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针对石膏模具强度小、易损坏的特点,以甲基烯基聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚(APEP).甲基丙烯磺酸钠(SMS)、N-羟甲基丙烯酰胺(N-MAM)、丙烯酸甲酯(MA)、丙烯酸(AA)为反应单体,合成了含有不同亲水性基团的四种大分子(PC-1、PC-2、 PC-3、PC-4):并将这四种大分子以及聚乙二醇、氯醋共聚物、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺分别或复配添加到模具石膏中。通过考察上述大分子分别对α、β半水石膏的抗折、抗压强度以及吸水率的影响来研究其构效关系；最后对β半水石膏水化过程中大分子(PC-3、PC-4、PEG、PVA)作用机制进行了初探。得到的主要结论如下：1.在石膏可铸模的前提条件下,随着水膏比的增大,眠β半水石膏(α,β-H)的机械强度均逐渐减小,而相应的吸水率都增大,并且α、β半水石膏(α,β-H)很难有相同的可工作水膏比区间。水膏比过小或过大都不利于石膏模具的制作,β半水石膏的最佳水膏比范围为0.675-0.725,α半水石膏最佳的水膏比为0.55左右。通过研究不同水膏比下不同比例的α、β混合石膏的性能,最终确定了α、β石膏的最佳质量混合比：α-H:β-H=6:4。在低水膏比下随着α石膏混合比例增大,其吸水率也相应的增大,而在高水膏比(W/C=0.7)下,吸水率变化不大。2.以大分子合成体系中的双键残留率为参考指标表征聚合反应的程度,筛选出最佳的合成条件：引发剂为过硫酸铵,反应温度为80℃,反应时间为8h,最后升温至90℃老化1小时。在单体组成的单因素实验基础上,设计正交试验,以获得聚羧酸大分子最佳的合成配方：nAA:nMA:nSMS:nAPEP=0:10:15:8,WAPS=0.6%。3.在正交实验的基础上,通过调整分子结构中主要基团的比例,合成了四种不同结构的磺酸盐型聚羧酸大分子(PC-1、PC-2、PC-3、PC-4),并研究了四种大分子对模具石膏性能的影响。结果表明S032-基团可作为一种促凝剂,与-COO-基团存在竞争吸附,含有-COO-基团的大分子PC-1、PC-2、PC-3具有一定的缓凝效果,降低了石膏模具的机械强度。相应的不含-COO-基团的大分子PC-4能够在保证石膏试件吸水率基本不变的情况下,提高石膏试件的强度,且其最优掺量为0.1%。与空白样相比,在最优掺量下石膏试件的抗折、抗压强度均提高了9%,吸水率下降了0.5%。4.不同结构的大分子对α、β半水石膏(α,β-H)性能影响的结果表明,亲水性强的聚乙二醇、聚乙烯醇能够在维持或提高石膏试件的吸水率的同时,提高石膏试件的机械强度,而亲水性较差的聚丙烯酰胺、氯醋共聚树脂则降低了石膏的机械强度,这与大分子的溶解度及其水溶液的粘度存在一定的关系。5.PC-4与PC-3复配并没有起到协同的效果,随着PC-3复配比例的增大,石膏模具的强度逐渐减小；PC-4与PEG复配效果均比单纯的PC-4或PEG效果好,最佳的复配比例为1：1；单纯的PVA比PC-4与PVA复配的效果好,这表明PC-4在一定程度上消弱了PVA的作用。6.大分子PC-3能够有效地缓解β半水石膏的水化过程,而大分子PC-4、PEG、PVA对其水化过程影响不大。相比于空白样,大分子PC-4、PEG、PVA在掺量小于0.2%的范围内,能够在一定程度上提高石膏模具的抗折强度,而PC-3在高掺量(0.3%)下使石膏模具的抗折、抗压强度分别降低了17%、35%。扫描电镜图表明PC-3在低掺量(0.02%)下所形成的晶体形貌为规整的柱状,在高掺量(0.2%)下则为易剥落的颗粒状；而掺有PEG或PC-4的石膏晶体形貌亦为规整的柱状,这与强度实验的结果是一致的。另外对掺有大分子的石膏进行XRD分析测试,结果表明PC-3延缓了β半水石膏的水化进程。