模型石膏

模型石膏主要由α型結構的半水硫酸鈣並加適當的顏料等添加劑製造而成。石膏模具是工業生產中長期以來使用的傳統模具，以注漿成型為主的澆鑄生產中的基礎材料一成型模具已成為制約澆鑄造型、規整度、勞動生產率和生產成本的重要因素。

基本介紹

• 中文名：模型石膏
• 外文名：Model gypsum
• 學科 ：冶金工程
• 抗壓強度：超硬石膏
• 注時間：超硬石膏 ≥4分鐘
• 領域：澆鑄

簡介

石膏模具是工業生產中長期以來使用的傳統模具，以注漿成型為主的澆鑄生產中的基礎材料一成型模具已成為制約澆鑄造型、規整度、勞動生產率和生產成本的重要因素，而衛生陶瓷行業所用的成型模具多採用石膏模型，雖然國內外有些廠家也嘗試用其他材料的模型來代替石膏模型，但多因工藝複雜、吸水率低及價格昂貴等原因，只使用於某些特殊的工藝和產品。

緩凝技術

1.檸檬酸的緩凝機理是：檸檬酸與石膏中的鈣結合形成檸檬酸鈣類型的絡合物，覆蓋在二水石膏晶核的表面，抑制晶核的長大，從而達到緩凝作用。而對於石膏的溶解、成核過程影響較小。

2.多聚磷酸鈉的緩凝機理是：多聚磷酸鈉與石膏形成了某中沉澱膜覆蓋在半水石膏和二水石膏晶核表面，既阻礙了半水石膏的溶解，延緩了晶核的形成，同時還抑制了晶核的長大，多聚磷酸鈉影響了石膏水化結晶的各個環節，從而摻加多聚磷酸鈉使石膏水化緩凝作用。

3.骨膠的緩凝機理是：骨膠水化形成的膠體，覆蓋在二水石膏晶體表面，以及骨膠分子結構中的一些活性基團，例如膚鍵、梭基在石膏表面上產生化學吸附，降低了晶核的表面能，使石膏晶體成核、長大兩方面作用都受到抑制，從而產生緩凝。

減水技術

石膏顆粒的動電位為正值，加入減水劑後，由於FDN為陰離子表面活性劑，在靜電引力、疏水作用以及活性官能團的吸附等的作用下，吸附在石膏顆粒的表面，從而使石膏顆粒表面的電荷發生變化，由正值變為負值，但電動位絕對值都有不同程度的提高。由DLUO理論可知，動電位絕對值越大，石膏顆粒的靜電斥力越強，體系的分散性越好。FDN增長幅度較大，因此具有較高的分散性。其減水機理是靜電斥力在起作用。

消泡技術

凡能破壞泡沫穩定性的因素，均可用於消泡。消泡劑含蓋“抑泡”和“破泡”兩重因素。當體系中加入消泡劑後，其分子雜亂無章地分布在液體的表面，抑制彈性膜，即中止泡沫的產生。當體系大量產生泡沫後，加入消泡劑，其分子立即分布於泡沫表面，快速鋪展，形成很薄的雙膜層，進一步擴散、滲透，層狀入侵，從而取代原泡沫的薄壁。由於其表面張力低，便流向產生泡沫的高表面張力的液體，這樣低表面張力的消泡劑分子在氣液界面上不斷擴散、滲透，使其膜壁迅速便薄，泡沫同時又受到周圍表面張力大的膜層強力牽引，這樣，致使泡沫周圍應力失衡，從而導致其“破泡“。不溶於體系的消泡劑分子，再重新進入另一個泡沫膜的表面，如此反覆，所有泡沫，全部覆滅。

增強、增韌技術

為了提高模型石膏得強度和韌性，往往在石膏料漿中添加一些增強增韌材料，它們可以是纖維材料，也可以是粉狀材料。我們選擇的增強劑是聚乙烯醇、矽溶膠和乳膠粉。增韌劑的加入原則是不能影響石膏的密度、粘接性等，所以選材很重要，較理想的是纖維材料，它在石膏結晶過程中起到“拉筋”作用，使石膏具有抗裂性。它們共同的要求是：纖維在料漿中分散性好，與料漿的結合性好，即與石膏的握裹力好。

這三種溶劑都能改善石膏基的性能，因為：

1.矽溶膠即二氧化矽的膠體溶液，其粒徑達到納米。因此，它有很好的潤滑作用，並能使石膏基更好的複合，從而有較好的減水效果，提高抗折強度和溶蝕性。

2.聚乙烯醇和乳膠粉都有成膜的作用，使石膏晶體的搭接更可靠，增強粘接，從而提高了石膏的抗折強度。

耐磨技術

滾壓成形工序所需的模型材質主要為石膏。但石膏模型使用壽命短，消耗量大，尤其日用陶瓷廣泛採用滾壓法成形，石膏模就暴露了其致命弱點一強度低，特別是表面強度差，經幾次滾壓成形操作後，模型的表面就會出現凹坑，造成成形後坯體表面不平，只能通過添加擦坯工序來解決。這不僅延長了生產周期，又降低了產品的外觀質量。解決此問題的關鍵在於模型石膏的改性。

摩擦是由於一個面與另一個較硬面接觸產生的。在這種情況下，較硬面的凸凹不平透過較軟面，由於相對運動，材料從較軟面上掉下來。從微觀看，材料從較軟面脫離出來需要通過三個不同機理：微刮（與高塑性變相結合），微切，及最後發生的微開裂。由於頭兩個機理在表面上形成縱向溝紋，所以，微開裂過程只發生在材料相對較脆時發生，其發生過程是被磨表面開裂的延伸。當材料抗穿透性很強時，這三種機理過程所產生的摩擦顆粒量就很少。當材料具有高屈服應力 （抗塑變性），高韌性和硬度時，也會出現摩擦顆粒較少的情況。也就是說，壓痕硬度決定表面形變度，接觸點上的材料破壞作用取決於應力一應變相互關係的組合情況。

所以，為了提高石膏的耐磨性，我們的做法是，在石膏脆性體系中，以另一個磨耗微機制來換取低塑性變數。由於摩擦對應物粒面堅硬和銳利，不形變的摩擦顆粒導致脆化填充物微開裂。所以，我們選擇增加石膏斷裂韌性的非脆性、高韌性和硬度很高的添加劑來增強石膏的耐磨性。一般來講，對石膏模型可進行整體改性和表面塗層。整體改性就是在不明顯降低使用性能的前提下通過加入一些添加劑顯著提高石膏模型的性能，如表面耐磨性、表面硬度等，這類填料如石墨、石英砂和二硫化鋁、纖維等。表面塗層即塗刷耐磨損塗料。耐磨複合材料塗料是指樹脂與特殊的、高性能填料的複合。合成樹脂是耐磨塗料中首要組成部分，在耐磨損塗料中常用的樹脂有環氧、聚氨酷、有機矽樹脂等。使用得當的填料將能大大增強固化後合成樹脂的耐蝕性以及各種機械性能，我們選擇耐磨填料。為了增強石膏的耐磨性，提高使用次數，我們效果比較好的石英砂、石墨和二硫化鋁。

耐蝕性、防水性技術

為了提高石膏硬化體的耐蝕性、防水性，可以通過以下途徑：

1.外摻水硬性摻合料，保證石膏製品在潮濕或水飽和情況下，其強度應滿足使用要求；

2.採用適當的化學外加劑以達到減少石膏溶解度，即提高軟化係數；

3.減少石膏對水的吸附性，即降低吸水率；

4.減少水、溶液對石膏的侵蝕性（即表面防水處理）。