[发明专利]一种高分子水凝胶复合矿物纤维增强石膏模具的制备方法

说明书

本发明提供了一种高分子水凝胶复合矿物纤维增强石膏模具的制备方法，属于石膏制备技术领域。本发明以石膏为原料，添加聚羧酸减水剂以增加膏水比，添加磷酸三丁酯作为消泡剂以去除石膏浆料中多余的气泡，同时以丙烯酰胺为单体并以过硫酸铵为引发剂来制备高分子长链，辅以海泡石矿物纤维来增强骨架稳定性。本发明的制备方法能有效增加石膏模具的强度，同时保证石膏模具的吸水率，并且提高石膏模具的使用次数，且原料易得，工艺简单，操作方便，绿色环保。

技术领域

本发明涉及石膏制备技术领域，尤其涉及一种高分子水凝胶复合矿物纤维增强石膏模具的制备方法。

背景技术

石膏是模型制作的主要原料，其主要成分是硫酸钙。陶瓷工业制模生产应用石膏一般为半水石膏，主要利用二水石膏经过180℃的低温煅烧失去部分结晶水后可通过再次吸收水而发生硬化的特点。理论上石膏与水搅拌时进行化学反应需要的水量为石膏质量的18.6％；在模型制作过程中，实际加水量比此数值大得多，其目的是获得一定流动性的石膏浆以便浇注，同时能获得表面光滑的模型；多余的水分在干燥过程中会在模型内部以及表面留下很多毛细气孔，使石膏模型具有吸水性。

应用于卫生陶瓷成型的石膏模具，应具备以下特殊性能：1、模具工作面光滑，细微处具有良好的可复制性；2、具有较宽的吸水范围和空气渗透性；3、能够满足坯体脱模要求，使坯体易于脱模；4、能够满足多次注浆的工艺要求；5、制作工艺简单，成本低。

石膏模具虽然在陶瓷生产中有着巨大的优势，但石膏模具也有不可克服的缺点。从石膏本身来讲，石膏性能受杂质的影响很大，含二氧化硅时强度显著降低，从而使模具使用寿命缩短；石膏在水中可溶，模具容易浸蚀，反复使用后泥坯的水份使模具表面变粗糙，影响产品的光洁度；石膏表面耐磨性差，模具与陶瓷素坯之间的摩擦而造成的磨损会十分严重；石膏受冻后强度降低的同时吸水率也降低，模具在实际使用过程中容易造成爆模。另外，随着石膏模具应用时间加长，泥浆使用量将不断增加，而成型的合格率却不断下降，人工修坯的成本也随着模具的老化而增加，生产成本在不知不觉中提高。通常企业计算成本，习惯性地按照新模具最佳状态时的成本来计算，往往忽略了模具磨损后不断增加的成本计算。

中国专利CN108002725A公开了一种石膏增强剂及其制备方法，所述石膏增强剂，包括以下重量份数配比的原料：石膏粉80-90份、硫酸铝钾20-30份、硼砂20-40份、硫酸钾20-30份、氢氧化铝20-30份、碳酸钙6-10份、硫酸钙6-10份、氯化钙6-10份和硅酸钾6-10份。该石膏增强剂及其制备方法，通过在石膏粉中加入硫酸铝钾、硫酸钾和氢氧化铝，能够使石膏的网络结构有一定的增强，还具有缓凝作用，这为延长搅拌时间、采用真空搅拌工艺和提高膏水比例创造了条件，从而也提高了石膏的强度，有效地加强了石膏的硬度，方便了人们使用，通过在石膏粉中加入硼砂和聚氧化乙烯水溶液，可其表面硬度增大，耐磨性能加强，强度提高，强化效果好，方便了人们使用。但其操作复杂且需要经过高温煅烧，能耗成本较高，且其对石膏增强效果不明显。

中国专利CN102363576A公开了一种羧甲基纤维素增强的模具石膏组合物，所述的石膏组合物的组分和含量分别为：白水泥：5-8wt％，硅藻土：1-2wt％，羧甲基纤维素：2-6wt％，纯碱：2-6wt％，多聚磷酸钠：0.02-0.06wt％和余量的半水石膏。该发明所述的羧甲基纤维素增强型模具石膏与普通的模具石膏相比，300度烧结后的抗弯强度提高了20-30％，克服了现有技术中普通的模具石膏抗弯强度低的弱点。利用该增强型模具石膏组合物制造的石膏模具适合于制造出形状复杂、表面花纹细腻，精度要求高的金属模具。但其制备的石膏初凝及终凝时间较短，不利于成型，并且其需要进行烧结，且烧结后的强度较低。

为了获得强度高使用周期长、吃浆性能好的模具，除了要选择好石膏粉外，还要讲究模具的浇注方法，把握好关键性的工艺参数。这些工艺参数包括膏水比﹑搅拌时间及方法﹑真空脱气及水温的控制﹑脱模时间及脱模剂的选择﹑减小模具厚度等。

发明内容