，第三是硅酸盐材料中各组分水化，最早水化的是铝酸三钙，其次是硅酸钙。由于处在过饱和的石膏浆体中，铝酸三钙将水化形成高硫型的水化硫铝酸钙钙矾石。钙矾石属针状晶体，并与石膏晶体交叉搭接形成较强的结构，而硅酸钙水化后生成的C-H-S凝胶则起到了填充增实和增强作用，因此，掺硅酸盐材料后其石膏试样的干湿抗压强度，抗折强度都有较大幅度的增长。

　　4结论

　　1）掺入硅酸盐材料后，石膏试样的湿强度和干强度都有不同程度的提高。当硅酸盐材料掺入量为8时，石膏试样的干抗压强度增加了26.1，湿抗压强度增加了49.6.

　　2）掺入硅酸盐材料后，石膏试样的溶蚀率减小较为明显。这说明掺入硅酸盐材料之后可以提高石膏试样的抗侵蚀性能。

　　3）虽然掺入硅酸盐材料后石膏试样的吸水率有一定程度的降低，但是下降趋势较为缓慢，硅酸盐材料掺入量为15时，吸水率仍在31以上。