硅藻土質(zhì)注漿產(chǎn)品的研究

周 瑞

（江蘇省陶瓷研究所有限公司，宜興214221）

1 前言

2 實(shí)驗(yàn)過程

硅藻土是一種硅質(zhì)巖石，主要分布在中國、美國、日本、丹麥、法國、羅馬尼亞等國，是一種生物成因的硅質(zhì)沉積巖，它主要由古代硅藻的遺骸所組成，其化學(xué)成分以SiO2為主。硅藻土具有細(xì)膩、松散、質(zhì)輕、多孔、吸著力和滲透性強(qiáng)、顆粒細(xì)小等特點(diǎn)。因硅藻土有諸多有利特點(diǎn)，所以硅藻土用途也較廣泛。

本公司生產(chǎn)目前主要以傳統(tǒng)陶瓷為主，日用餐具、砂鍋和部分花盆為主體，隨著市場的變化，傳統(tǒng)陶瓷已經(jīng)很難適應(yīng)市場的需要，同時(shí)根據(jù)市場的反應(yīng)和部分客戶的需求，這就需要新的產(chǎn)品來填充市場，受前期本公司做的踏腳磚啟發(fā)，本研究主要研究利用硅藻土，制備出適用于生產(chǎn)注漿料吸水率大于30%高吸水的注漿產(chǎn)品，如牙刷筒、肥皂盒等一些具有高吸水率的產(chǎn)品用于日常生活，本項(xiàng)目產(chǎn)品的研制開發(fā)，將為公司填補(bǔ)一項(xiàng)技術(shù)空白，還可以給公司增加一個(gè)新的產(chǎn)品品種。

2.1 坯用原料

根據(jù)坯體燒成溫度和性能要求，選用礦物原料和化工原料兩大類，礦物原料主要有馬跡泥、長石，石英、蘇州土、木節(jié)土、硅藻土等，化工原料有碳酸鈣、碳酸鋇等。坯用原料化學(xué)成分見表1。

2.2 坯料制備及主要工藝參數(shù)

以現(xiàn)有的注漿產(chǎn)品配方為參考基礎(chǔ)，初步擬定配方，通過添加電解質(zhì)來改善泥漿的性能。工藝參數(shù)見表2。

添加的電解質(zhì)主要是水玻璃和碳酸鈉，碳酸鈉可以獲得水分疏散快的泥漿，因而使成形速度得以加快，但坯體的強(qiáng)度較低。用水玻璃則可增加泥漿的流動(dòng)性同時(shí)可以得到致密度較高，強(qiáng)度大的坯體，所以混合使用效果比較好。

表2 工藝參數(shù)

表1 坯用原料化學(xué)成分（wt%）

表3 料配方（wt%）

表4 硅藻土加入量等對材料性能的影響

2.3 成形方法

采用注漿成形，首先用海綿擦干凈牙刷插和肥皂盒石膏模型表面，避免灰塵等雜質(zhì)帶入模型內(nèi)，將球磨好的漿料倒入模具中等待15分鐘，由于石膏模的吸水作用在模型內(nèi)表面會(huì)形成薄薄的泥層，一般厚度控制在5毫米左右，然后倒出多余的漿料，等待60分鐘后進(jìn)行脫模，脫模后放置平整的地方進(jìn)行干燥即可。

2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

確定配方見表3。材料性能指標(biāo)測試：吸水率31%,抗折強(qiáng)度 8MPa。

3 討論與分析

3.1 硅藻土加入量對注漿產(chǎn)品性能的影響

具體試驗(yàn)中：硅藻土的使用比例分別為5%、15%、25%、35%、45%、55%，采用注漿制備工藝制成樣品，測試其抗折強(qiáng)度、吸水率。硅藻土加入量等對材料性能的影響見表4。

由表4可以看出，樣品從1→4，隨著樣品中硅藻土含量的增加，材料的吸水率升高,抗折強(qiáng)度降低。分析其原因：隨著材料中硅藻土使用比例的升高，材料中微孔增多，材料體積密度降低，材料的吸水率提高，而材料的強(qiáng)度下降。

樣品從5→6，隨著硅藻土含量的增加，材料的吸水率降低。分析其原因：由于硅藻土中含有較多的低熔性雜質(zhì)，隨著材料中硅藻土比例的提高，低熔物含量增加，導(dǎo)致材料的收縮明顯提高，硅藻土增加帶來的孔體積的增加被材料的燒成收縮所消耗，材料的體積密度也同時(shí)提高，材料的吸水率降低，材料的強(qiáng)度上升。

表5 粘土加入量對材料性能的影響

表6 燒成溫度對材料性能的影響

考慮到泥漿的性能，硅藻土含量過多，泥漿的觸變性太大,不利于回漿，最終確定硅藻土的加入量在15%～25%比較合適，材料的吸水率和抗折強(qiáng)度達(dá)到要求。

3.2 粘土加入量等對材料性能的影響

具體試驗(yàn)中：粘土（蘇州土2號(hào)機(jī)選）的使用比例分別為5%、15%、20%、25%、30%；采用相同的制備工藝制成樣品，測試其抗折強(qiáng)度及吸水率，粘土加入量對材料性能的影響見表5。

從表中可以看出，隨著樣品中粘土含量的增加，材料的抗折強(qiáng)度升高,吸水率降低。分析其原因：隨著材料中粘土使用比例的升高，材料中氧化鋁含量增多，材料中形成的莫來石相增加，材料的強(qiáng)度提高；氧化鋁含量增多導(dǎo)致材料的體積密度的增加，導(dǎo)致材料的吸水率降低。

綜合考慮，黏土的加入量在15%左右比較合適，材料的強(qiáng)度和吸水率和泥漿的性能都符合需求。

3.3 燒成溫度對材料性能的影響

同一個(gè)配方，樣品不同燒成溫度對材料性能的影響見表6。

從表6可以看出，隨著溫度的升高，抗折增加，吸水率降低。分析原因：隨著燒成溫度的提高，坯體中的液相量逐漸增加，液相量的粘度不斷降低，氣孔被熔體逐漸填充，坯體發(fā)生劇烈的收縮。隨著高溫液相逐漸填充空隙，氣孔率明顯降低，坯體開始致密化，坯體的抗折強(qiáng)度也逐漸提高。

隨著溫度的升高，液相的形成和體積收縮而使氣孔率逐漸的降低，材料致密度 變高，氣孔少，吸水的空隙就相對的少，吸水率就降低。

3.4 泥漿的性能對產(chǎn)品的影響

泥漿要具有好的流動(dòng)性，保證成形時(shí)泥漿可以充滿模型的各個(gè)部位，控漿后得到的坯體表面平滑光潔，并且可以避免或者減少注件氣泡，缺泥等缺陷。同時(shí)要有合適的觸變性。觸變性太大，坯體脫模后稍微震動(dòng)就會(huì)變形和軟塌。觸變性太小，模內(nèi)難以形成一定厚度的坯體，脫模也困難。泥漿要具有一定的滲透性，從而加快泥漿中水分向模型中的擴(kuò)散，提高成形的速度，滲透性太差，會(huì)延長成坯時(shí)間，容易粘模，脫模困難。

4 結(jié)論

通過電解質(zhì)的加入，利用注漿成形的方式，硅藻土的含量在15%～25%之間，可以制備出含水率大于30%，抗折強(qiáng)度大于6MPa的牙刷插等日用陶瓷產(chǎn)品。