一种多开放孔型微晶泡沫玻璃吸声隔音材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种多开放孔型微晶泡沫玻璃吸声隔音材料及其制备方法，该材料由以下方法制备：1)将玻璃粉、粉煤灰、高炉渣、碳酸钠、碳粉、硼砂与晶核剂混合均匀得配合料；2)将配合料装模，压制成型并干燥得生坯；3)隔绝氧气条件下，生坯先缓慢升温至430℃‑450℃并保温预热，再快速升温至930℃‑950℃进行烧结和无氧发泡得发泡熔体；4)将发泡熔体快速冷却至760‑780℃，向烧结炉内充入富氧气体并保温进行氧化和析晶，后经退火、冷却即得。本发明专利技术通过对烧结保温气氛调控使主、辅发泡剂各自独立发泡，获得具有多开放孔且内部密布三维连通孔结构的微晶泡沫玻璃吸声隔音材料，质轻高强，吸音效果好，适合推广使用。

A multi opening microcrystalline foam glass sound absorption and sound insulation material and its preparation method

The invention relates to a multi opening microcrystalline foam glass sound absorption and sound insulation material and a preparation method thereof. The material is prepared by the following method: 1) mixing glass powder, fly ash, blast furnace slag, sodium carbonate, carbon powder, borax and nucleating agent uniformly to obtain the batch; 2) placing the batch material into mould, pressing molding and drying the green body; and 3) isolating the material. Under oxygen condition, the green body is slowly heated to 430 450, then heated to 930 950, then sintered and foamed without oxygen. 4) The foamed melt is cooled rapidly to 760 780, then oxidized and crystallized in the sintering furnace, and then annealed and cooled. By controlling the sintering heat insulation atmosphere, the main and auxiliary foaming agents are independently blown up, and the microcrystalline foam glass sound absorption and sound insulation material with multiple opening of Kong Qie's inner three-dimensional three-dimensional connected pore structure is obtained, which is light, high-strength, and has good sound absorption effect, and is suitable for popularization and application.

【技术实现步骤摘要】
一种多开放孔型微晶泡沫玻璃吸声隔音材料及其制备方法
本专利技术属于吸声隔音玻璃
，具体涉及一种多开放孔型微晶泡沫玻璃吸声隔音材料，同时还涉及一种多开放孔型微晶泡沫玻璃吸声隔音材料的制备方法。
技术介绍
噪声是指妨碍人们正常休息、工作及学习，以及对要听的声音产生干扰的声音。随着社会发展和科技进步，噪声污染越来越严重；人们对生活品质的要求越高，对噪声的容忍度也越低。噪声污染主要来源于机动车辆、火车、飞机等运行产生的交通噪声，工厂设备生产造成的工业噪声，建筑工程机械产生的建筑噪声，以及社会活动及家用电器设备造成的社会噪声等，不仅干扰人们的正常生活、工作，还会直接损害人们的听力，甚至诱发多种疾病，危害人体健康。因此，噪声污染防治及建筑隔声设计等得到重视和发展。目前，噪声控制主要通过添加吸声材料、设计吸声隔音结构等吸收声能或改变声波方向完成降噪，利用吸声材料是工程上实现噪声控制最主要的方式。吸声材料根据吸声原理不同分为共振吸声材料和多孔吸声材料；相对于共振吸声，多孔吸声具有宽频降噪、使用范围广等特点，适合推广使用。多孔吸声的原理为：当声音以波的形式传播到材料界面时，少部分在其表面发生反射，大部分通过材料表面的开放孔隙衍射进入材料内部继续传播，材料内部的三维孔隙连通结构让入射声波行进过程中来回振荡，造成孔隙内空气发生振动，与孔壁产生摩擦作用，通过“粘滞作用”和“热传导效应”，声波能转化为热能，逐渐减弱至消散。从上述原理看来，材料必须具备合适孔径并相互连通的三维孔隙结构(非二维贯通性孔洞)，且三维孔隙结构的开口孔隙延伸到材料表面，即具备开放孔收纳入射声波，才能有效消耗声能。现有技术中，有些材料尽管孔隙率很高，但是气孔独立且封闭，互不连通，表面无开放孔或开放孔很少(如发泡陶瓷)，当声波传播至材料表面时，不易进入材料内部，大部分被反射，仅改变传播方向不能或很少消耗声能，这种高孔隙率材料仅能作为保温隔热材料，而不能作为吸声材料使用。现有多孔材料按形态分为纤维类和泡沫类，其中泡沫玻璃是一种无机多孔材料，一般是以玻璃粉为主要原料，加入发泡剂及其他外加剂，经高温烧结而成；具有不燃、耐腐蚀、不易老化和受潮不变形等特点，从而受到关注。但是，现有泡沫玻璃的研究及应用多集中在闭孔结构及保温隔热性能。从泡沫玻璃的发泡机理来看，高温发泡时发泡剂分解或氧化放出的气体被玻璃料熔体所包裹，受到持续高温和压力影响，气核逐渐长大成大气泡，即使气泡合并或溢出，熔体的流动性及界面张力也会促使熔体填充孔隙及界面收缩闭合，在极速冷却过程中固化住气孔结构，从而形成闭孔；高孔隙率会提高连通孔和开放孔数，但是一方面过于疏松的结构会降低强度，另一方面孔径及孔隙大，声波在材料内部不易发生多次反射，摩擦及粘滞作用减少，声能消耗量少，吸音效果不佳。因此，现有泡沫玻璃很难形成均匀且合适孔径、孔隙率的开孔结构，在吸声隔音领域的应用受到限制。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种多开放孔型微晶泡沫玻璃吸声隔音材料，孔隙均匀且多三维连通、开放孔，具有良好的吸音隔声效果。本专利技术的第二个目的是提供一种上述的多开放孔型微晶泡沫玻璃吸声隔音材料的制备方法。为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：一种多开放孔型微晶泡沫玻璃吸声隔音材料，由包括以下步骤的方法制备而成：1)将60-63重量份的玻璃粉、27-30重量份的粉煤灰与10-12重量份的高炉渣混合后，再加入8.0-8.5重量份的碳酸钠、2.0-2.5重量份的碳粉、3.0-3.5重量份的硼砂和5.5-6.0重量份的晶核剂，混合均匀得配合料；所述晶核剂为二氧化钛与氟化钙的混合物；2)将步骤1)所得配合料装入模具中，压制成型并干燥，得生坯；3)将步骤2)所得生坯置于烧结炉内，隔绝氧气条件下，先以3℃-5℃/min的速率缓慢升温至430℃-450℃并保温25-30min进行预热，再以30℃-35℃/min的速率快速升温至930℃-950℃并保温60-80min进行烧结和无氧发泡，得发泡熔体；快速升温及无氧发泡过程中持续抽出烧结炉内气体，使烧结炉内维持在无氧负压状态；4)将步骤3)所得发泡熔体以25℃-28℃/min速率快速冷却至760-780℃，向烧结炉内充入富氧气体，使烧结炉内维持富氧正压状态，在760-780℃条件下保温40-50min进行氧化(二次发泡)和析晶，保温结束后卸压至常压，再快速冷却至560℃-580℃保温3.0-3.5h进行退火，后随炉冷却至室温，即得。步骤1)中，所用玻璃粉是由废旧玻璃破碎、球磨并过200目筛制得的；所用粉煤灰与高炉渣事先分别球磨并过200目筛。进一步的，所述废旧玻璃可以是回收的废旧平板玻璃，也可以是回收的废旧瓶罐玻璃。步骤1)中，所述晶核剂为二氧化钛与氟化钙的质量比为1:(0.5-1.0)的混合物。步骤2)中，在模具内表面事先铺上一层氧化铝粉作为脱模剂，防止粘连模具。步骤2)中，所述压制成型的压力为15-20MPa。步骤2)中，所述干燥的温度为105℃-110℃，干燥时间为20-24h。步骤3)中，所述隔绝氧气状态是指将烧结炉内抽真空后直接进行升温烧结，或者将烧结炉内抽真空后充入惰性气体保护进行升温烧结，或者采用惰性气体充入烧结炉内将空气驱出后进行升温烧结。所用惰性气体为氮气或氩气。步骤3)中，所述无氧负压状态是指烧结炉内的绝对压力不超过60KPa。步骤4)中，所述富氧气体为空气或氧气与惰性气体的混合气体；所述混合气体中氧气的体积含量不低于20％。步骤4)中，所述快速冷却至560℃-580℃是指降温速率不低于20℃/min。步骤4)中，所述正压状态是指绝对压力为1.8-2.0MPa。一种上述的多开放孔型微晶泡沫玻璃吸声隔音材料的制备方法，包括以下步骤：1)将60-63重量份的玻璃粉、27-30重量份的粉煤灰与10-12重量份的高炉渣混合后，再加入8.0-8.5重量份的碳酸钠、2.0-2.5重量份的碳粉、3.0-3.5重量份的硼砂和5.5-6.0重量份的晶核剂，混合均匀得配合料；所述晶核剂为二氧化钛与氟化钙的混合物；2)将步骤1)所得配合料装入模具中，压制成型并干燥，得生坯；3)将步骤2)所得生坯置于烧结炉内，隔绝氧气条件下，先以3℃-5℃/min的速率缓慢升温至430℃-450℃并保温25-30min进行预热，再以30℃-35℃/min的速率快速升温至930℃-950℃并保温60-80min进行烧结和无氧发泡，得发泡熔体；快速升温及无氧发泡过程中持续抽出烧结炉内气体，使烧结炉内维持在无氧负压状态；4)将步骤3)所得发泡熔体以25℃-28℃/min速率快速冷却至760-780℃，向烧结炉内充入富氧气体，使烧结炉内维持富氧正压状态，在760-780℃条件下保温40-50min进行氧化(二次发泡)和析晶，保温结束后卸压至常压，再快速冷却至560℃-580℃保温3.0-3.5h进行退火，后随炉冷却至室温，即得。本专利技术的多开放孔型微晶泡沫玻璃吸声隔音材料，以废旧玻璃粉、粉煤灰和高炉渣为主要原料制备基础配合料。废旧玻璃粉来自建筑装饰、日用、医疗、化学、电子、仪表等领域产生的玻璃废弃物，粉煤灰是在煤炭燃烧过程中产生的粉尘，高炉渣是高炉炼铁的主要废弃物。这些原料中含有大量的SiO2、Al2O3、CaO等无本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多开放孔型微晶泡沫玻璃吸声隔音材料，其特征在于：由包括以下步骤的方法制备而成：1)将60‑63重量份的玻璃粉、27‑30重量份的粉煤灰与10‑12重量份的高炉渣混合后，再加入8.0‑8.5重量份的碳酸钠、2.0‑2.5重量份的碳粉、3.0‑3.5重量份的硼砂和5.5‑6.0重量份的晶核剂，混合均匀得配合料；所述晶核剂为二氧化钛与氟化钙的混合物；2)将步骤1)所得配合料装入模具中，压制成型并干燥，得生坯；3)将步骤2)所得生坯置于烧结炉内，隔绝氧气条件下，先以3℃‑5℃/min的速率缓慢升温至430℃‑450℃并保温25‑30min进行预热，再以30℃‑35℃/min的速率快速升温至930℃‑950℃并保温60‑80min进行烧结和无氧发泡，得发泡熔体；快速升温及无氧发泡过程中持续抽出烧结炉内气体，使烧结炉内维持在无氧负压状态；4)将步骤3)所得发泡熔体以25℃‑28℃/min速率快速冷却至760‑780℃，向烧结炉内充入富氧气体，使烧结炉内维持富氧正压状态，在760‑780℃条件下保温40‑50min进行氧化和析晶，保温结束后卸压至常压，再快速冷却至560℃‑580℃保温3.0‑3.5h进行退火，后随炉冷却至室温，即得。...

【技术特征摘要】
1.一种多开放孔型微晶泡沫玻璃吸声隔音材料，其特征在于：由包括以下步骤的方法制备而成：1)将60-63重量份的玻璃粉、27-30重量份的粉煤灰与10-12重量份的高炉渣混合后，再加入8.0-8.5重量份的碳酸钠、2.0-2.5重量份的碳粉、3.0-3.5重量份的硼砂和5.5-6.0重量份的晶核剂，混合均匀得配合料；所述晶核剂为二氧化钛与氟化钙的混合物；2)将步骤1)所得配合料装入模具中，压制成型并干燥，得生坯；3)将步骤2)所得生坯置于烧结炉内，隔绝氧气条件下，先以3℃-5℃/min的速率缓慢升温至430℃-450℃并保温25-30min进行预热，再以30℃-35℃/min的速率快速升温至930℃-950℃并保温60-80min进行烧结和无氧发泡，得发泡熔体；快速升温及无氧发泡过程中持续抽出烧结炉内气体，使烧结炉内维持在无氧负压状态；4)将步骤3)所得发泡熔体以25℃-28℃/min速率快速冷却至760-780℃，向烧结炉内充入富氧气体，使烧结炉内维持富氧正压状态，在760-780℃条件下保温40-50min进行氧化和析晶，保温结束后卸压至常压，再快速冷却至560℃-580℃保温3.0-3.5h进行退火，后随炉冷却至室温，即得。2.根据权利要求1所述的多开放孔型微晶泡沫玻璃吸声隔音材料，其特征在于：步骤1)中，所用玻璃粉是由废旧玻璃破碎、球磨并过200目筛制得的；所用粉煤灰与高炉渣事先分别球磨并过200目筛。3.根据权利要求1所述的多开放孔型微晶泡沫玻璃吸声隔音材料，其特征在于：步骤1)中，所述晶核剂为二氧化钛与氟化钙的质量比为1:(0.5-1.0)的混合物。4.根据权利要求1所述的多开放孔型微晶泡沫玻璃吸声隔音材料，其特征在于：步骤2)中，所述压制成型的压力为15-20MPa。5.根据权利要求1所述的多开放孔型微晶泡沫玻璃吸声隔音材料，其特征在于：步骤3)中，所述隔绝氧气状态是指将烧结炉内抽...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏科峰，
申请(专利权)人：巩义市欧洁源环保技术服务有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41