CN111675530A - 高致密度、高强度石膏陶瓷及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高致密度、高强度石膏陶瓷及其制备方法,所述的石膏陶瓷是二水硫酸钙(CaSO4·2H2O)的致密块体材料,与普通块体石膏相比具有大幅提高的致密度(90~97%)、抗压强度(42~97MPa)及抗弯强度(12~27MPa)。本发明提供的石膏陶瓷可用于建筑、装饰、雕塑等,其高致密度与高强度使得制成品不易破碎、并具有更好的耐潮性,而其简单的制备方法则有利于低成本的规模生产。
Description
技术领域
本发明涉及应用于建筑、装饰、雕塑等方面的结构材料,尤其涉及一种高致密度及高强度的石膏陶瓷材料。
背景技术
石膏即二水硫酸钙(CaSO4·2H2O),其块体形态作为结构材料有着悠久的历史,在建筑、装饰、雕塑等方面应用广泛。块体石膏一般通过混合半水硫酸钙(CaSO4·0.5H2O)粉末与水制得。半水硫酸钙与水反应生成二水硫酸钙,同时发生固化,干燥后即得具有一定强度的块体石膏。通过这一传统方法制得的块体石膏内部含有大量气孔,致密度仅为40~70%,故易吸潮。更为重要的是,低致密度导致块体石膏的强度较低,其抗压及抗弯强度通常分别低于30MPa、10MPa,严重限制了实际应用。增加致密度有望大幅提高块体石膏的强度,而高温烧结法则是制备致密无机陶瓷材料最常用的方法。然而,二水硫酸钙在99℃和163℃时会依次分解为半水硫酸钙和无水硫酸钙,故无法通过高温烧结制备致密的石膏陶瓷。因此,开发新型方法、制备出具有高致密度、高强度的石膏陶瓷,对块体石膏在各方面的应用均具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种高致密度、高强度石膏陶瓷及其制备方法,该材料具有远高于普通块体石膏的致密度和强度,且制备方法简单,具有广阔的应用前景。
本发明的石膏陶瓷可用下述方法制备而成。
首先,往二水硫酸钙粉末中加入重量百分比1~20%的去离子水,将两者混合均匀后倒入模具中。之后,给混合物施加100~700MPa的单轴压或等静压,保持1~20分钟。最后,撤去单轴压或等静压,将材料从模具中取出,干燥后即得到所需致密的石膏陶瓷。
本发明提供的石膏陶瓷,其致密度为90~97%,抗压强度为42~97MPa,抗弯强度为12~27MPa。相比之下,普通块体石膏的致密度为40~70%,抗压和抗弯强度通常分别低于30MPa、10MPa。因此,本发明提供的石膏陶瓷的各项性能均远优于普通块体石膏。将本发明提供的石膏陶瓷应用于建筑、装饰、雕塑等方面,可使得制成品不易破碎、并具有更好的耐潮性。同时,本发明提供的石膏陶瓷的制备方法工艺简单,非常适于低成本的规模生产。因此,本发明在工业上具有很高的应用价值。
具体实施方式
表1示出了构成本发明的石膏陶瓷的具体实例及其致密度和抗压、抗弯强度。其制备方法如下所述。
首先,往二水硫酸钙粉末中加入重量百分比1~20%的去离子水,将两者混合均匀后倒入模具中。之后,给混合物施加100~700MPa的单轴压或等静压,保持1~20分钟。最后,撤去单轴压或等静压,将材料从模具中取出,干燥后即得到所需致密的石膏陶瓷。
用粉末X射线衍射法对制备好的试样进行物相分析,用体积法测试致密度,用万能材料试验机测试抗压和抗弯强度。
由表1知,石膏陶瓷的致密度先随着制备压强的升高明显增加,压强高于400MPa时致密度变化不大。抗压和抗弯强度则随着制备压强的升高先增加、后减小。制备压强为100~700MPa时,石膏陶瓷的致密度为90~97%,抗压强度为42~97MPa,抗弯强度为12~27MPa。在制备压强为400MPa时,获得致密度96.8%、抗压强度97MPa、抗弯强度为27MPa的最佳综合性能。
表1、石膏陶瓷的致密度、抗压强度及抗弯强度随制备压强的变化。
Claims (2)
1.一种高致密度、高强度石膏陶瓷的制备方法,其特征在于,由以下步骤制得:首先,往二水硫酸钙粉末中加入重量百分比1~20%的去离子水,将两者混合均匀后倒入模具中;之后,给混合物施加100~700MPa的单轴压或等静压,保持1~20分钟,最后,撤去单轴压或等静压,将材料从模具中取出,干燥后即得到所需致密的石膏陶瓷,所述石膏陶瓷的致密度为90~97%、抗压强度为42~97MPa及抗弯强度为12~27MPa。
2.一种高致密度、高强度石膏陶瓷,其特征在于,采用如权利要求1所述的方法制备获得。
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