一种莫来石多晶纤维增强泡沫玻璃制造技术

本发明专利技术公开了一种莫来石多晶纤维增强泡沫玻璃，其原料组成及其质量百分比为：54～63%SiO2，4～6%Al2O3，12～18%B2O3，12～20%Na2O，4～6%K2O；在此基础上，外加质量百分比为0.5～5.5%发泡剂，2～6%莫来石多晶纤维，0.5～2%稳泡剂；所述发泡剂为糊精，石墨或者碳酸钙；所述稳泡剂为Na2HPO4或者K3PO4。本发明专利技术采用粉末熔烧法制备泡沫玻璃，于850℃空气气氛中烧制。本发明专利技术具有较高的机械强度和抗压、抗弯强度，体积密度小，可以广泛用于作为绿色环保、性能稳定的水上景观浮质载体、墙体建筑的保温防潮等多种领域。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种莫来石多晶纤维增强泡沫玻璃，其原料组成及其质量百分比为：54～63%SiO2，4～6%Al2O3，12～18%B2O3，12～20%Na2O，4～6%K2O；在此基础上，外加质量百分比为0.5～5.5%发泡剂，2～6%莫来石多晶纤维，0.5～2%稳泡剂；所述发泡剂为糊精，石墨或者碳酸钙；所述稳泡剂为Na2HPO4或者K3PO4。本专利技术采用粉末熔烧法制备泡沫玻璃，于850℃空气气氛中烧制。本专利技术具有较高的机械强度和抗压、抗弯强度，体积密度小，可以广泛用于作为绿色环保、性能稳定的水上景观浮质载体、墙体建筑的保温防潮等多种领域。【专利说明】一种莫来石多晶纤维增强泡沬玻璃
本专利技术是关于一种无机非金属材料，尤其涉及一种莫来石多晶纤维增强泡沫玻璃材料及其制备方法。
技术介绍
泡沫玻璃是现今市场上应用较广的一种无机非金属材料，它具有较低的热传导率和热膨胀系数，具有较好的吸波特性，防潮和防腐蚀性能。采用工业料制备泡沫玻璃时，主要成分为工业S12,硼酸和纯碱等，生产成本不高，其制品重量轻容易定型，性能稳定，绿色无毒，是一种很有应用前景的环保材料。 目前市面上生产泡沫玻璃的原料大多是碎玻璃和工业废渣，但是这些原料化学成分不稳定，含杂质较多，不利于控制泡沫玻璃的各项性能指标。采用废玻璃作原料制备的泡沫玻璃体积密度较大，机械强度普遍不高，杂质种类与含量不能准确控制，不利于保护环境，而采用粉煤灰或其他矿物制备的泡沫玻璃气孔结构不理想，同时配方的稳定性和可靠性也不高，不适于大批量工业化生产。上述缺点导致泡沫玻璃产品大多力学性能不高，质脆易碎，韧性很低，不能满足一些特殊环境的应用要求。因此为了拓宽泡沫玻璃的应用范围，需要对其进行相关性能的提高与改善以充分发挥其优势。 在近几年科研工作者已经对如何提高泡沫玻璃材料的性能做了大量的研究。采用高硅硼硅酸盐玻璃配合料(S12含量为88%)制备的泡沫玻璃，发泡温度高达1450°C。但就工业生产而言，此温度过高。采用钠钙硅废玻璃料与高硅玻璃纤维复合的制备方法时，所得制品的体积密度明显较大，而制品的强度不高，这限制了其作为轻质墙体等材料方面的应用。而通过成分设计，改用莫来石多晶纤维来作为增强增韧的添加剂，在提高泡沫玻璃强度，降低泡沫玻璃的熔融软化温度的同时，减少制备工艺复杂度，节约制备成本是实现莫来石多晶纤维增强泡沫玻璃体系工业化大规模生产的重要影响因素。
技术实现思路
本专利技术的目的，是研制一种体积密度低、机械强度较高、热膨胀系数低、热传导率低、闭口气孔率较大、化学稳定性较好的无机泡沫玻璃材料及其制备方法，以便使泡沫玻璃材料的性能更加优越。 本专利技术通过如下技术方案予以实现。 —种莫来石多晶纤维增强泡沫玻璃，其原料组成及其质量百分比为:54~63%Si02,4~6%A1203，12~18%B203，12~20%Na20，4~6%K20 ;在此基础上，外加质量百分比为0.5~5.5%发泡剂，2~6%莫来石多晶纤维，0.5~2%稳泡剂； 所述发泡剂为糊精，石墨或者碳酸钙； 所述稳泡剂为Na2HPO4或者K3PO4 ； 该莫来石多晶纤维增强泡沫玻璃的制备方法，具有如下步骤: (1)按照原料组成及其质量百分比为:54~63%Si02，4~6%A1203，12~18%B203，12~20%Na20，4~6%K20 ;在此基础上，外加质量百分比为0.5~5.5%发泡剂，2~6%莫来石多晶纤维，0.5~2%稳泡剂进行配料；所述发泡剂为糊精，石墨或者碳酸钙；所述稳泡剂为Na2HPO4或者K3PO4 ;球磨5小时，过160目筛; (2)将步骤(1)的粉料填充于石墨坩锅中，切忌装料过满，在振动台上振动成型； (3)将步骤(2)成型后的石墨坩埚送入电阻炉内，于850°C空气气氛中烧制。 所述莫来石纤维的长度为10 — 30mm，长径比为100— 300。 所述发泡剂糊精，石墨或者碳酸钙的粒度为150~250目。 所述步骤(3)的温度制度为:400°C以下升温速率为3°C /min ;400°C时保温30min ；4000CIlJ 750°C，升温速率为 4°C /min ;750°C到 850°C，升温速率为 2°C /min ；850°C保温30min ;然后，降温至600°C退火30min后随炉自然冷却。 该泡沫玻璃的体积密度低于0.5g/cm3，抗压强度达到3.59Mpa，热膨胀系数低于11Χ10-6/。。。 本专利技术的有益效果为:由于采用了无机材料制备低密度的莫来石多晶纤维增强泡沫玻璃，所以该泡沫玻璃具有较高的机械强度，与同类泡沫玻璃产品相比较，其抗压、抗弯强度能耐较大的冲击力和重力的作用；与此同时，体积密度小的特点使其可以广泛用于水上人工景观浮质载体，墙体建筑保温防潮等多种领域，本专利技术具有较大市场前景。 【具体实施方式】 本专利技术采用粉末熔烧法制备泡沫玻璃，通过配方设计，提供一种高机械强度，低热膨胀系数的莫来石多晶纤维增强泡沫玻璃材料。为了获得较好的低温熔融性与较高的制品强度，选用了硼硅酸盐玻璃作基础玻璃体系，向基础配合料中添加莫来石多晶纤维和发泡剂、稳泡剂，当配合料被加热到开始熔融软化，粘度降低时，发泡剂恰好开始反应并产生气体，气体被封闭在粘弹性状态的玻璃液中，随着温度的升高，玻璃粘度逐步降低，气体膨胀气泡增大。当气泡增大到一定程度时温度快速下降，玻璃粘度急剧增大，气泡最终被固定下来。 为了便于控制材料性能选用工业纯料作原料，将二氧化硅、氧化铝等原料按照一定配比称量,放入球磨罐中,球磨至规定细度。 根据所需的细度，选择筛网，将所得的配合料过筛后，放入石墨坩埚中，在1000°C以下按如下温度制度烧制:400°C以下升温速率为3°C /min ;400°C时保温30min ;400°C到780°C，升温速率为5°C /min ;780°C到850°C，升温速率为2V /min ;850°C保温30min ;然后随炉自然冷却，在600°C退火30min后随炉自然冷却。 实施例1 用电子天平，按照原料组成及其质量百分比为:54~63%Si02，4~6%A1203，12~18%B203, 12~20%Na20，4~6%K20 ;在此基础上，外加质量百分比为0.5~5.5%发泡剂，2~6%莫来石多晶纤维，0.5~2%稳泡剂；所述发泡剂为糊精，石墨或者碳酸钙；所述稳泡剂为Na2HPO4或者K3PO4 ;各个实施例的具体配比详见表1。将上述原料一起加入到球磨罐中，球磨5小时，得到颗粒极细的粉料，将粉料过160目筛后，填充于石墨坩锅中，切忌装料过满，在振动台上振动成型。成型后，将带有配合料的石墨坩埚送入电阻炉内，按照前述升温制度，于850°C烧制。所得样品，气孔形状规则，气孔分布均匀，泡径在Imm左右。抗压强度为3.93MPa，密度为 0.45g/cm3,热膨胀系数为 10.97 X 10_7°C。 实施例2——实施例5 相对实施例1，实施例2~5除了基础配合料中各成分的配比及发泡剂、稳泡剂成分及含量改变之外，其余工艺过程与实施例1的制备方法基本相同。 各实施例所得制品经性能测试后，各项性能指标详见表2。 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种莫来石多晶纤维增强泡沫玻璃，其原料组成及其质量百分比为：54～63%SiO2，4～6%Al2O3，12～18%B2O3，12～20%Na2O，4～6%K2O；在此基础上，外加质量百分比为0.5～5.5%发泡剂，2～6%莫来石多晶纤维，0.5～2%稳泡剂；所述发泡剂为糊精，石墨或者碳酸钙，；所述稳泡剂为Na2HPO4或者K3PO4；该莫来石多晶纤维增强泡沫玻璃的制备方法，具有如下步骤：（1）按照原料组成及其质量百分比为：54～63%SiO2，4～6%Al2O3，12～18%B2O3，12～20%Na2O，4～6%K2O；在此基础上，外加质量百分比为0.5～5.5%发泡剂，2～6%莫来石多晶纤维，0.5～2%稳泡剂进行配料；所述发泡剂为糊精，石墨或者碳酸钙；所述稳泡剂为Na2HPO4或者K3PO4；球磨5小时，过160目筛；（2）将步骤（1）的粉料填充于石墨坩锅中，切忌装料过满，在振动台上振动成型；（3）将步骤（2）成型后的石墨坩埚送入电阻炉内，于850℃空气气氛中烧制。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李志宏，钟颖，朱玉梅，王秀朵，赵乐军，潘留明，
申请(专利权)人：天津大学，天津市市政工程设计研究院，
类型：发明
国别省市：天津;12