一种泡沫玻璃及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种泡沫玻璃及其制备方法，涉及建筑材料技术领域。本发明专利技术在制备泡沫玻璃时，先将石墨粉碎粉磨、氧化后与羟甲基三甲氧基硅反应，再在铁元素混合溶液进行反应制得改性石墨颗粒，将粉煤灰、玻璃粉和改性石墨颗粒进行蒸汽悬浮处理，再经过一次煅烧制得半成品泡沫玻璃，用碳源气体在半成品泡沫玻璃气泡和孔隙间进行气相沉积生成碳并控制气体氛围、压力、温度进行二次煅烧制得泡沫玻璃。本发明专利技术制备的泡沫玻璃具有优良的吸波性能和抗压性能。备的泡沫玻璃具有优良的吸波性能和抗压性能。

【技术实现步骤摘要】
一种泡沫玻璃及其制备方法


[0001]本专利技术涉及建筑材料
，具体为一种泡沫玻璃及其制备方法。

技术介绍

[0002]泡沫玻璃是由碎玻璃、发泡剂、改性添加剂和发泡促进剂等，经过细粉碎和均匀混合，再经过高温熔化发泡、退火而制成的无机非金属玻璃材料，可广泛用于民用建筑外墙和屋顶的绝热保温。由于泡沫玻璃质轻、防火、防水、无污染、不燃烧、寿命长(与建筑同样长寿命)等特点，加之人类对生存环境保护要求越来越高，泡沫玻璃是民用建筑理想的墙体绝热材料和屋面绝热材料。
[0003]泡沫玻璃板既是保冷材料又是保温材料，能适应深冷到较高温度范围等特点。同时它的重要价值不仅在于长年使用不会变质，而且本身又起到防火、防震作用。在低温深冷、地下工程、易燃易爆、潮湿以及化学侵蚀苛刻环境下使用时，不但安全可靠，而且经久耐用，被誉为“不须更换的永久性隔热材料”。所以被广泛应用于石油、化工、地下工程、造船、国防军工的隔热保温保冷和烟道内衬防腐工程。泡沫玻璃在密度低孔隙多也导致抗压强度等力学性能的降低，本专利技术制得的泡沫玻璃具有良好的抗压强度和电磁波吸收效果。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种泡沫玻璃及其制备方法，以解决现有技术中存在的问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种泡沫玻璃的制备方法，其特征在于，所述泡沫玻璃是将粉煤灰、玻璃粉和改性石墨颗粒进行蒸汽悬浮处理，再经过一次煅烧制得半成品泡沫玻璃，用碳源气体在半成品泡沫玻璃气泡和孔隙间进行气相沉积并二次煅烧制得。
[0007]作为优化，所述改性石墨颗粒是将石墨粉碎，氧化后与羟甲基三甲氧基硅反应，再在铁元素混合溶液进行反应制得。
[0008]作为优化，所述蒸汽悬浮处理是将通过水蒸汽使粉煤灰、玻璃粉和改性石墨颗粒混合均匀并与水结合，再用氮气进行悬浮风干。
[0009]作为优化，所述二次煅烧是通过多温段以及不同的煅烧氛围和煅烧压力进行煅烧。
[0010]作为优化，所述泡沫玻璃的制备方法包括以下制备步骤：
[0011](1)改性石墨颗粒的制备：将氧化石墨颗粒、羟甲基三甲氧基硅和质量分数50～60％的硫酸溶液按质量比1：1：10～1：2：15混合均匀，在80～90℃，1500～2000r/min搅拌反应10～15min，过滤并用纯水洗涤3～5次，再置于氧化石墨颗粒质量10～15倍的铁元素混合溶液中，在氮气氛围中升温至80～90℃，再以1500～2000r/min搅拌3～5min，加入氧化石墨质量5～7倍的质量分数50％的氨水，继续以1500～2000r/min搅拌15～20min，过滤并纯水洗涤3～5次，在60～70℃，氮气氛围中干燥4～6h，制得改性石墨颗粒；
[0012](2)蒸汽悬浮处理：将粉煤灰、玻璃粉和改性石墨颗粒按质量比8：1：1～9：2：1置于容器中，加热至100～120℃，再从底部通入100℃水蒸气并调节流量使容器中的各组分悬浮翻滚，保持15～20min，再将水蒸气转换成通入60～70℃氮气并调节流量使容器中的各组分悬浮翻滚，保持20～30min，停止通气并收集，得到玻璃原料；
[0013](3)一次煅烧：将玻璃原料置于模具中并置于煅烧炉中，通入氧气并使煅烧炉压力保持在0.13～0.15MPa，先进行预热，再以3～5min/℃的速度升温至380～400℃并保持30～40min，最后以3～5min/℃的速度升温780～820℃并保持60～80min，并在氮气氛围中冷却至室温并从模具中取出，制得半成品泡沫玻璃；
[0014](4)气相沉积并二次煅烧：将半成品泡沫玻璃置于煅烧炉中，进行抽真空至压力低于100Pa，再通入碳源气体并使压力维持在0.3～0.5MPa，在700～800℃沉积5～10min，再进行抽真空至压力低于100Pa，在700～800℃煅烧40～50min，再升温至1000～1100℃，并通入氩气升压至30～40MPa煅烧8～10h，制得泡沫玻璃。
[0015]作为优化，步骤(1)所述氧化石墨颗粒的制备法方为：将石墨粉碎粉磨至颗粒粒径小于0.5mm，制得石墨颗粒，将石墨颗粒与质量分数为70～90％的硫酸按质量比1：10～1：15混合均匀，加入石墨颗粒质量1～2倍的高锰酸钾，在50～60℃，30～40kHz超声反应4～6h，再将温度控制在1～5℃，加入石墨颗粒质量0.1～0.3倍的过氧化氢，以800～1000r/min搅拌10～15min后，过滤后用纯水洗涤3～5次，再置于石墨颗粒质量20～30倍的纯水中，再加入石墨颗粒质量5～7倍的氢氧化钠和氧化石墨颗粒质量3～4倍的一氯乙酸，在50～60℃，30～40kHz超声反应3～4h，过滤并用纯水洗涤3～5次，在
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10～
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5℃温度，5～10Pa压力下干燥4～6h，制备而成。
[0016]作为优化，步骤(1)所述铁元素混合溶液是由氯化铁、氯化亚铁和纯水按质量比5：2：20～5：2：25混合均匀配制而成。
[0017]作为优化，步骤(2)所述玻璃粉是将玻璃垃圾洗净后粉磨至颗粒粒径小于0.5mm制得。
[0018]作为优化，步骤(3)所述预热的工艺参数为：预热温度100～120℃，预热时间10～15min。
[0019]作为优化，步骤(4)所述碳源气体为丙酮、吡啶和乙炔中的一种或多种混合。
[0020]与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：
[0021]本专利技术在制备泡沫玻璃时，先将石墨粉碎粉磨、氧化后与羟甲基三甲氧基硅反应，再在铁元素混合溶液进行反应制得改性石墨颗粒，将粉煤灰、玻璃粉和改性石墨颗粒进行蒸汽悬浮处理，再经过一次煅烧制得半成品泡沫玻璃，用碳源气体在半成品泡沫玻璃气泡和孔隙间进行气相沉积并二次煅烧制得。
[0022]首先，对各组风进行蒸汽悬浮，使各组分与高温水蒸气更易充分接触结合形成结合水，并混合得更加细致均匀，在煅烧的过程中会有二氧化硅晶体以及和其他金属元素形成的硅酸盐晶体熔融软化，与此同时水蒸汽被软化包裹，经过一定的压力和温度形成气体微孔，悬浮风干可使各组分不相互粘结的条件下进行低温风干，防止游离水过多导致后续煅烧过程中形成的气泡过大，在各组分未软化时使各组分产生较大的裂口，导致得到的泡沫玻璃开裂；在氧气条件下进行煅烧，游离水和结合水先煅烧脱离形成气体微孔，改性石墨颗粒中的碳转化为二氧化碳在主体形成气泡，同时改性石墨颗粒表面的含铁元素的凝胶层
煅烧脱水形成铁氧体并和气泡主体形成相连的微孔，铁氧体可通过自然共振损耗、磁滞损耗、涡流损耗以及畴壁共振进行吸波，提高材料的吸波效果，改性石墨颗粒表面的硅原子可形成硅氧键相互连接支撑泡沫玻璃主体并将铁氧体包埋在泡沫玻璃主体中，使铁氧体不易脱落流失，提高材料的吸波效果和抗压强度。
[0023]其次，进行气相沉积并二次煅烧，使碳源气体在孔道内形成碳沉积并在惰性气体氛围中进行二次煅烧，碳对气泡和微孔上的二氧化硅进行碳热还原形成硅单质和二氧化碳，二氧化碳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种泡沫玻璃的制备方法，其特征在于，所述泡沫玻璃是将粉煤灰、玻璃粉和改性石墨颗粒进行蒸汽悬浮处理，再经过一次煅烧制得半成品泡沫玻璃，用碳源气体在半成品泡沫玻璃气泡和孔隙间进行气相沉积并二次煅烧制得。2.根据权利要求1所述的一种泡沫玻璃的制备方法，其特征在于，所述改性石墨颗粒是将石墨粉碎，氧化后与羟甲基三甲氧基硅反应，再在铁元素混合溶液进行反应制得。3.根据权利要求1所述的一种泡沫玻璃的制备方法，其特征在于，所述蒸汽悬浮处理是将通过水蒸汽使粉煤灰、玻璃粉和改性石墨颗粒混合均匀并与水结合，再用氮气进行悬浮风干。4.根据权利要求1所述的一种泡沫玻璃的制备方法，其特征在于，所述二次煅烧是通过多温段以及不同的煅烧氛围和煅烧压力进行煅烧。5.根据权利要求1所述的一种泡沫玻璃的制备方法，其特征在于，所述泡沫玻璃的制备方法包括以下制备步骤：(1)改性石墨颗粒的制备：将氧化石墨颗粒、羟甲基三甲氧基硅和质量分数50～60％的硫酸溶液按质量比1：1：10～1：2：15混合均匀，在80～90℃，1500～2000r/min搅拌反应10～15min，过滤并用纯水洗涤3～5次，再置于氧化石墨颗粒质量10～15倍的铁元素混合溶液中，在氮气氛围中升温至80～90℃，再以1500～2000r/min搅拌3～5min，加入氧化石墨质量5～7倍的质量分数50％的氨水，继续以1500～2000r/min搅拌15～20min，过滤并纯水洗涤3～5次，在60～70℃，氮气氛围中干燥4～6h，制得改性石墨颗粒；(2)蒸汽悬浮处理：将粉煤灰、玻璃粉和改性石墨颗粒按质量比8：1：1～9：2：1置于容器中，加热至100～120℃，再从底部通入100℃水蒸气并调节流量使容器中的各组分悬浮翻滚，保持15～20min，再将水蒸气转换成通入60～70℃氮气并调节流量使容器中的各组分悬浮翻滚，保持20～30min，停止通气并收集，得到玻璃原料；(3)一次煅烧：将玻璃原料置于模具中并置于煅烧炉中，通入氧气并使煅烧炉压力保持在0.13～0.15MPa，先进行预热，再以3～5min/℃的速度升温至380～400℃并保持30～40min，最后以3～5mi...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋海涛，
申请(专利权)人：宋海涛，
类型：发明
国别省市：