一种高强度均匀多孔泡沫玻璃的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高强度均匀多孔泡沫玻璃的制备方法，属于环保材料技术领域。本发明专利技术采用微胶囊化技术制备一种闭孔微球材料，以酯类化合物为芯材，以热固性酚醛树脂为壁材，以阴离子表面活性剂的水溶液为分散体系，阴离子表面活性剂与酯类化合物在水溶液中形成乳化分散体系后，乳滴的外层为聚丙烯酸的阴离子端基，热固性酚醛树脂能够包覆在乳滴的外层形成包覆层，在固化剂六亚甲基四胺作用下，使热固性酚醛树脂不断发生原位聚合（胶联）反应，从而制备出低密度的泡沫玻璃；本发明专利技术提高了分散均匀性，从而改善气孔分布的均匀性，也有利于提高泡沫玻璃的抗压强度。

【技术实现步骤摘要】
一种高强度均匀多孔泡沫玻璃的制备方法
本专利技术涉及一种高强度均匀多孔泡沫玻璃的制备方法，属于环保材料

技术介绍
在工业化生产过程中，已产生大量粉煤灰、尾矿、燃料废渔、冶炼废渣、水处理污泥及工业粉尘等固体废猹，且其排放量正以每年约12亿吨的速度在递增。这些废澄大部分被堆放在露天渣场，或用于筑路、回填采空区等低价值层次方面，仅少部分被用于生产水泥、墙砖、硅酸盐砲块、加气混凝土等建筑材料，且引入的废澄种类和引入量都极有限（约30%）。大量粉煤灰等工业固体废物的堆存必然占用大量土地，产生废澄维护成本。在目前资源节约型社会的倡导下，我国正大力倡导开发各种节能技术和材料，其中建筑材料作为一种使用消耗量巨大的材料成为节能材料研究的一项重大课题。建筑用隔热保温泡沫玻璃材料的研制与应用已越来越受到世界各国的广泛重视。20世纪70年代后期，国外普遍重视建筑隔热保温材料的生产和应用，力求大幅度减少能源消耗，从而减少环境污染和温室效应，达到节能环保的目的。国外保温材料工业已经有很长的历史，建筑节能用保温材料占绝大多数，而新型保温材料也正在不断开发和涌现。同时，建筑用泡沬材料在爆炸或地震中因其具有相当含量的气孔结构，能够大幅吸收这些灾害中产生的巨大冲击波能量，从而减少其对人类及环境的损害。泡沫玻璃是指在各种矿物废渣中通过添加适量的发泡剂、助溶剂及各种改性添加剂等经混合形成均匀的配合料，然后放入到特定的模具中，经过预热、溶融、发泡、冷却等工艺制成的多孔玻璃材料。泡沫玻璃内部充满无数微小、均匀、连通或封闭的气孔，是一种均匀的气相和固相体系。气孔体积占材料总体积的50%-95%，气孔直径大小为0.5~5mm。泡沫玻璃具有密度低、闭气孔量较多、热膨胀系数低、导热系数小、热学性能稳定、不燃烧、工作温度范围宽、使用寿命长、不受虫害、耐腐烛性能强、易机械加工、施工方便等各种优点，是一种性能优越的隔热、吸音、防潮、防火的轻质建筑材料和装饰材料。目前泡沫玻璃的研究与生产已取得了很多成果，在很多领域实现了很广泛的使用，但仍存在以下几个问题:（1）目前广泛生产的泡沫玻璃大多釆用玻璃粉和粉煤灰等工业固体废渣作为主要原料，其中粉煤灰及其它工业矿渣的含量十分有限，目前在整个材料体系中其质量比例最高仅只能达到40%左右。因此目前的泡沫玻璃的生产制备技术严重限制了粉煤灰等工业矿渣的大量处理应用，开发出能够大规模利用固体废物来制备泡沫玻璃的技术成为目前新的研究热点和关注的方向。泡沫玻璃的制备生产作为一项工业化实际应用项目，需要严肃考虑其生产制备的经济成本和社会效益。目前泡沫玻璃的制备温度较高，对于能源消耗的负面影响不容忽视，不符合目前倡导的节能环保的社会要求。因而采用较低的烧结制备温度来生产泡沫玻璃是未来的一个重要方向。泡沫玻璃的密度及气孔率与机械强度是一对相互制约的性能，样品密度小，说明其气孔率高，气孔孔壁相应较薄，机械强度必然很低。目前难以出制备密度相对较小，而强度又能满足实际应用要求的泡沫玻璃样品，至今国内尚无报导制备成功的案例。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题：针对整个材料体系中粉煤灰及其它工业矿渣质量比例最高仅只能达到40%左右，含量十分有限，且目前难以出制备密度相对较小，而强度又能满足实际应用要求的泡沫玻璃的问题，提供了一种高强度均匀多孔泡沫玻璃的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：（1）在三口烧瓶中按体积比25∶2∶4依次加入水、正硅酸乙酯和聚丙烯酸，搅拌形成稳定的乳化分散体系，将乳化分散体系在水浴下缓慢加入热固性酚醛树脂，加入六亚甲基四胺固化剂，调节pH为2～3，水浴加热固化，过滤，得橙黄色微小悬浮颗粒，将悬浮颗粒加热，得闭孔微球材料；（2）将普通废弃玻璃用清水冲洗干净，自然晾干，用破碎机粉碎成直径1～2mm的颗粒，再球磨至中位粒径10～15μm，过100～200目不锈钢筛网，得废玻璃粉；（3）按质量比1∶2将废玻璃粉和质量分数为7%的聚乙烯醇溶液混合，得悬浮液，按重量份数计，分别称取100～120份的悬浮液、0.1～0.2份的碳酸钙、0.05～0.10份的硼酸、0.16～0.20份的消气剂、1～3份的凡士林、3～6份的闭孔微球材料，在悬浮液中加入消气剂、碳酸钙、硼酸和微球材料，混合均匀后，倒入均匀涂有凡士林的模具中，离心分离，收集下层沉淀并置于马弗炉中；（4）采用阶梯式升温方式进行烧结发泡，冷却后脱模，即制得高强度均匀多孔泡沫玻璃。步骤（1）所述的热固性酚醛树脂与乳化分散体系体积比为1:5。步骤（1）所述的固化剂与热固性酚醛树脂的体积比是1∶10。步骤（3）所述的碳酸钙大小为80～200目。步骤（4）所述的阶梯式升温条件为，以5℃/min的升温速率从室温升温至400～450℃，并保温30～40min，然后以10℃/min升温至750～800℃，再15℃/min升温至1200℃，并保温40min～60min。本专利技术与其他方法相比，有益技术效果是：（1）本专利技术采用微胶囊化技术制备一种闭孔微球材料，以酯类化合物为芯材，以热固性酚醛树脂为壁材，以阴离子表面活性剂的水溶液为分散体系，阴离子表面活性剂与酯类化合物在水溶液中形成乳化分散体系后，乳滴的外层为聚丙烯酸的阴离子端基，热固性酚醛树脂能够包覆在乳滴的外层形成包覆层，在固化剂六亚甲基四胺作用下，使热固性酚醛树脂不断发生原位聚合（交联）反应，经加热后固化成坚硬的微胶囊外壁，其囊芯是酯类化合物油滴，经缓慢加热挥发除去酯类化合物的囊芯后得到酚醛树脂闭孔微球，这种材料具有低密度、高强度等优点，所以本专利技术中采用酚醛树脂闭孔微球作为密度调节剂，从而制备出低密度的泡沫玻璃；（2）本专利技术通过离心沉积工艺和阶梯式的升温方式相结合，利用粒径与玻璃粉体相近的碳酸钙发泡剂，有利于提高分散均匀性，从而改善气孔分布的均匀性，也有利于提高泡沫玻璃的抗压强度。具体实施方式在三口烧瓶中按体积比25∶2∶4依次加入水、正硅酸乙酯和聚丙烯酸，以800～900r/min的速率搅拌，形成稳定的乳化分散体系，将乳化分散体系在80～90℃水浴下缓慢加入热固性酚醛树脂（树脂与水的体积比是1∶5），加入六亚甲基四胺固化剂（固化剂与树脂的体积比是1∶10），用6mol/L的HCl溶液调节pH为2～3，于90～94℃水浴中加热固化3～4h，过滤，得橙黄色微小悬浮颗粒，将悬浮颗粒在65～70℃下加热20～30min，即得闭孔微球材料；将普通废弃玻璃用清水冲洗干净，晒至干透，用破碎机粉碎成1～2mm的颗粒，再球磨至中位粒径10～15μm，过100～200目不锈钢筛网，得废玻璃粉，按质量比1∶2将废玻璃粉和质量分数为7%的聚乙烯醇溶液混合，得悬浮液，按重量份数计，分别称取100～120份的悬浮液、0.1～0.2份的碳酸钙（过筛数目为80～200目）、0.05～0.1份的硼酸、0.16～0.2份的消气剂、1～3份的凡士林、3～6份的闭孔微球材料，在悬浮液中加入消气剂、碳酸钙、硼酸和微球材料，混合均匀后，倒入均匀涂有凡士林的模具中，放入离心机于5000r/min转速下离心5～10min，取出并置于马弗炉中，采用阶梯式的升温方式进行烧结发泡，条件为：以5℃/min的升温速率从室温升温至400～450℃，并保温30～40mi本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度均匀多孔泡沫玻璃的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）在三口烧瓶中按体积比25∶2∶4依次加入水、正硅酸乙酯和聚丙烯酸，搅拌形成稳定的乳化分散体系，将乳化分散体系在水浴下缓慢加入热固性酚醛树脂，加入六亚甲基四胺固化剂，调节pH为2～3，水浴加热固化，过滤，得橙黄色微小悬浮颗粒，将悬浮颗粒加热，得闭孔微球材料；（2）将普通废弃玻璃用清水冲洗干净，自然晾干，用破碎机粉碎成直径1～2mm的颗粒，再球磨至中位粒径10～15μm，过100～200目不锈钢筛网，得废玻璃粉；（3）按质量比1∶2将废玻璃粉和质量分数为7%的聚乙烯醇溶液混合，得悬浮液，按重量份数计，分别称取100～120份的悬浮液、0.1～0.2份的碳酸钙、0.05～0.10份的硼酸、0.16～0.20份的消气剂、1～3份的凡士林、3～6份的闭孔微球材料，在悬浮液中加入消气剂、碳酸钙、硼酸和微球材料，混合均匀后，倒入均匀涂有凡士林的模具中，离心分离，收集下层沉淀并置于马弗炉中；（4）采用阶梯式升温方式进行烧结发泡，冷却后脱模，即制得高强度均匀多孔泡沫玻璃。

【技术特征摘要】
1.一种高强度均匀多孔泡沫玻璃的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）在三口烧瓶中按体积比25∶2∶4依次加入水、正硅酸乙酯和聚丙烯酸，搅拌形成稳定的乳化分散体系，将乳化分散体系在水浴下缓慢加入热固性酚醛树脂，加入六亚甲基四胺固化剂，调节pH为2～3，水浴加热固化，过滤，得橙黄色微小悬浮颗粒，将悬浮颗粒加热，得闭孔微球材料；（2）将普通废弃玻璃用清水冲洗干净，自然晾干，用破碎机粉碎成直径1～2mm的颗粒，再球磨至中位粒径10～15μm，过100～200目不锈钢筛网，得废玻璃粉；（3）按质量比1∶2将废玻璃粉和质量分数为7%的聚乙烯醇溶液混合，得悬浮液，按重量份数计，分别称取100～120份的悬浮液、0.1～0.2份的碳酸钙、0.05～0.10份的硼酸、0.16～0.20份的消气剂、1～3份的凡士林、3～6份的闭孔微球材料，在悬浮液中加入消气剂、碳酸钙、硼酸和微球材料，混合均匀后，倒入均匀涂有凡...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙祎，张桂芳，李静，
申请(专利权)人：孙祎，
类型：发明
国别省市：江苏,32