硅藻土质注浆产品的研究

2020-06-29周瑞

山东陶瓷 2020年2期

周瑞

（江苏省陶瓷研究所有限公司，宜兴214221）

1 前言

2 实验过程

硅藻土是一种硅质岩石，主要分布在中国、美国、日本、丹麦、法国、罗马尼亚等国，是一种生物成因的硅质沉积岩，它主要由古代硅藻的遗骸所组成，其化学成分以SiO2为主。硅藻土具有细腻、松散、质轻、多孔、吸着力和渗透性强、颗粒细小等特点。因硅藻土有诸多有利特点，所以硅藻土用途也较广泛。

本公司生产目前主要以传统陶瓷为主，日用餐具、砂锅和部分花盆为主体，随着市场的变化，传统陶瓷已经很难适应市场的需要，同时根据市场的反应和部分客户的需求，这就需要新的产品来填充市场，受前期本公司做的踏脚砖启发，本研究主要研究利用硅藻土，制备出适用于生产注浆料吸水率大于30%高吸水的注浆产品，如牙刷筒、肥皂盒等一些具有高吸水率的产品用于日常生活，本项目产品的研制开发，将为公司填补一项技术空白，还可以给公司增加一个新的产品品种。

2.1 坯用原料

根据坯体烧成温度和性能要求，选用矿物原料和化工原料两大类，矿物原料主要有马迹泥、长石，石英、苏州土、木节土、硅藻土等，化工原料有碳酸钙、碳酸钡等。坯用原料化学成分见表1。

2.2 坯料制备及主要工艺参数

以现有的注浆产品配方为参考基础，初步拟定配方，通过添加电解质来改善泥浆的性能。工艺参数见表2。

添加的电解质主要是水玻璃和碳酸钠，碳酸钠可以获得水分疏散快的泥浆，因而使成形速度得以加快，但坯体的强度较低。用水玻璃则可增加泥浆的流动性同时可以得到致密度较高，强度大的坯体，所以混合使用效果比较好。

表2 工艺参数

表1 坯用原料化学成分（wt%）

表3 料配方（wt%）

表4 硅藻土加入量等对材料性能的影响

2.3 成形方法

采用注浆成形，首先用海绵擦干净牙刷插和肥皂盒石膏模型表面，避免灰尘等杂质带入模型内，将球磨好的浆料倒入模具中等待15分钟，由于石膏模的吸水作用在模型内表面会形成薄薄的泥层，一般厚度控制在5毫米左右，然后倒出多余的浆料，等待60分钟后进行脱模，脱模后放置平整的地方进行干燥即可。

2.4 实验结果

确定配方见表3。材料性能指标测试：吸水率31%,抗折强度 8MPa。

3 讨论与分析

3.1 硅藻土加入量对注浆产品性能的影响

具体试验中：硅藻土的使用比例分别为5%、15%、25%、35%、45%、55%，采用注浆制备工艺制成样品，测试其抗折强度、吸水率。硅藻土加入量等对材料性能的影响见表4。

由表4可以看出，样品从1→4，随着样品中硅藻土含量的增加，材料的吸水率升高,抗折强度降低。分析其原因：随着材料中硅藻土使用比例的升高，材料中微孔增多，材料体积密度降低，材料的吸水率提高，而材料的强度下降。

样品从5→6，随着硅藻土含量的增加，材料的吸水率降低。分析其原因：由于硅藻土中含有较多的低熔性杂质，随着材料中硅藻土比例的提高，低熔物含量增加，导致材料的收缩明显提高，硅藻土增加带来的孔体积的增加被材料的烧成收缩所消耗，材料的体积密度也同时提高，材料的吸水率降低，材料的强度上升。

表5 粘土加入量对材料性能的影响

表6 烧成温度对材料性能的影响

考虑到泥浆的性能，硅藻土含量过多，泥浆的触变性太大,不利于回浆，最终确定硅藻土的加入量在15%～25%比较合适，材料的吸水率和抗折强度达到要求。

3.2 粘土加入量等对材料性能的影响

具体试验中：粘土（苏州土2号机选）的使用比例分别为5%、15%、20%、25%、30%；采用相同的制备工艺制成样品，测试其抗折强度及吸水率，粘土加入量对材料性能的影响见表5。

从表中可以看出，随着样品中粘土含量的增加，材料的抗折强度升高,吸水率降低。分析其原因：随着材料中粘土使用比例的升高，材料中氧化铝含量增多，材料中形成的莫来石相增加，材料的强度提高；氧化铝含量增多导致材料的体积密度的增加，导致材料的吸水率降低。

综合考虑，黏土的加入量在15%左右比较合适，材料的强度和吸水率和泥浆的性能都符合需求。

3.3 烧成温度对材料性能的影响

同一个配方，样品不同烧成温度对材料性能的影响见表6。

从表6可以看出，随着温度的升高，抗折增加，吸水率降低。分析原因：随着烧成温度的提高，坯体中的液相量逐渐增加，液相量的粘度不断降低，气孔被熔体逐渐填充，坯体发生剧烈的收缩。随着高温液相逐渐填充空隙，气孔率明显降低，坯体开始致密化，坯体的抗折强度也逐渐提高。

随着温度的升高，液相的形成和体积收缩而使气孔率逐渐的降低，材料致密度变高，气孔少，吸水的空隙就相对的少，吸水率就降低。

3.4 泥浆的性能对产品的影响

泥浆要具有好的流动性，保证成形时泥浆可以充满模型的各个部位，控浆后得到的坯体表面平滑光洁，并且可以避免或者减少注件气泡，缺泥等缺陷。同时要有合适的触变性。触变性太大，坯体脱模后稍微震动就会变形和软塌。触变性太小，模内难以形成一定厚度的坯体，脱模也困难。泥浆要具有一定的渗透性，从而加快泥浆中水分向模型中的扩散，提高成形的速度，渗透性太差，会延长成坯时间，容易粘模，脱模困难。