CN109180124A - 一种快干抗裂泥塑材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种快干抗裂泥塑材料的制备方法，属于泥塑材料制备技术领域。本发明首先通过高温高压的水蒸气处理水稻秸秆，在热力作用下使得水稻秸秆纤维软化解纤并发生水解作用，水解作用可促使平行的、后继的，甚至交叉的化学作用的发生，并以秸秆纤维为导湿通道导出到泥塑材料表面，本发明还以水果为原料，经过发酵得到富含活性基团、有机羧酸以及酒精成分的发酵产物，水果生物质中的氨基酸类物质被发酵微生物进行降解，可以和改性秸秆纤维协同发挥水分引流导湿的效果，加快泥塑材料的干燥硬化速度，起到固化泥塑材料中游离水以及增加泥塑材料致密度的作用，有效提高了泥塑材料的干燥硬化速度以及防止泥塑材料的开裂，具有广阔的应用前景。

Description

一种快干抗裂泥塑材料的制备方法
技术领域
本发明公开了一种快干抗裂泥塑材料的制备方法，属于泥塑材料制备技术领域。
背景技术
泥塑，俗称“彩塑”泥塑艺术是中国民间传统的一种古老常见的民间艺术。即用粘土塑制成各种形象的一种民间手工艺。它以泥土为原料，以手工捏制成形，或素或彩，以人物、动物为主。泥塑在民间俗称“彩塑”、“泥玩”。泥塑，是一种立体造型艺术，雕塑艺术的一种方法，既可以作为独立的艺术形式存在，也可以作为其它雕塑形式的辅助方法，例如：制作铜雕，玻璃钢雕塑的模具通常要先制作一比一的泥塑。泥塑的材料一般是天然粘土或者现代的人工合成雕塑泥，混合入相应的纤维材料防止干后开裂，中大型作品还要在内部建造骨架以增加强度。由于泥的可塑性非常好，因此泥塑经常作为学习雕塑艺术的入门练习。泥塑也是世界各国民间美术常用的形式，其中包括泥塑、陶塑、彩塑等。
现有的雕塑材料形式主要有泥塑、水泥雕塑，石雕等，泥塑粘土的可塑性强，但强度差，不耐水，不能制做大型户外的艺术品。水泥雕塑须经过一系列的翻模、注入等操作的过程，不能将艺术家们塑制的手感完美充分地表现出来，而往往使生动的雕塑造型和手法因翻制而失去；陶雕制品必须经过焙烧才能获得石化效果，但是焙烧使大型制作受到限制。目前市场广泛应用的人造大理石，镁菱土制品虽然有一定石材特点，但均无可塑性，不能做为雕塑材料。
泥塑是铜工艺品制作过程中一个必不可少的过程，每件铜工艺品的前身都需要一个泥塑原型，泥塑都是经过雕塑师在原创设计稿的基础上反复揣摩、推敲之后进行的再创作，泥塑的造型好坏、神韵的体现与否、意图的表达呈现直接影响今后的产品好坏，一件优秀的铜雕成品离不开优秀的雕塑师。泥塑具体操作步骤有，雕塑泥备料筛选、喷水醒泥、搭造骨架、托泥装置、上大泥、塑形。从此阶段开始泥塑必须经常喷水保持不开裂，半途公休要覆盖塑料薄膜进行保湿直到雕塑模完成，最后进行阴干以制得泥塑成品。
目前，通过上述方法制得的泥塑成品在搬运或者翻制模具的过程中往往出现破裂的情况，干燥硬化时间长，粘结力不够，在硬化过程中表面易开裂。因此，发明一种快干抗裂泥塑材料对泥塑材料制备技术领域具有积极意义。
发明内容
本发明主要解决的技术问题，针对目前现有的泥塑材料干燥硬化时间长，粘结力不够，在硬化过程中表面易开裂的缺陷，提供了一种快干抗裂泥塑材料的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种快干抗裂泥塑材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）称取水稻秸秆和过硫酸钾放入蒸汽爆破罐中，向蒸汽爆破罐中通入预热至200～300℃的水蒸气直至罐内压力达到2.0～2.5MPa，保温保压静置反应10～12h后泄压，收集得到爆破产物，即为预处理秸秆纤维；
（2）将上述预处理秸秆纤维和质量分数为25%的高锰酸钾溶液混合后加热升温至70～80℃，放入超声振荡仪中，超声振荡反应，反应结束后过滤分离得到反应滤渣，即为改性秸秆纤维，备用；
（3）将凤梨和葡萄混合后用去离子水冲洗10～15s后混合粉碎得到粉碎物，将粉碎物倒入发酵罐中，再向发酵罐中红加入粉碎物等质量的去离子水，敞口发酵3～5天；
（4）待上述敞口发酵结束后，向发酵罐中加入酵母粉，并用质量份数为40％的柠檬酸调节pH至3.5～4.5，在通风、避光的条件下继续密封发酵15～20天，得到发酵产物，备用；
（5）按重量份数计，称取50～60份凹凸棒土、30～40份蒙脱土、10～12份石膏粉和20～30份高岭土混合后放入球磨机中，球磨30～40min后过200目筛，得到混合泥料粉末；
（6）按重量份数计，称取70～80份上述混合泥料粉末、10～15份备用的改性秸秆纤维、15～20份备用的发酵产物和5～8份氧化镁以及40～50份水混合后装入反应釜中，搅拌反应，出料，即得快干抗裂泥塑材料。
步骤（1）中所述的水稻秸秆和过硫酸钾的质量比为50:1。
步骤（2）中所述的预处理秸秆纤维和质量分数为25%的高锰酸钾溶液的质量比为1:10，超声振荡反应的频率为25～30kHz，超声振荡反应的时间为30～40min。
步骤（3）中所述的凤梨和葡萄的质量比为1:3，敞口发酵的温度为25～30℃。
步骤（4）中所述的酵母粉的加入量为粉碎物质量的3～5％，密封发酵的温度为30～35℃。
步骤（6）中所述的搅拌反应的温度为40～50℃，搅拌反应的时间为10～15min。
本发明的有益效果是：
（1）本发明以富含硅元素的水稻秸秆作为原料，将其和过硫酸钾混合后放入蒸汽爆破罐中，在高温高压蒸汽的条件下反应后泄压爆破，再用高锰酸钾对爆破纤维进行氧化，得到改性秸秆纤维，接着本发明利用水果作为原料，发酵得到发酵产物，最后将改性秸秆纤维和发酵产物以及泥料等混合反应，最终制得快干抗裂泥塑材料，本发明首先通过高温高压的水蒸气处理水稻秸秆，在热力作用下使得水稻秸秆纤维软化解纤并发生水解作用，水解作用可促使平行的、后继的，甚至交叉的化学作用的发生，并伴随着糠醛产生，产生的糠醛在过硫酸钾的作用下发生缩合自聚，使得爆破后的水稻秸秆纤维树脂化，提高了秸秆纤维的韧性以及机械强度，接着用高锰酸钾对爆破秸秆纤维进行氧化，使得秸秆纤维表面的部分羟基氧化成羧基，从而得到表面同时含有羧基和羟基的秸秆纤维，而羧基和羟基都是亲水基团，因此改性后的秸秆纤维导湿性极佳，将其加入到泥塑材料中，泥塑中的水分容易被秸秆纤维聚集，并以秸秆纤维为导湿通道导出到泥塑材料表面，蒸发去除，提高了泥塑材料干燥硬化的速度，同时树脂化后的秸秆纤维在泥塑材料中无序的排列成网状结构，这层网状秸秆纤维起到了应力分散的作用，在泥塑材料内部起到了抗拉伸的效果，同时树脂化纤维本身的韧性和机械强度也能起到拉扯抗裂的效果，显著的提高了泥塑材料的抗裂性能；
（2）本发明还以水果为原料，经过发酵得到富含活性基团、有机羧酸以及酒精成分的发酵产物，在发酵的过程中，水果生物质中的氨基酸类物质被发酵微生物进行降解，产生了大量的游离性羧基、氨基以及其他活性基团，而水果中富含的葡萄糖等成分在酵母菌的作用下发酵形成酒精成份，发酵产物添加到泥塑材料中后，所含的活性基团可以与泥料表面的活性基团之间产生大量化学键合力，从而提高了泥塑材料的内聚力，使其粘结力提高，塑性变强，而所含酒精成分挥发性较强，可以和改性秸秆纤维协同发挥水分引流导湿的效果，加快泥塑材料的干燥硬化速度，同时发酵产物中的有机羧酸和活性氨基以及羧基具有金属离子螯合性，它们能和泥料粉末中的金属离子以及氧化镁之间发生反应产生水不溶性的金属螯合物，并且具有凝水作用，在凝聚水分加快干燥速度的同时，还会在泥塑基团中继续长大并连结，逐渐充满原始泥塑材料的组织孔隙，起到固化泥塑材料中游离水以及增加泥塑材料致密度的作用，有效提高了泥塑材料的干燥硬化速度以及防止泥塑材料的开裂，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
按质量比为50:1称取水稻秸秆和过硫酸钾放入蒸汽爆破罐中，向蒸汽爆破罐中通入预热至200～300℃的水蒸气直至罐内压力达到2.0～2.5MPa，保温保压静置反应10～12h后泄压，收集得到爆破产物，即为预处理秸秆纤维；将预处理秸秆纤维和质量分数为25%的高锰酸钾溶液按质量比为1:10混合后加热升温至70～80℃，放入超声振荡仪中，以25～30kHz的频率振荡反应30～40min，反应结束后过滤分离得到反应滤渣，即为改性秸秆纤维，备用；按质量比为1:3将凤梨和葡萄混合后用去离子水冲洗10～15s后混合粉碎得到粉碎物，将粉碎物倒入发酵罐中，再向发酵罐中红加入粉碎物等质量的去离子水，在25～30℃下敞口发酵3～5天；待敞口发酵结束后，向发酵罐中加入粉碎物质量3～5％的酵母粉，并用质量份数为40％的柠檬酸调节pH至3.5～4.5，升温发酵温度至30～35℃，在通风、避光的条件下继续密封发酵15～20天，得到发酵产物，备用；按重量份数计，称取50～60份凹凸棒土、30～40份蒙脱土、10～12份石膏粉和20～30份高岭土混合后放入球磨机中，球磨30～40min后过200目筛，得到混合泥料粉末；按重量份数计，称取70～80份上述混合泥料粉末、10～15份备用的改性秸秆纤维、15～20份备用的发酵产物和5～8份氧化镁以及40～50份水混合后装入反应釜中，在40～50℃下搅拌反应10～15min出料，即得快干抗裂泥塑材料。
实例1
按质量比为50:1称取水稻秸秆和过硫酸钾放入蒸汽爆破罐中，向蒸汽爆破罐中通入预热至200℃的水蒸气直至罐内压力达到2.0MPa，保温保压静置反应10h后泄压，收集得到爆破产物，即为预处理秸秆纤维；将预处理秸秆纤维和质量分数为25%的高锰酸钾溶液按质量比为1:10混合后加热升温至70℃，放入超声振荡仪中，以25kHz的频率振荡反应30min，反应结束后过滤分离得到反应滤渣，即为改性秸秆纤维，备用；按质量比为1:3将凤梨和葡萄混合后用去离子水冲洗10s后混合粉碎得到粉碎物，将粉碎物倒入发酵罐中，再向发酵罐中红加入粉碎物等质量的去离子水，在25℃下敞口发酵3天；待敞口发酵结束后，向发酵罐中加入粉碎物质量3％的酵母粉，并用质量份数为40％的柠檬酸调节pH至3.5，升温发酵温度至30℃，在通风、避光的条件下继续密封发酵15天，得到发酵产物，备用；按重量份数计，称取50份凹凸棒土、30份蒙脱土、10份石膏粉和20份高岭土混合后放入球磨机中，球磨30min后过200目筛，得到混合泥料粉末；按重量份数计，称取70份上述混合泥料粉末、10份备用的改性秸秆纤维、15份备用的发酵产物和5份氧化镁以及40份水混合后装入反应釜中，在40℃下搅拌反应10min出料，即得快干抗裂泥塑材料。
实例2
按质量比为50:1称取水稻秸秆和过硫酸钾放入蒸汽爆破罐中，向蒸汽爆破罐中通入预热至250℃的水蒸气直至罐内压力达到2.5MPa，保温保压静置反应11h后泄压，收集得到爆破产物，即为预处理秸秆纤维；将预处理秸秆纤维和质量分数为25%的高锰酸钾溶液按质量比为1:10混合后加热升温至75℃，放入超声振荡仪中，以27kHz的频率振荡反应35min，反应结束后过滤分离得到反应滤渣，即为改性秸秆纤维，备用；按质量比为1:3将凤梨和葡萄混合后用去离子水冲洗12s后混合粉碎得到粉碎物，将粉碎物倒入发酵罐中，再向发酵罐中红加入粉碎物等质量的去离子水，在27℃下敞口发酵4天；待敞口发酵结束后，向发酵罐中加入粉碎物质量4％的酵母粉，并用质量份数为40％的柠檬酸调节pH至4.0，升温发酵温度至32℃，在通风、避光的条件下继续密封发酵17天，得到发酵产物，备用；按重量份数计，称取55份凹凸棒土、35份蒙脱土、11份石膏粉和25份高岭土混合后放入球磨机中，球磨35min后过200目筛，得到混合泥料粉末；按重量份数计，称取75份上述混合泥料粉末、12份备用的改性秸秆纤维、17份备用的发酵产物和7份氧化镁以及45份水混合后装入反应釜中，在45℃下搅拌反应12min出料，即得快干抗裂泥塑材料。
实例3
按质量比为50:1称取水稻秸秆和过硫酸钾放入蒸汽爆破罐中，向蒸汽爆破罐中通入预热至300℃的水蒸气直至罐内压力达到2.5MPa，保温保压静置反应12h后泄压，收集得到爆破产物，即为预处理秸秆纤维；将预处理秸秆纤维和质量分数为25%的高锰酸钾溶液按质量比为1:10混合后加热升温至80℃，放入超声振荡仪中，以30kHz的频率振荡反应40min，反应结束后过滤分离得到反应滤渣，即为改性秸秆纤维，备用；按质量比为1:3将凤梨和葡萄混合后用去离子水冲洗15s后混合粉碎得到粉碎物，将粉碎物倒入发酵罐中，再向发酵罐中红加入粉碎物等质量的去离子水，在30℃下敞口发酵5天；待敞口发酵结束后，向发酵罐中加入粉碎物质量5％的酵母粉，并用质量份数为40％的柠檬酸调节pH至4.5，升温发酵温度至35℃，在通风、避光的条件下继续密封发酵20天，得到发酵产物，备用；按重量份数计，称取60份凹凸棒土、40份蒙脱土、12份石膏粉和30份高岭土混合后放入球磨机中，球磨40min后过200目筛，得到混合泥料粉末；按重量份数计，称取80份上述混合泥料粉末、15份备用的改性秸秆纤维、20份备用的发酵产物和8份氧化镁以及50份水混合后装入反应釜中，在50℃下搅拌反应15min出料，即得快干抗裂泥塑材料。
对比例
以山东某公司生产的快干抗裂泥塑材料作为对比例 对本发明制得的快干抗裂泥塑材料和对比例中的快干抗裂泥塑材料进行性能检测，检测结果如表1所示：
测试方法：
力学性能测试：将泥塑材料制成尺寸为1cm×1cm×1cm的试样，用万能力学试验机对试样进行力学性能测试。
硬化时间测试：将实例1～3和对比例中的的泥塑材料置于室温环境下，测得硬化时间，并观察表面是否出现开裂现象。
表1泥塑材料性能测定结果
根据上述中数据可知本发明的快干抗裂泥塑材料强度高，硬化时间短，在硬化过程中表面不易开裂，粘结力好，具有广阔的应用前景。

Claims (6)

1.一种快干抗裂泥塑材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）称取水稻秸秆和过硫酸钾放入蒸汽爆破罐中，向蒸汽爆破罐中通入预热至200～300℃的水蒸气直至罐内压力达到2.0～2.5MPa，保温保压静置反应10～12h后泄压，收集得到爆破产物，即为预处理秸秆纤维；
（2）将上述预处理秸秆纤维和质量分数为25%的高锰酸钾溶液混合后加热升温至70～80℃，放入超声振荡仪中，超声振荡反应，反应结束后过滤分离得到反应滤渣，即为改性秸秆纤维，备用；
（3）将凤梨和葡萄混合后用去离子水冲洗10～15s后混合粉碎得到粉碎物，将粉碎物倒入发酵罐中，再向发酵罐中红加入粉碎物等质量的去离子水，敞口发酵3～5天；
（4）待上述敞口发酵结束后，向发酵罐中加入酵母粉，并用质量份数为40％的柠檬酸调节pH至3.5～4.5，在通风、避光的条件下继续密封发酵15～20天，得到发酵产物，备用；
（5）按重量份数计，称取50～60份凹凸棒土、30～40份蒙脱土、10～12份石膏粉和20～30份高岭土混合后放入球磨机中，球磨30～40min后过200目筛，得到混合泥料粉末；
（6）按重量份数计，称取70～80份上述混合泥料粉末、10～15份备用的改性秸秆纤维、15～20份备用的发酵产物和5～8份氧化镁以及40～50份水混合后装入反应釜中，搅拌反应，出料，即得快干抗裂泥塑材料。
2.根据权利要求1所述的一种快干抗裂泥塑材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述的水稻秸秆和过硫酸钾的质量比为50:1。
3.根据权利要求1所述的一种快干抗裂泥塑材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述的预处理秸秆纤维和质量分数为25%的高锰酸钾溶液的质量比为1:10，超声振荡反应的频率为25～30kHz，超声振荡反应的时间为30～40min。
4.根据权利要求1所述的一种快干抗裂泥塑材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）中所述的凤梨和葡萄的质量比为1:3，敞口发酵的温度为25～30℃。
5.根据权利要求1所述的一种快干抗裂泥塑材料的制备方法，其特征在于：步骤（4）中所述的酵母粉的加入量为粉碎物质量的3～5％，密封发酵的温度为30～35℃。
6.根据权利要求1所述的一种快干抗裂泥塑材料的制备方法，其特征在于：步骤（6）中所述的搅拌反应的温度为40～50℃，搅拌反应的时间为10～15min。
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