專利名稱：一種石膏模具原料及石膏模具的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于陶瓷加工領(lǐng)域。具體而言，本發(fā)明涉及一種陶瓷生產(chǎn)用石膏模具原料及石膏模具的制備方法。
背景技術(shù)：
石膏模具是 陶瓷生產(chǎn)過程中必須大量使用的原模具，其使用方便、價格低廉，且可以制出各種形狀。石膏模具一般采用α石膏粉或者β石膏粉與水混合，經(jīng)攪拌、澆鑄、初凝、終凝、脫模、干燥制得石膏模具，但制備的石膏模具一般具有強度低、表面耐磨性差、壽命短等缺點，在生產(chǎn)使用過程中需頻繁更換，增加了生產(chǎn)成本及工藝復雜程度，同時產(chǎn)品一致性也難保證。為了提高石膏模具的強度，現(xiàn)有技術(shù)有通過在石膏模具原料中添加白水泥、石英、氧化硅、硅酸等無機增強劑來提高石膏模具的機械強度和耐磨性能，但無機增強劑的加入導致石膏模具吸水性能的喪失，降低了石膏模具的吸水率，而且石膏模具在凝聚過程中時間加長，也降低了生產(chǎn)效率，同時石膏磨具的機械強度和耐磨性能也沒有達到理想要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的石膏模具原料制備的石膏模具吸水率低，機械強度和耐磨性能達到理想要求的技術(shù)問題，提供一種能提高石膏模具的吸水率及機械強度和耐磨性能的石膏模具原料。石膏模具原料，包括石膏粉、溶劑、增強劑及發(fā)泡劑，其中，石膏粉包括α石膏粉和β石膏粉。本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的石膏模具原料制備的石膏模具干抗折強度可以達到7.17^8.87Mpa，吸水率可以達到35.89Γ36.9%，較現(xiàn)有的簡單添加增強劑的石膏模具原料制備的石膏模具的吸水率20%-30%，有較大程度的提高，同時石膏模具的抗折強度也有了進一步的提聞。提聞了石骨1旲具的綜合性能。本發(fā)明的石膏模具原料中石膏粉采用α石膏粉和β石膏粉的混合型石膏粉，在本發(fā)明的石膏模具原料中能很好的匹配，同時提高石膏模具的吸水性能和強度。推測原因可能是本發(fā)明的石膏模具原料中的增強劑、發(fā)泡劑能跟混合型石膏粉很好的作用，同時原料各物質(zhì)之間能很好的匹配，也能簡單降低α石膏粉和β石膏粉的差異性；同時增強劑在混合型石膏粉成型中能起到骨架作用，提高石膏模具的抗折強度；發(fā)泡劑的加入，可以在石膏模具中制造出微小孔隙，這些微小孔隙的引入可以在模具中充當導管作用，很好的改善石膏模的吸水率和吸(脫)水速度，能保證多晶硅鑄錠用熔融石英坩堝的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。本發(fā)明同時提供了一種石膏模具的制備方法，步驟包括:將石膏模具原料混合，將混合得的漿料經(jīng)攪拌、澆鑄、初凝、終凝、脫模、干燥得石膏模具，石膏模具原料為上述石膏模具原料。方法簡單易實現(xiàn)。
具體實施例方式為了使本發(fā)明所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖
及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明提供了一種石膏模具原料，包括石膏粉、溶劑、增強劑及發(fā)泡劑，其中，石膏粉包括α石膏粉和β石膏粉。制備的石膏模具吸水率高，機械強度和耐磨性能好。以石膏模具 原料的重量百分含量為基準，優(yōu)選石膏模具原料包括40-70%石膏粉、30-60%溶劑、0.01-20%增強劑及0.01-3%發(fā)泡劑。進一步優(yōu)選石膏模具原料包括55-60%石膏粉、40-45%溶劑、0.1-10%增強劑及0.1-1.5%發(fā)泡劑。以進一步優(yōu)化石膏模具的性能。優(yōu)選，發(fā)泡劑選自偶氮二甲酰胺(ADC)、十二烷基硫酸鈉(Κ12)及脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(AES)中的一種或幾種。發(fā)泡劑可以商購。優(yōu)選，石膏粉包括10_90wt%的α石膏粉和10_90wt%的β石膏粉。優(yōu)選石膏粉的粒度范圍為124μπι-150μπι。進一步優(yōu)化原料的性能。石膏粉可以商購，其中，優(yōu)選，石膏粉中CaSO4.2Η20的含量大于95%。本發(fā)明優(yōu)選，增強劑為纖維增強劑。進一步優(yōu)化石膏模具的性能，不僅物質(zhì)間的相互作用明顯，而且進一步增強了石膏磨具的抗折強度。優(yōu)選纖維增強劑為聚丙烯纖維和/或碳纖維。優(yōu)選聚丙烯纖維的強度> 350MPa，碳纖維的強度> lGPa。優(yōu)選聚丙烯纖維的直徑為20 μ m-50 μ m,長度為l_3mm ;碳纖維的直徑為8 μ m-10 μ m,長度為0.5_lmm。優(yōu)選，石膏模具原料還包括有機高分子聚合物，以石膏模具原料的重量百分含量為基準，有機高分子聚合物的含量為0.l-2wt%。有機高分子聚合物溶解于水后，對混合型半水石膏晶粒產(chǎn)生膠護作用，降低混合型半水石膏在水中的溶解速度。半水石膏水化后形成二水石膏的凝固過程主要包括:水化的開始，半水石膏溶解并形成不穩(wěn)定的過飽和溶液，溶液中的半水石膏水化而生成二水石膏；二水石膏在水中的溶解度只有半水石膏的五分之一，故溶液對二水石膏而言是高度過飽和的，故能很快產(chǎn)生二水石膏的結(jié)晶沉淀；二水石膏晶體的沉淀破壞了溶液的平衡，促使半水石膏的繼續(xù)溶解和水化，最終沉淀的二水石膏晶體生長成緊密聚集交錯的連生的針狀晶體，形成具有較大內(nèi)聚力和粘附力的硬固體，有機高分子聚合物的加入對二水石膏晶體的形成具有緩凝作用，同時能形成更為致密聚集的結(jié)構(gòu)，并且可在石膏型凝固后有效提高石膏模具的抗拉強度，進一步增強石膏模具的機械強度，同時有機高分子聚合物能與纖維增強劑有很好的相溶性，提高石膏模具原料的各物質(zhì)之間的相互作用。優(yōu)選有機高分子聚合物選自羧甲基纖維素鈉(CMC)、阿拉伯樹膠和聚丙烯酰胺中的一種或幾種。優(yōu)選，溶劑為水，一般為去離子水。本發(fā)明同時提供了一種石膏模具的制備方法，步驟包括:將石膏模具原料混合，將混合得的漿料經(jīng)攪拌、澆鑄、初凝、終凝、脫模、干燥得石膏模具，石膏模具原料為上述石膏模具原料?；旌喜捎帽绢I(lǐng)域技術(shù)人員公知的各種混合方式，混合時各物質(zhì)可以同時加入,也可以分次加入，加入的先后順序也沒有限制。優(yōu)選，攪拌的轉(zhuǎn)速為30(T400r/min，攪拌的時間為2_3min。
澆鑄采用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的各種澆鑄方式。在制備石膏模具前需按Q/BT 1640-1992測試初凝時間和終凝時間。終凝后脫模，還可包括修模，后干燥，在恒溫干燥箱中，干燥72小時，干燥過程保持空氣流動。優(yōu)選，干燥的溫度小于50°C。下面結(jié)合具體 實施例對本發(fā)明做進一步詳述。實施例1
石膏模具原料(以重量百分含量計):
石膏粉(α:β =50:50，粒度范圍大約為124 μ m-150 μ m) 56%
阿拉伯樹膠0.26%
ADC0.26%
碳纖維(強度大約為1.1GPa,直徑大約為10 μ m,長度大約為0.5mm)3.48%
去離子水40%
按Q/BT 1640-1992測試初凝時間和終凝時間，初凝時間為17min，終凝時間為26min ；先將阿拉伯樹膠加入去離子水中，混合均勻，然后加入石膏粉、ADC和碳纖維，在300r/min的轉(zhuǎn)速下，攪拌3分鐘后澆鑄。澆鑄后，初凝，初凝的時間為17min，再終凝，終凝的時間為26min，脫模，修模，修模后，放入恒溫干燥箱進行干燥，干燥過程保持空氣流動，干燥的溫度為40°C，制得石膏模具。實施例2
石膏模具原料(以重量百分含量計):
石膏粉(α:β =50:50，粒度范圍大約為124 μ m-150 μ m)56%
阿拉伯樹膠0.26%
K120.26%
聚丙烯纖維(強度大約為400MPa，直徑大約為40 μ m,長度大約為2mm ) 3.48% 去離子水40%
采用與實施例1相同的方法測算初凝時間和終凝時間，采用與實施例1相同的方法制備石膏模具，不同的是初凝的時間和終凝的時間。實施例3
石膏模具原料(以重量百分含量計):
石膏粉(α:β=50:50，粒度范圍大約為124 μ m-150 μ m)56%
阿拉伯樹膠0.26%
ADC0.26%
白水泥3.48%
去離子水40%
采用與實施例1相同的方法測算初凝時間和終凝時間，采用與實施例1相同的方法制備石膏模具，不同的是初凝的時間和終凝的時間。實施例4
石膏模具原料(以重量百分含量計):
石膏粉(α:β=50:50，粒度范圍大約為124 μ m-150 μ m)56.15%
ADC0.26%碳纖維(強度大約為1.lGPa，直徑大約為10 μ m，長度大約為0.5_ ) 3.48%
去離子水40.11%
采用與實施例1相同的方法 測算初凝時間和終凝時間，采用與實施例1相同的方法制備石膏模具，不同的是初凝的時間和終凝的時間。實施例5
石膏模具原料(以重量百分含量計):
石膏粉(α:β=50:50，粒度范圍大約為124 μ m-150 μ m)56.09%
阿拉伯樹膠0.26%
ADC0.1%
碳纖維(強度大約為1.lGPa，直徑大約為10 μ m，長度大約為0.5_ ) 3.48%
去離子水40.07%
采用與實施例1相同的方法測算初凝時間和終凝時間，采用與實施例1相同的方法制備石膏模具，不同的是初凝的時間和終凝的時間。實施例6
石膏模具原料(以重量百分含量計):
石膏粉(α:β=50:50，粒度范圍大約為124 μ m-150 μ m)55.28%
阿拉伯樹膠0.26%
ADC1.5%
碳纖維(強度大約為1.lGPa，直徑大約為10 μ m，長度大約為0.5_ ) 3.48%
去離子水39.48%
采用與實施例1相同的方法測算初凝時間和終凝時間，采用與實施例1相同的方法制備石膏模具，不同的是初凝的時間和終凝的時間。實施例7
石膏模具原料(以重量百分含量計):
石膏粉(α:β=50:50，粒度范圍大約為124 μ m-150 μ m)56.12%
阿拉伯樹膠0.26%
ADC0.05%
碳纖維(強度大約為1.lGPa，直徑大約為10 μ m，長度大約為0.5_) 3.48%
去離子水40.09%
采用與實施例1相同的方法測算初凝時間和終凝時間，采用與實施例1相同的方法制備石膏模具，不同的是初凝的時間和終凝的時間。實施例8
石膏模具原料(以重量百分含量計):
石膏粉(α: β = 60: 40，粒度范圍大約為124μπι-150μπι) 56%
阿拉伯樹膠0.26%
ADC0.26%
碳纖維(強度大約為1.lGPa，直徑大約為10 μ m，長度大約為0.5_) 3.48%
去離子水40%
采用與實施例1相同的方法測算初凝時間和終凝時間，采用與實施例1相同的方法制備石膏模具，不同的是初凝的時間和終凝的時間。實施例9
石膏模具原料(以重 量百分含量計):
石膏粉(α: β = 40: 60，粒度范圍大約為124μπι-150μπι) 56%
阿拉伯樹膠0.26%
ADC0.26%
碳纖維(強度大約為1.lGPa，直徑大約為10 μ m，長度大約為0.5_)3.48%
去離子水40%
采用與實施例1相同的方法測算初凝時間和終凝時間，采用與實施例1相同的方法制備石膏模具，不同的是初凝的時間和終凝的時間。對比例I
石膏模具原料(以重量百分含量計):
石膏粉(α: β =50:50)56.15%
阿拉伯樹膠0.26%
白水泥3.48%
去離子水40.11%
采用與實施例1相同的方法測算初凝時間和終凝時間，采用與實施例1相同的方法制備石膏模具，不同的是初凝的時間和終凝的時間。對比例2
石膏模具原料(以重量百分含量計):
石膏粉(α: β =50:50)58.03%
阿拉伯樹膠0.26%
Κ120.26%
去離子水41.45%
采用與實施例1相同的方法測算初凝時間和終凝時間，采用與實施例1相同的方法制備石膏模具，不同的是初凝的時間和終凝的時間。對比例3
石膏模具原料(以重量百分含量計):
石骨粉(α石骨粉)56%
阿拉伯樹膠0.26%
Κ120.26%
白水泥1.74%
玻璃纖維1.74%
去離子水40%
采用與實施例1相同的方法測算初凝時間和終凝時間，采用與實施例1相同的方法制備石膏模具，不同的是初凝的時間和終凝的時間。對比例4
石膏模具原料(以重量百分含量計):
石膏粉(β石膏粉)56%阿拉伯樹膠0.26%
K120.26%
白水泥3.48%
去離子水40%
采用與實施例1相同的方法測算初凝時間和終凝時間，采用與實施例1相同的方法制備石膏模具，不同的是初凝的時間和終凝的時間。性能測試
采用QBT 1640-1992陶瓷模用石膏粉物理性能測試方法對實施例1_9及對比例1_4制備的石膏模具進行測試，測試結(jié)果如表I。表 I
權(quán)利要求
1.種石膏模具原料，其特征在于，包括石膏粉、溶劑、增強劑及發(fā)泡劑，所述石膏粉包括α石膏粉和β石膏粉。
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的石膏模具原料，其特征在于，以石膏模具原料的重量百分含量為基準，所述石膏模具原料包括40-70%石膏粉、25-55%溶劑、0.01-20%增強劑及0.01-3%發(fā)泡劑。
3.據(jù)權(quán)利要求2所述的石膏模具原料，其特征在于，以石膏模具原料的重量百分含量為基準，所述石膏模具原料包括52-57%石膏粉、38-43%溶劑、0.1_10%增強劑及0.1-1.5%發(fā)泡劑。
4.據(jù)權(quán)利要求1所述的石膏模具原料，其特征在于，所述發(fā)泡劑選自偶氮二甲酰胺(ADC)、十二烷基硫酸鈉(Κ12)及脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(AES)中的一種或幾種。
5.據(jù)權(quán)利要求1所述的石膏模具原料，其特征在于，所述石膏粉包括10_90被％的α石骨粉和10_90wt%的β石骨粉。
6.據(jù)權(quán)利要求1所述的石膏模具原料，其特征在于，所述石膏粉的粒度范圍為124 μ m-150 μ m。
7.據(jù)權(quán)利要求1所述的石膏模具原料，其特征在于，所述增強劑為纖維增強劑。
8.據(jù)權(quán)利要求7所述的石膏模具原料，其特征在于，所述纖維增強劑為聚丙烯纖維和/或碳纖維。
9.據(jù)權(quán)利要求8所述的石膏模具原料，其特征在于，所述聚丙烯纖維的強度≥350MPa，所述碳纖維的強度≥1GPa ； 所述聚丙烯纖維的直徑為20 μ m-50 μ m,長度為l_3mm ； 所述碳纖維的直徑為8 μ m-10 μ m,長度為0.5_lmm。
10.據(jù)權(quán)利要求7所述的石膏模具原料，其特征在于，所述石膏模具原料還包括有機高分子聚合物，以石膏模具原料的重量百分含量為基準，所述有機高分子聚合物的含量為0.1-2wt%。
11.據(jù)權(quán)利要求10所述的石膏模具原料，其特征在于，所述有機高分子聚合物選自羧甲基纖維素鈉、阿拉伯樹膠和聚丙烯酰胺中的一種或幾種。
12.據(jù)權(quán)利要求1所述的石膏模具原料，其特征在于，所述溶劑為水。
13.種石膏模具的制備方法，其特征在于，步驟包括:將石膏模具原料混合，將混合得的漿料經(jīng)攪拌、澆鑄、初凝、終凝、脫模、干燥得石膏模具，所述石膏模具原料為權(quán)利要求1-12任意一項所述的石膏模具原料。
14.據(jù)權(quán)利要求13所述的制備方法，其特征在于，所述攪拌的轉(zhuǎn)速為300-400r/min。
15.據(jù)權(quán)利要求13所述的制備方法，其特征在于，脫模和干燥步驟之間還包括修模，所述干燥的溫度小于50°C。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種石膏模具原料及石膏模具的制備方法，石膏模具原料包括石膏粉、溶劑、增強劑及發(fā)泡劑，其中，石膏粉包括α石膏粉和β石膏粉。本發(fā)明的石膏模具原料制備的石膏模具干抗折強度和吸水率均有了較大程度的提高，提高了石膏模具的綜合性能，且方法簡單易實現(xiàn)。
文檔編號C04B28/14GK103086738SQ20111033152
公開日2013年5月8日 申請日期2011年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月27日
發(fā)明者沈玉婷, 沈益順, 周勇 申請人:比亞迪股份有限公司