“泥人张”泥塑快速无裂硬化成型研究

论文摘要

本文针对“泥人张”泥塑现有干燥过程中存在的干燥速度较慢、变形等问题,从改进胶泥成分配比和改善原有干燥流程两个方面研究胶泥快速无裂干燥的新技术,对“泥人张”泥塑原有干燥工艺进行优化。在不改变泥料成分的基础上,向胶泥中添加MgO和NH4H2PO4两种混合粉末（MPC）作为凝水成分,对添加MPC成分前后干燥时间、收缩率、组织形貌和抗弯强度等性能进行了对比研究。澄清了MPC成分加快胶泥硬化的作用机理。探讨了采用真空干燥对胶泥干燥时间和性能的影响。结果表明:添加MPC成分能够加快胶泥的硬化,并且不添加新的成分。添加1～2%MPC胶泥的初凝时间较为适合泥塑的捏制并且收缩率较低。添加MPC还可以有效的改善胶泥中的孔径分布,随着MPC掺量的增加总孔体积有降低的趋势。添加1～2%MPC的胶泥抗弯强度与原始胶泥相差不多,而当掺量大于3%时,胶泥的抗弯强度降低了约30%。添加MPC后,在胶泥的基体上首先附着一定量的MgO颗粒,而后MgO水化形成Mg2+离子及少量的Mg（OH）2,Mg2+离子与周围的H2O形成Mg的水合物,附着在胶泥的基体上,随后NH4H2PO4电离出的NH4+和PO43-离子结合形成NH4MgPO4·6H2O分子。多个NH4MgPO4·6H2O分子相互靠近,通过氢键结合成网络结构,在胶泥的基体上继续长大并连结,逐渐充满原始胶泥的组织孔隙,固化了胶泥中的游离水,达到快速硬化的目的。采用真空干燥使胶泥的干燥时间大大降低,而且不影响胶泥的捏制过程。胶泥的抗弯强度比原始胶泥有了较大提高。同时细化胶泥的孔径大小,降低胶泥总孔体积。胶泥的收缩率随真空度的提高呈减小趋势。并且胶泥的各向收缩较为一致,翘曲现象不明显。此外,根据胶泥的干燥特性,自行设计了一台仪器,用来快速测量胶泥的干燥时间。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 引言
• 1.1.1 彩塑“泥人张”的发展简史及背景
• 1.1.2 彩塑“泥人张”的研究意义
• 1.1.3 小结
• 1.2 磷酸盐水泥的发展概况
• 1.2.1 磷酸盐水泥的发展简史
• 1.2.2 磷酸盐水泥的制备
• 1.2.3 磷酸盐骨水泥的发展简介
• 1.3 磷酸镁水泥发展历史及概况
• 1.3.1 磷酸镁水泥的发展简史
• 1.3.2 磷酸镁水泥的制备
• 1.3.3 磷酸镁水泥的水化机理
• 1.3.4 磷酸镁水泥的水化产物
• 1.4 影响磷酸镁水泥凝结时间的因素
• 1.4.1 氧化镁活性对磷酸镁水泥凝结时间的影响
• 1.4.2 缓凝剂掺量对磷酸镁水泥凝结时间的影响
• 1.4.3 环境温度及试件大小对磷酸镁水泥凝结时间的影响
• 1.5 影响磷酸镁水泥强度的因素
• 1.5.1 磷酸盐/氧化镁比值对磷酸镁水泥强度的影响
• 1.5.2 缓凝剂掺量对磷酸镁水泥强度的影响
• 1.5.3 氧化镁细度对磷酸镁水泥强度的影响
• 1.5.4 水灰比（W/C）对磷酸镁水泥强度的影响
• 1.5.5 粉煤灰掺量对磷酸镁水泥强度的影响
• 1.5.6 钢纤维掺量对磷酸镁水泥强度的影响
• 1.5.7 环境对磷酸镁水泥强度的影响
• 1.6 环境、温湿度对水泥干燥收缩的影响
• 1.7 真空干燥的研究进展
• 1.7.1 真空干燥原理
• 1.7.2 真空干燥的特性
• 1.7.3 真空干燥的过程
• 1.7.4 影响真空干燥时间的主要因素
• 1.8 本文研究思路和内容
• 1.8.1 研究思路
• 1.8.2 研究内容
• 第二章 不同含量MPC凝胶组分对胶泥性能的影响
• 2.1 引言
• 2.2 试验材料及设备
• 2.2.1 试验原材料
• 2.2.2 试验设备及器具
• 2.3 研究方案
• 2.3.1 药品配合比及样品制备
• 2.3.2 干燥速度的测量
• 2.3.3 胶泥凝结时间的测量
• 2.3.4 胶泥力学性能的测量
• 2.3.5 胶泥体积收缩率的测量
• 2.3.6 孔结构分析
• 2.3.7 添加MPC成分对胶泥成分的影响分析
• 2.4 试验结果及分析
• 2.4.1 添加MPC组分后的胶泥干燥速率的分析
• 2.4.2 胶泥凝结时间的比较
• 2.4.3 添加MPC凝胶成分前后胶泥的力学性能
• 2.4.4 添加MPC凝胶成分前后胶泥的体积收缩率
• 2.4.5 添加MPC凝胶成分前后胶泥的孔径及比表面分析
• 2.4.6 添加MPC成分前后对胶泥成分的影响分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 添加MPC凝胶组分胶泥水化机理的研究
• 3.1 前言
• 3.2 试验材料及设备
• 3.2.1 试验材料
• 3.2.2 试验设备及器具
• 3.3 研究方法
• 4H₂PO₄的溶解(Mg²⁺，PO₄^3-，pH)'>3.3.1 MgO和NH₄H₂PO₄的溶解(Mg²⁺，PO₄^3-，pH)
• 3.3.2 水化产物分析
• 3.3.3 胶泥微观形貌
• 3.3.4 热重—差热分析
• 3.4 试验结果及分析
• 3.4.1 添加MPC凝胶成分前后胶泥酸碱度的变化
• 2+离子浓度的变化'>3.4.2 添加MPC凝胶成分前后胶泥Mg²⁺离子浓度的变化
• 4^3-离子浓度的变化'>3.4.3 添加MPC凝胶成分前后胶泥PO₄^3-离子浓度的变化
• 3.4.4 添加MPC成分前后胶泥水化产物物相分析及结果
• 3.4.5 胶泥形貌分析结果
• 3.4.6 热分析
• 3.4.7 微观变化对胶泥性能的影响
• 3.5 本章小结
• 第四章 真空干燥工艺对胶泥干燥时间及性能的影响
• 4.1 前言
• 4.2 试验材料及设备
• 4.2.1 试验材料
• 4.2.2 试验设备及器具
• 4.3 研究方法
• 4.3.1 湿胶泥试样的制备
• 4.3.2 不同真空度条件下胶泥干燥时间的测量
• 4.3.3 不同真空度条件下胶泥弯曲强度的测量
• 4.3.4 不同真空度条件下胶泥孔隙率及孔径分布的测量
• 4.3.5 不同真空度条件下胶泥体积收缩率的测量
• 4.3.6 表面形貌分析
• 4.4 试验结果及分析
• 4.4.1 真空度对胶泥干燥时间的影响
• 4.4.2 真空度对胶泥弯曲强度的影响
• 4.4.3 真空度对胶泥孔隙率及孔径分布的影响
• 4.4.4 真空度对胶泥体积收缩率的影响
• 4.4.5 表面形貌分析
• 4.4.6 真空干燥对胶泥成分的影响分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 全文总结
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢