利用廢平板玻璃制備泡沫玻璃及其性能研究
發布日期：2017-04-24 21:42 瀏覽次數：[field:click/]
泡沫玻璃是一種以純原料或廢玻璃為主要原料，以發泡劑、助溶劑和促進劑等為添加劑，經熔融，發泡，冷卻等過程形成的內部充滿連通或封閉氣孔的無機材料。由于其具有導熱系數小、熱膨脹系數低、不吸水、不透濕、不燃燒、工作溫度范圍寬、不受蟲害、耐蝕性能強等優點，稱得上是一種性能優越的隔熱、吸聲、防潮、防火的建筑材料和裝飾材料，可應用在中溫保溫隔熱、建筑內外墻的保溫隔熱、防水防潮工程、裝飾工程、石油化工、冷藏、地下工程和噪音消除等領域。選用廢平板玻璃為主要原料，以CaCO3為發泡劑，Na2CO3、（NaPO3）6為添加劑，采用模壓燒結法制備了硅酸鹽泡沫玻璃。通過單因素實驗法、多指標正交試驗設計和響應面試驗設計等來優化實驗工藝，研究了發泡劑含量、發泡溫度、保溫時間、原料濕磨時間等因素對泡沫玻璃各性能的影響，確定出最佳制備工藝。采用差示掃描量-熱重（DSC-TG）分析儀、激光粒度分析儀（LDSA）、掃描電鏡（SEM）、阿基米德浮力法、萬能材料試驗機等分析測試手段，對配合料的熱變化規律、原料粒度、微觀結構、體積密度、總氣孔率、顯氣孔率、抗壓強度和抗折強度等進行了表征和分析。1)DSC-TG曲線表明，所用配合料在800℃附近大量生成氣體，泡沫玻璃配合料發泡溫度在該溫度附近。原料粒度分析表明，原料D50隨濕磨時間的延長先是迅速減小，然后減小的幅度逐漸變小直至接近水平不變，其變化趨勢與粉碎理論相符合。2)隨著發泡劑含量的增大，樣品內產生的氣體量增多，泡沫玻璃內氣孔孔徑增大，孔壁先變薄后變厚，在加入3wt%發泡劑時，泡沫玻璃的氣孔分布最均勻；泡沫玻璃的體積密度隨著發泡劑含量的增大先減小后增大，總氣孔率、顯氣孔率呈先增大后減小趨勢，抗壓強度、抗折強度則一直減小。3)升高發泡溫度或延長保溫時間，泡沫玻璃樣品的氣孔孔徑增大，孔壁變薄，發泡溫度過高或保溫時間過長會破壞氣孔結構；隨著發泡溫度的升高或保溫時間的延長，泡沫玻璃的體積密度、抗壓強度、抗折強度先減小后增大，總氣孔率、顯氣孔率呈先增大后減小趨勢。4)隨著原料濕磨時間的延長，原料粒度減小，配合料膨脹性得到改善；隨著濕磨時間的延長，樣品體積密度密度隨原料濕磨時間的延長而減小，顯氣孔率隨著濕磨時間的延長呈增大趨勢，原料濕磨時間的延長使得泡沫玻璃的抗壓和抗折強度減小，泡沫玻璃的孔徑大小分布趨于均勻，總氣孔率增大，孔壁變薄，但原料濕磨時間過長，會形成孔徑不均勻的氣孔。5)多指標正交試驗設計的優化結果顯示：對于不同的指標而言，不同因素的影響程度不一；通過綜合平衡法分析得到綜合的優方案為A2B2C2D3，經驗證該優方案準確可靠。6)響應面實驗設計優化結果所得模型與響應值的實際變化吻合得很好，通過數值優化分析結合實際可操作性得出較優工藝條件為發泡劑含量3.2wt%、發泡溫度840℃、保溫時間62min、原料濕磨時間56min，該條件下泡沫玻璃的體積密度與模型預測值接近。
