基于无铅废弃灯管制备微晶泡沫玻璃及其性能研
发布日期：2017-04-24 21:36 浏览次数：[field:click/]
泡沫玻璃是以废弃的玻璃为主要原材料,并加入发泡剂、稳泡剂、助溶剂和辅助剂等添加剂后,经过球磨混合,再通过预热、发泡、退火等热处理过程而形成的多孔无机保温材料。由于泡沫玻璃本身具备隔热、防火和耐虫害等优点,同时大大缓解了固体废弃物处理的问题,可以称得上是一种环保的优质保温建筑材料,应用领域也十分广泛,且具有良好的应用前景。但因为泡沫玻璃本身抗压强度的不足,仍没有得到大力推广使用。为解决这个问题,本课题主要对优质泡沫玻璃的制备以及泡沫玻璃的微晶化处理等方面进行了详细的研究,并使用差热分析、SEM和XRD等现代测试方法对材料的性能与结构进行了分析与表征,结果表明微晶化处理可以极大地提高泡沫玻璃的性能。本研究选用无铅废弃灯管作为原材料,并以煤粉、石墨、碳酸钙和二氧化锰作为发泡剂,对比了各自的发泡效果,氟硅酸钠作为助熔剂,磷酸钠作为稳泡剂,碳酸钠作为辅助剂,采用粉末烧结的方法制备了泡沫玻璃。通过DTA-TG分析仪对玻璃粉的软化温度以及四种发泡剂的反应温度进行了测试分析。结果可知四种发泡剂的发泡温度范围分别为：煤粉400-550℃；石墨550-900℃；碳酸钙600-800℃；二氧化锰500-600℃和950-980℃。玻璃粉的软化温度范围为650-950℃。同时比较了四种发泡剂的发泡效果,得出以二氧化锰作为发泡剂制备的泡沫玻璃优于其他三种发泡剂：密度为0.56g/mm3,抗压强度为2.87Mpa,导热系数为0.145w/m·K。研究了泡沫玻璃制备工艺与添加剂加入量对泡沫玻璃各项物理性能的影响,根据实验结果得知,最佳的热处理工艺为：发泡温度为800℃,发泡保温时间为25min；添加剂的最优配比为：发泡剂为4%,助熔剂为4%,稳泡剂为7%,辅助剂为5%。在此工艺与配比下制备的泡沫玻璃具有孔径均匀,表观密度低,且具有较高的抗压强度。同时根据正交分析可知,发泡剂与发泡温度对泡沫玻璃的性能影响较为显著,稳泡剂对泡沫玻璃的泡孔结构的均匀性起到了在一定程度的稳固作用。在制备具有优异性能的泡沫玻璃的基础上,通过在混合粉料中加入适量的晶核剂,并将制备好的泡沫玻璃再次进行热处理,从而得到内部具有大量晶体分布的微晶泡沫玻璃。首先通过差热分析确定玻璃粉的转化温度以及析晶温度,通过正交手段优化微晶化工艺参数,最终获得最佳的微晶化处理参数。研究结果表明,在微晶化处理过程中,晶化温度与核化温度对试样的性能有显著的影响,其次是晶化与核化时间。微晶泡沫玻璃的最佳微晶化工艺为：核化温度590℃,核化时间140min,晶化温度670℃,晶化时间90min。通过SEM和XRD观察分析可知,试样内部生成了大量的晶体。主要晶相为萤石、硅灰石和钛酸镁。优化后的微晶泡沫玻璃的抗压强度为17.5MPa,吸水率为6%,密度为0.75g/cm3,导热系数为0.133w/m·K,平均孔径为2.11mm。
