一种轻质石塑粘土及其制备方法与流程

1.本发明属于粘土材料加工制作技术领域。


背景技术：

2.超轻粘土类材料为水性泥，拉伸性能优异、无油腻感、无异味，色彩艳丽，色泽纯正，可像水彩那样随意的调颜色，不同色彩的泥放在一起经过混合可以变成第三种颜色，放置于空气中能自然风干，无需烤制。目前具有较好拉力的超轻粘土均使用硼酸或硼砂作为交联剂，从而改变聚乙烯醇基的凝胶特性。但硼酸或硼砂有较大的毒性，且会在体内沉积很难排出，对儿童的身体健康造成伤害。而无硼的超轻粘土几乎无任何拉力，体验感较差。而超轻粘土风干后变轻，有强烈的塑料感。
3.软陶泥，也叫做烧烤粘土，它的主要材质为聚氯乙烯，它具有良好的柔韧性和延展性，可以捏出精致细腻的造型。但软陶泥成型固化需要高温烤制，且材料比较硬，制作较吃力。
4.由矿物原料与胶剂经偶联制得的石塑粘土材料未见相关文献的公开。


技术实现要素：

5.本发明目的在于提供一种轻质石塑粘土，同时提供其相应的制备方法是本发明的另一发明目的。
6.基于上述目的，本发明采取以下技术方案：
7.一种轻质石塑粘土，由以下重量份的原料制成：贝壳粉35-55份、石膏粉8-18份、煅烧高岭土6-18份、木质素纤维10-20份、水4-18份、聚醋酸乙烯乳液1-10份、桃胶1-7份、保湿剂1-10份、偶联剂0.1-1.5份、防腐剂0.1-1.5份。
8.一种轻质石塑粘土，由以下重量份的原料制成：贝壳粉40-50份、石膏粉10-15份、煅烧高岭土8-15份、木质素纤维12-18份、水5-15份、聚醋酸乙烯乳液2-8份、桃胶2-5份、保湿剂2-8份、偶联剂0.2-1份、防腐剂0.2-1份。
9.一种轻质石塑粘土，由以下重量份的原料制成：贝壳粉41份、石膏粉15份、煅烧高岭土9份、木质素纤维11份、水12份、聚醋酸乙烯乳液6份、桃胶3份、保湿剂2份、偶联剂0.5份、防腐剂0.5份。
10.所述保湿剂为甘油，偶联剂为硅烷偶联剂kh570，防腐剂为苯氧乙醇，贝壳粉为纳米级贝壳粉。
11.制备轻质石塑粘土的方法，包括以下步骤：
12.先将聚醋酸乙烯乳液、桃胶、水、保湿剂混合后，加入贝壳粉、石膏粉、煅烧高岭土、木质素纤维，混合，再依次加入偶联剂、防腐剂，混合，放料即可。
13.煅烧高岭土的制备方法：将高岭土置于耐高温器皿中，加入一定量的氯化铵颗粒，混合，升温煅烧、冷却，即得煅烧高岭土。
14.高岭土与氯化铵颗粒的质量比为10:1。
15.升温煅烧方法：将装有高岭土和氯化铵颗粒的耐高温器皿置于马弗炉中加热，设定升温速率2℃/min，升温至380-420℃，放气后，关闭马弗炉炉门，以升温速率3℃/min继续升温至530-570℃，保温1-2h。
16.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
17.1)本发明中，贝壳粉、石膏粉、煅烧高岭土、木质素纤维为填充材料，贝壳粉为主要填充物，它与胶剂结合使粘土产品不粘手，且具有较好的顺滑性；石膏粉除具有填充作用外，还能够增加粘土产品的可塑性，使产品风干速度加快；高岭土具有一定的晶型结构和有序度，活性不强，经过高温煅烧后，高岭土晶型得到一定程度的破坏，得到的煅烧高岭土，具有较高的反应活性，使石塑粘土具有较好的柔和度，且它的加入使其他填充物与胶剂在偶联剂的作用下更易发生结合，使产品更紧实，更易塑形；木质素纤维是一种天然填充物，它与其它填料成分一起，起到骨架作用，且它的骨架能力更强，使产品不易坍塌，且使成品风干后不易开裂，木质素纤维质地轻盈，作为填料能够使产品达到轻质的效果；聚醋酸乙烯乳液和桃胶二者协同起到粘接作用，它主要是使填充物在胶液的作用下实现聚合，并有一定的延展性和拉伸度；保湿剂为甘油，它能使产品更柔顺且具有一定湿度，不易变干发脆；偶联剂为硅烷偶联剂kh570，它的主要作用是使无机填料和有机物相互结合，在本发明中它是填料与胶剂聚醋酸乙烯聚合乳液以及桃胶结合的媒介；少量防腐剂的加入，使产品具有更好的保质。
18.2)本发明的石塑粘土质感柔韧、具有良好的塑形性，可反复加工，能细致刻画所有细节，无需烤制，自然风干即可，固化后可打磨，成品质感高级，上色后具有陶瓷一般的感觉。
具体实施方式
19.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明的技术方案进行详细描述，但下述实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
20.实施例1
21.一种轻质石塑粘土，由以下重量份的原料制成：纳米级贝壳粉41份、石膏粉15份、煅烧高岭土9份、木质素纤维11份、水12份、聚醋酸乙烯乳液6份、桃胶3份、甘油2份、硅烷偶联剂kh570 0.5份、苯氧乙醇0.5份。
22.制备轻质石塑粘土的方法，包括以下步骤：
23.1)煅烧高岭土的制备：将高岭土置于耐高温器皿中，加入高岭土质量的10％的氯化铵颗粒，混合均匀，将装有高岭土和氯化铵颗粒的耐高温器皿置于马弗炉中加热，设定升温速率2℃/min，程序升温至400℃，放气至很少或无烟为止，关闭马弗炉炉门，以升温速率3℃/min继续升温至550℃，保温1，冷却，即得煅烧高岭土；
24.2)先将聚醋酸乙烯乳液、桃胶、水、保湿剂加入搅拌分散机中，搅拌混合后，加入贝壳粉、石膏粉、煅烧高岭土、木质素纤维，搅拌混合均匀，再加入偶联剂，搅拌1h，加入防腐剂，搅拌混合均匀，放料即可。
25.实施例2
26.一种轻质石塑粘土，由以下重量份的原料制成：纳米级贝壳粉42份、石膏粉10份、煅烧高岭土8份、木质素纤维14份、水12份、聚醋酸乙烯乳液6份、桃胶3份、甘油4份、硅烷偶联剂kh570 0.4份、苯氧乙醇0.6份。
27.本实施例的制备方法参照实施例1。
28.实施例3
29.一种轻质石塑粘土，由以下重量份的原料制成：纳米级贝壳粉40份、石膏粉10份、煅烧高岭土11份、木质素纤维16份、水9份、聚醋酸乙烯乳液6份、桃胶5份、甘油2份、硅烷偶联剂kh570 0.6份、苯氧乙醇0.4份。
30.本实施例的制备方法参照实施例1。
31.实施例4
32.一种轻质石塑粘土，由以下重量份的原料制成：纳米级贝壳粉55份、石膏粉18份、煅烧高岭土6份、木质素纤维20份、水18份、聚醋酸乙烯乳液10份、桃胶1份、甘油8份、硅烷偶联剂kh570 1.5份、苯氧乙醇0.1份。
33.本实施例的制备方法参照实施例1。
34.实施例5
35.一种轻质石塑粘土，由以下重量份的原料制成：纳米级贝壳粉35份、石膏粉8份、煅烧高岭土16份、木质素纤维10份、水4份、聚醋酸乙烯乳液2份、桃胶6份、甘油1份、硅烷偶联剂kh570 0.2份、苯氧乙醇1.5份。
36.本实施例的制备方法参照实施例1。
37.实施例6
38.一种轻质石塑粘土，由以下重量份的原料制成：纳米级贝壳粉50份、石膏粉12份、煅烧高岭土15份、木质素纤维12份、水15份、聚醋酸乙烯乳液8份、桃胶2份、甘油8份、硅烷偶联剂kh570 1份、苯氧乙醇1份。
39.本实施例的制备方法参照实施例1。
40.实施例7性能检测
41.对实施例1-6制得的粘土样品的收缩率、干燥速度、高低温性能、抗摔性能等进行测试，具体测试方法如下。
42.收缩率：指体积收缩率，称取一定量粘土样品，装入磨具中，进行压实成型，将粘土样品脱模，用游标卡尺测量其尺寸，制备好的粘土试样在25℃下，放置4h，然后在105℃下烘干4h，冷却，用游标卡尺测量其尺寸，并记录测量结果。磨具形状为正方体形，需记录湿基长宽高与干基长宽高，根据公式宽高与干基长宽高，根据公式
43.干燥速度：粘土类产品作品越小，干燥速度越快，我们定义的干燥速度是在相同尺寸下测定，用快速水分测定仪取完全干燥的粘土样品，记录其水分。将待测粘土产品置于直径5cm球形磨具中，脱模，室温放置24h后，用中空玻璃圆柱沿一点向里取出圆柱形样品，用游标卡尺记录取样点深度，用快速水分测定仪测定取样水分，当水分不高于完全干燥粘土样品水分1％，判定为干燥。记录干燥深度。
44.高低温性能：
45.高温测试：将粘土样品密封好，55℃下放置7天，冷却至室温，与正常样品对比，粘
土样品无明显变粘变软或变硬现象为达标。
46.低温测试：将样品密封好，于-15℃下放置7天，恢复至常温，与正常样品对比，粘土无明显硬化现象为达标。
47.抗摔性能：取50g粘土样品揉成球状，放置完全干燥状态，与1m高度做自由落体运动，落于地面后，样品无明显开裂变形为达标。
48.坍塌性能：取50g粘土样品揉成球状，自然放置于光滑水平面20min后，用游标卡尺测量样品跟光滑水平面接触处平面直径，直径《1cm为达标。
49.测试结果如下表1所示。
50.表1实施例1-6制得的粘土样品的性能测试结果
[0051][0052]
实施例1-6制得的粘土样品的使用性能，质感柔韧、塑形性好，自然风干即可，固化后可打磨；成品质感高级，上色后具有陶瓷感。
[0053]
注：上述性能除特别要求外，其余均在25℃室温条件下测定。上述高低温性能、抗摔性能以及坍塌性能均参照超轻粘土测试方法。
[0054]
由表1可知，本发明的石塑粘土质感柔韧、具有良好的塑形性，可反复加工，能细致刻画所有细节，无需烤制，自然风干即可，固化后可打磨；成品质感高级，上色后具有陶瓷一般的感觉。
[0055]
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求书的保护范围为准。