陶瓷模用石膏粉起草人

欧尔陶 冠名

★文|王同言

石膏粉（此指半水熟石膏粉CaSO4·1/2H20，下同）因其物美价廉，与水混合搅拌后良好的流动性能，无可比拟的凝结性能、吸水性能和易加工性能，广泛地用于陶瓷成形生产中，用于制作注浆成形、滚压成形和冷塑压成形的模型。

石膏粉是由天然石膏矿物炒制加工而成。天然石膏是含有两个结晶水的硫酸钙矿物CaSO4·2H20。根据差热分析，二水石膏在低温阶段有两个吸热反应。当温度为140℃左右时，其结晶水开始排出。在150℃～170℃时，很快分解为半水石膏(CaSO4·1/2H20)，当温度继续升高到225℃时，则失去全部结晶水，变成无水石膏(CaSO4)。

石膏粉根据加工炒制工艺和产品晶型结构的不同可分为两种，即普通石膏粉（也叫β石膏粉）和高强石膏粉（也叫α石膏粉）。β石膏粉是在常压下凸底铁锅内160℃～170℃煅烧天然石膏粉料炒制而得；α石膏粉是将天然石膏块状料放在蒸压釜内，在130℃及1.5～3个大气压下蒸压3～5h加热加压脱水，然后150℃～170℃干燥室内烘干，将其粉碎而得。 由于两种石膏粉的制造工艺不同，造成它们的晶型结构和产品性质不同。β石膏粉晶型结构是规则的片状晶体，晶粒的孔隙和裂纹较多，比表面积大，标准稠度需水量大，石膏粉与水混合后水化反应能力强，初凝时间短，模型的气孔率、吸水率高，但模型的强度低；而α石膏粉晶型结构是齐整的针状晶体，比表面积小，标准稠度需水量小，模型的气孔率、吸水率小，石膏粉与水混合后反应能力差，石膏浆体的流动性好，初凝时间长，模型强度高。根据这两种晶型石膏的特点，一般β石膏粉制作注浆成形模型，而α石膏粉制作滚压成形模型和塑压成形模型。

除了以上两种石膏粉外，生产中还使用由以上两种石膏粉按不同比例（一般是70%～80%的β石膏粉与30%～20%的α石膏粉）混匀形成的混合石膏粉。这种石膏粉是利用β石膏的吸水性能好和α石膏强度高的特点，用于陶瓷生产中注浆成形模型的制造（例如卫生陶瓷模型）。近些年来，随着陶瓷行业发展之需，在高强α石膏粉的基础上通过改进加工工艺和添加一些特殊外加剂又衍生出许多有特殊用途的超高强石膏粉，如母模石膏粉、K型粉、树脂石膏粉等等。

石膏粉与水按一定比例混合搅拌后，具有一定的流动性。浇注母模后，经过初凝和终凝，硬化成具有一定形状的固体物（石膏模型）；用石膏粉制作的陶瓷工业用石膏模型，其主要特性是能够吸水（这种特性是自然客观存在的），这是其可利用和有价值之处，也是迄今为止其它材料不能替代之处。因此，石膏粉（石膏模型）迄今为止仍然广泛用于国内外陶瓷成形生产中。

石膏粉（半水石膏CaSO4·1/2H2O）与水混合后发生化学反应，生成二水石膏CaSO4·2H2O，同时放出一定的热量。根据水和石膏粉理论化学反应方程式：CaSO4·1/2H2O+3/2H2O→CaSO4·2H2O+19.2kJ/mol可知，理论上半水石膏变为二水石膏需水18.6%，但实际中加水量一般为60%～80%，远远超过理论需水量。加入过量水的目的，就是在模型干燥后形成我们生产中所需要的气孔，满足其陶瓷成形生产中的吸水性能。加水量与模型的强度和吸水率密切相关。加入的水越多，模型的强度越低，但吸水率越高。石膏模型的强度随着石膏粉与水混合比例的增加而显著地提高。例如当石膏粉与水混合比由1.5:1提高到1.8:1时，石膏模型的抗折强度由3.75 Mpa提高到5.21 Mpa。在生产实际中，石膏粉与水的比例据石膏粉的种类和模型的不同成形方法而定。使用α石膏粉时，石膏粉与水比例一般在(1.4～1.8):1；使用β石膏粉时，石膏粉与水比例一般在(1.16～1.25):1；使用母模石膏粉时，石膏粉与水比例一般在(2.5～3.3):1。

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