本发明涉及石膏
技术领域：
，尤其涉及石膏铸造成型方法、石膏成型产品及应用。
背景技术：
：石膏是医疗保健品应用领域的是一种重要材料。医用的石膏对石膏的硬度、密度和强度等性能有较高的要求，而目前现有的石膏性能均难以达到要求。申请号201210000045.x的发明专利“一种牙科用高强度石膏”中公布了一种牙科用石膏，其成分为α-半水石膏粉100份；增强剂3～10份；减水剂2～7份；水泥0～5份均匀混合制成。该发明采用在普通的α-半水石膏中加入添加剂的方式来改善石膏的凝固性能，提高了石膏的密度、强度和硬度。但该石膏仍然存在性能不足，石膏成品密度、强度和硬度无法满足要求的缺陷。可以看出，现有石膏均存在强度不够、易于崩解的缺陷，难以满足需要。技术实现要素：有鉴于此，有必要提供一种石膏铸造成型方法，用以解决现有石膏强度不够，易崩解的问题。本发明提供一种石膏铸造成型方法，包括将石膏原料、粘结剂和转晶剂混匀，压铸成型；再将成型的产品浸入去离子水中0.5～4s后，静置30～60min，再次至去离子水中存贮不低于10h即可。优选的，所述石膏原料按重量份数计包括以下组分：纳米碳酸钙500～1000份，硫酸钙ii型变体100～200份和盐石膏粉0～50份。具体的，所述纳米碳酸钙的微观结构为碳酸钙骨架表面形成有醋酸钙和硬脂酸钙沉积的疏水表面，所述疏水表面占所述碳酸钙骨架表面的面积比例为60～75％。具体的，所述硫酸钙ii变体以磷石膏为原料经脱水、煅烧而制成，并在煅烧过程中添加活化剂，所述活化剂包括水合硫酸铝镁钾、硅酸钠和水合硅酸铝镁，且水合硫酸铝镁钾、硅酸钠和水合硅酸铝镁的质量配比为(5～10):(2～4):(1～2)。具体的，所述石膏原料按重量份数计还包括以下组分：硅藻土10～50份、高铝矾土5～20份和玻璃纤维1～5份。进一步的，所述粘结剂为可再生胶乳粉、预糊化淀粉，用量为所述石膏原料重量的1～4％。优选的，成型的产品浸入去离子水的时间为1～2s。本发明还提供一种石膏铸造成型方法得到的石膏成型产品。本发明还提供一种石膏成型产品在制备医疗保健品、电子产品、建筑装潢用品和工艺美术品中的应用。有益效果：本发明通过干法混合，快速水化处理，能够得到高强度的成型产品；而通过采用沉积有醋酸钙和硬脂酸改疏水表面的纳米碳酸钙和硫酸钙ii型变体作为石膏原料，能够进一步提升产品强度，并获得优异的抗崩解性能，使得整个石膏铸造成型过程简便易于产业化，获得的成型产品强度高，抗崩解性能高，能够应用于医疗保健品等领域，如能够用于制作保健枕头、坐垫、床垫和香薰产品。具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本发明实施例提供一种石膏铸造成型方法，包括将石膏原料、粘结剂和转晶剂混匀，压铸成型；再将成型的产品浸入去离子水中0.5～4s后，静置30～60min，再次至去离子水中存贮不低于10h即可。本发明提供的超强硬度石膏铸造件的其制备方法，采用新的配方和用量，通过干法混合，并通过特殊的过水处理和水中硬化处理，变革了传统湿法铸造的石膏强度和硬度小的缺陷，该方法简便，易于在实际应用中推广。石膏原料具体的，石膏原料可选自常规的α-半水石膏粉，β-半水石膏粉，也可选自纳米碳酸钙、纳米硫酸钙ii型变体和盐石膏粉中的至少一种。优选的，石膏原料按重量份数计包括以下组分：纳米碳酸钙500～1000份，硫酸钙ii型变体100～200份和盐石膏粉0～50份。纳米碳酸钙的制备过程为：在25～30℃温度下，碳酸钠的底料反应物置于四管反应器中，加入表面活性剂，经预搅拌1500～2000rpm后，然后按照3ml/min的滴定速度加入氯化钙乳液，并同时3ml/min滴加醋酸酯溶液、硬脂酸钠溶液，在搅拌速度1000～1500rpm条件下直到反应器中ph值为6.8～7.2，终止反应。反应液经化乳、过滤和干燥即可得到。其中，碳酸钠与氯化钙的用量之比为1:(3～5)，还可选用1:4；表面活性剂的用量为碳酸钠质量的1.3～1.5％，还可选用1.4％；醋酸酯的用量和硬脂酸钠的用量均为碳酸钠质量的为0.08～0.1‰，还可选用0.09‰。由此得到的碳酸钙的颗粒粒径为10～25nm，纳米碳酸钙的微观机构为形成碳酸钙骨架的表面沉积有醋酸钙和硬脂酸钙的疏水表面，疏水表面占所述碳酸钙骨架表面的面积比例为60～75％。具体的，如表1所示，将其制备过程中的，碳酸钠与氯化钙的用量之比(标记为a)，表面活性剂的用量(标记为b)，醋酸酯的用量和硬脂酸钠的用量(标记为c)能够对疏水表面占所述碳酸钙骨架表面的面积比例产生影响。表1实施例abc粒径范围疏水表面占比实施例11:41.3％0.08‰,0.08‰10～25nm72.8％实施例21:41.4％0.08‰,0.08‰10～20nm71.9％实施例31:41.5％0.08‰,0.08‰10～15nm68.7％实施例41:41.5％0.09‰,0.09‰10～15nm70.3％实施例51:41.5％0.1‰,0.1‰10～15nm72.1％对比例11:21.5％0.1‰,0.1‰8～15nm44.7％对比例21:61.5％0.1‰,0.1‰30～45nm65.3％对比例31:41.2％0.1‰,0.1‰20～35nm56.3％对比例41:41.6％0.1‰,0.1‰8～15nm43.3％对比例51:41.5％0.11‰,0.11‰10～15nm80.2％对比例61:41.5％0.07‰,0.07‰10～15nm54.7％对比例71:61.6％0.11‰,0.11‰8～10nm71.5％由表1可知，在纳米碳酸钙的制备过程中，通过对碳酸钠与氯化钙的用量，表面活性剂的用量、醋酸酯的用量和硬脂酸钠的用量进行限定，能够在碳酸钙骨架表面形成合适面积比例的疏水表面，以便于其后期水化过程处理，达到较好的效果。硫酸钙ii型变体的制备过程为：以磷石膏为原料制硬石膏的原理为：一般二水石膏130℃(常压下)开始脱水，温度达到160℃以上时，半水石膏将逐步转化为无水石膏。无水石膏根据相应脱水温度分为ⅲ型无水石膏、ⅱ型无水石膏、ⅰ型无水石膏。ⅲ型无水石膏又称可溶性无水石膏。一般认为是半水石膏在160～220℃脱水而成。当脱水温度在360～1180℃时，ⅲ型可溶性无水石膏可转变成ⅱ型无水石膏。ⅱ型无水石膏又可划分为3个变体：360～500℃得到的是慢溶性无水石膏；500～700℃得到的是不溶性无水石膏；700～1180℃得到的是浇注地板石膏(或称地板石膏)。ⅰ型无水石膏是在1180℃时发生ⅱ型caso4向ⅰ型caso4的转变而得到。磷石膏中硫酸钙基本以caso4·2h2o的形式存在。首先，须将其在高温下转化成caso4ⅱ型变体，使之成为不溶性或微溶性硬石膏。而常规的硫酸钙ii型变体强度虽高，但与水反应的速度极慢，不利于本发明后续过水处理，需在高温煅烧过程中加入一定量的活化剂予以激发，因此，本发明改进了硫酸钙ii型变体形成过程中的活化剂，活化剂包括水合硫酸铝镁钾(kal(so4)2·12h2o-mgso4·7h2o)，水合硅酸铝镁(3mgo·1.5al2o3·8sio2·9h2o)和硅酸钠(nasio3)。煅烧后，通过常规研磨制成平均粒径不大于0.01mm的粉末。具体的，本发明提供的硫酸钙ii型变体的煅烧过程中，活化剂组分质量配比为水合硫酸铝镁钾：硅酸钠：水合硅酸铝镁＝(5～10):(2～4):(1～2)，活化剂的加入量为硫酸钙ii型变体质量的1～3％。如此，能够增加与水反应的速度，有利于后续过水处理。其活化剂的组分配比列入表2中。表2实施例活化剂的组分配比实施例65:2:1实施例78:2:1实施例810:2:1实施例910:3:1实施例1010:4:1实施例1110:4:2对比例84:2:1对比例911:2:1对比例1010:1:1对比例1110:5:1对比例1210:4:0对比例1310:4:3盐石膏采用常规的在卤水精制过程中由化学结晶、沉淀而形成的化合物，主要成分为二水硫酸钙、硫酸钙、碳酸镁和黏土性杂质，其附着含水量不低于15％。进一步的，石膏原料还包括硅藻土10～50份、高铝矾土5～20份和玻璃纤维1～5份。对于石膏原料总的配方列入表3。表3中纳米碳酸钙标记为y1，硫酸钙ii型变体标记为y2，盐石膏粉标记为y3，α型石膏粉标记为α，硅藻土标记为y4，高铝矾土标记为y5，玻璃纤维标记为y6。注表3中，术语“份”仅仅指各组分在石膏原料中的重量配比，并不代表其实际重量，最终各组实施例和对比例通过上述的配比配制成实际一致的重量以便于对照。y1选用样是指在石膏原料总的配方中，纳米碳酸钙选用的制备样品根据表1中列举的实施例和对比例进行选择；y2选用样是指在石膏原料总的配方中，硫酸钙ii型变体选用的制备样品根据表2中列举的实施例和对比例进行选择；而盐石膏选用根据常规的合成方法得到，主要成分为二水硫酸钙、硫酸钙、碳酸镁和黏土性杂质，其附着含水量不低于15％。其中，实施例12的石膏原料直接选用常用的α-半水石膏粉。对比例29的石膏原料亦采用α-半水石膏粉(用量与实施例12相同)，加入1％的预处理剂，加转晶剂(硫酸铝)溶于去离子水中后，倒入上述α型石膏样中，搅拌均匀，然后通过人工制成5cm左右大小的球状，放入蒸压釜内，在蒸压压力为0.17mpa、蒸压温度为120℃、时间为4h的条件下水热处理掺有转晶剂的磷石膏制得α-半水石膏，最后保持蒸压釜内温度不变在常压下继续对样品进行烘干，待试验结束后取出制得的α-半水石膏样品。另外，表3中，实施例12～27、对比例14～29总的石膏原料重量均相等。表3石膏铸造成型方法本发明提供的石膏铸造成型方法在还用到粘结剂，粘结剂为可再生胶乳粉、预糊化淀粉，其用量为石膏原料重量的1～4％，粘结剂能够在石膏原料混匀和成型过程中起到粘结的作用，为其水化处理做准备。转晶剂为硫酸铝，转晶剂的用量为石膏原料重量的1～4‰。其次，将成型的产品浸入去离子水中0.5～4s，更优选的为1～2s，能够使得成型产品表面迅速硬化而提升强度，阻止其在后期陈化过程中的崩解。将表3中各实施例对应的石膏原料进行石膏铸造成型，对于其成型过程中的对于成型过程中的各种影响因素，进行统计列入表4。其中，对比例30～34所用到的石膏原料与实施例20相同。表4成型产品性能评价1、抗压强度2h抗折强度和烘干抗压强度均按照jc/t2038—2010《α型高强石膏》方法进行测试。取本发明制备的石膏成型产品，测试，取平均值，记入表4中。2、抗崩解性①将上述实施例和对比例制备的成型产品，从去离子水中取出，吸干表面水分，在20℃，湿度于40％左右，保存28d，制成崩解试验试样。②记录试样初始重量后，于抗压实验机上，在各自的最大抗2h抗折强度的1.2倍压强下实施压强，进行抗崩解实验。③试验过程中，前30min每3min记录一组称量装置读数，30min每30min记录一次读数，5h后每1h记录一次数据，试验以崩解速率＜0.1％·min-1为结束标准。④崩解率无量纲参数，可按下式计算:at＝100％×(r0－rf)/r0，并记录崩解量趋于稳定的最小时间，即为崩解时间(h)。式中，at表示试样在时间t时的崩解量(％)，r0表示试验开始试样初始重量，rt表示试样在时间t时试样重量。由表4可知：1、实施例12采用本发明提供的干法混合，并快速经过水化处理，其得到的石膏样品的2h抗折强度和烘干抗压强度均高于对比例29，其得到的石膏样品的抗崩解效果亦优于对比例29。这说明本发明提供的干法混合和快速水化处理，能够得到高强度和优异抗崩解性能的石膏样品。2、进一步的，实施例13-17的石膏原料选用了纳米碳酸钙和硫酸钙ii型变体，其石膏样品强度和抗崩解性能均得到提升，这是由于纳米碳酸钙在其表面沉积有醋酸钙和硬脂酸钙的疏水表面，石膏成型后其产品表面提供一定的疏水能力，减少其吸水和凝固的时间。而硫酸钙ii型变体通过激活后，其凝固时间进一步降低，其水化处理过程中能够通过0.5～4s的处理后，在成型成品表面形成的一层凝固层，而后通过继续在水中陈化，能够使得其内部进一步凝固，提升其强度，故而，实施例13-17相对于实施例12能够获得更高强度的产品和抗崩解效果。进一步，如对比例30～34相对于实施例20的2h抗折强度和烘干抗压强度均存得显著降低的情形，尤其对比例30未经0.5～4s的水化处理其崩解量显著升高，崩解时间显著降低；这正说明采用纳米碳酸钙和硫酸钙ii型变体，能够通过快速的0.5～4s的水化处理，提升产品强度和抗崩解效果。3、实施例20分别相对于对比例19-22，其纳米碳酸钙和硫酸钙ii型变体的选用进行了限定，本发明的纳米碳酸钙的疏水表面的面积比例为60～75％，硫酸钙ii型变体在活化过程中采用的活化剂为水合硫酸铝镁钾、硅酸钠和水合硅酸铝镁的混合物，并且其比例限定为(5～10):(2～4):(1～2)，用量限定为硫酸钙ii型变体质量的1～3％，结果表明，实施例20的产品强度和抗崩解效果均优于对比例19-22。4、本发明还进一步对所选用的石膏原料进行了优化，添加了盐石膏，并进一步添加硅藻土、高铝矾土和玻璃纤维，由此，进一步提升产品的强度和抗崩解效果。(如实施例18-27，对比例14-18，及对比例23-28)。综上所述，本发明通过干法混合，快速水化处理，能够得到高强度的成型产品，而通过采用沉积有醋酸钙和硬脂酸改疏水表面的纳米碳酸钙和硫酸钙ii型变体作为石膏原料，能够进一步提升产品强度，并获得优异的抗崩解性能，使得整个石膏铸造成型过程简便易于产业化，获得的成型产品强度高，抗崩解性能高，能够应用于医疗保健品等领域，如能够用于制作保健枕头、坐垫、床垫和香薰产品。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
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的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。当前第1页12