CN102992593B - 一种纳米结构的泡沫玻璃粒子的制备方法 - Google Patents

一种纳米结构的泡沫玻璃粒子的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种纳米结构的泡沫玻璃粒子的制备方法，包括如下步骤：(1)将硅酸钠溶液与碳酸镁、氧化镁、苏打、硼酸按100∶1.5～4∶1～3∶0.1～1∶3～10的重量配比进行混合反应，在5～40℃的常温下自然干燥成粉末状；(2)将步骤(1)所制得的粉末加热发泡，发泡温度为200～500℃。本发明优点在于所制得的泡沫玻璃粒子具有纳米结构，在常温下制备、低温发泡，不仅易于控制而且生产成本更为低廉。

Description

一种纳米结构的泡沫玻璃粒子的制备方法
技术领域
本发明涉及一种泡沫玻璃颗粒的生产方法，尤其是涉及一种具有纳米结构的泡沫玻璃粒子的生产方法。
背景技术
由于泡沫玻璃生产工艺复杂，技术壁垒高，大规模工业化生产技术难度较大。现有技术中，由于配方不完善，在对水加热形成含水玻璃粘接剂浆体时，必须进行“热熔”，故而需要高能输入。较为常见的做法是，在混合各种玻璃粉制成的发泡剂中加入碳化硅加热至850℃左右进行发泡，此类方法生产不仅需要对加热温度和加热过程进行准确控制，而且需额外耗费能源，生产不够经济。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种在常温下制备、低温发泡、具有纳米结构且生产经济的泡沫玻璃粒子的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种纳米结构的泡沫玻璃粒子的制备方法，包括如下步骤：(1)将硅酸钠溶液与碳酸镁、氧化镁、苏打、硼酸按100∶1.5～4∶1～3∶0.1～1∶3～10的重量配比进行混合反应，在常温下自然干燥成粉末状；(2)将步骤(1)所制得的粉末加热发泡，发泡温度为200～500℃。
作为本发明的优选：硅酸钠溶液与碳酸镁、氧化镁、苏打、硼酸按100∶3∶3∶1∶9的重量配比进行混合反应，发泡温度为200～450℃。
作为本发明的最优方案：发泡温度为250℃。
采用以上技术方案，与现有常见的泡沫玻璃粒子的制备方法相比，
本发明的显著优点是：
1、配方更为合理。硅酸钠溶液与碳酸镁、氧化镁、苏打、硼酸按100∶1.5～4∶1～3∶0.1～1∶3～10的重量配比，各成份之间会产生凝固定硬化的化学反应，通过搅拌即可达到制成粉末所需粘度，从而无须通过外部加热热熔。发泡过程中利用硅酸钠水溶液自身分离出来的水蒸气使粒子之间形成纳米结构，从而提高泡沫玻璃粒子的整体导热性能。
2、低温发泡，成本更低。本发明使用硅酸钠水溶液，可以在5～40℃下进行干燥制成粉末，从而在一年中大部分都可利用自然的热量进行干燥，大幅降低了生产成本。另一优势在于，发泡工序可在与传统方式相比温度非常低的200～500℃范围内实施，无需使用制造泡沫玻璃所需的稀有或价格昂贵的发泡剂原料。
3、综合性能更优。本发明的发泡剂为硅酸钠水溶液自身分离出的水蒸气。蒸气按照分子之间的距离在无数位置上形成分离，因此初期的粒子并无秩序，形成混乱状态，各破片之间的距离达到10毫微米，从而发泡粒子具有纳米结构。与其相近的其他地点会形成孔(泡沫)状的同时形成细微爆炸，形成泡沫后粒子的各孔之间会形成纳米结构的具有墙体的泡沫层，而这一层能够抵御热能和声音等，从而呈现低导热性。本发明所制得的泡沫玻璃的粒子与树脂泡沫和聚氨酯泡沫的导热率相近，具有难燃性的特点，用于隔热材料的优势更加明显。
具体实施方式
下面通过实施例进一步说明本发明。
实施例1：(1)先将硅酸钠溶液与碳酸镁、氧化镁、苏打、硼酸按100∶1.5∶1∶0.1∶3的重量配比进行混合反应，在5℃的常温下自然干燥成粉末状；(2)再将步骤(1)所制得的粉末加热发泡，发泡温度为200℃。
实施例2：(1)先将硅酸钠溶液与碳酸镁、氧化镁、苏打、硼酸按100∶4∶3∶1∶10的重量配比进行混合反应，在40℃的常温下自然干燥成粉末状；再将步骤(1)所制得的粉末加热发泡，发泡温度为500℃。
实施例3：(1)先将硅酸钠溶液与碳酸镁、氧化镁、苏打、硼酸按100∶3∶3∶1∶9的重量配比进行混合反应，在20℃的常温下自然干燥成粉末状；再将步骤(1)所制得的粉末加热发泡，发泡温度为250℃。本实施例中粉末粒子含有的水分膨胀至2～3倍，膨胀的粒子范围在0.02～10mm，且粒子的70％可以达到0.1～5mm的大小，因而用本发明制成的粉末可以制造保暖砖、Block等建筑材料。
实施例4：(1)先将硅酸钠溶液与碳酸镁、氧化镁、苏打、硼酸按100∶3∶3∶1∶9的重量配比进行混合反应，在30℃的常温下自然干燥成粉末状；再将步骤(1)所制得的粉末加热发泡，发泡温度为400℃。本实施例中粉末粒子可以形成膨胀7～15倍的完整的泡沫，可适用于保暖膜、建筑用夹芯板等非移动建筑材料的制作领域。
实施例5：(1)先将硅酸钠溶液与碳酸镁、氧化镁、苏打、硼酸按100∶3∶3∶1∶9的重量配比进行混合反应，在30℃的常温下自然干燥成粉末状；再将步骤(1)所制得的粉末加热发泡，发泡温度为450℃。
需要指出的是，上述实施例虽对本发明作了比较详细的文字描述，但这些文字描述只是对本发明设计思路的简单描述，而不是对本发明思路的限制。任何不超过本发明设计思路的组合、增加或修改，均落入本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种纳米结构的泡沫玻璃粒子的制备方法，其特征在于包括如下步骤：(1)将硅酸钠溶液与碳酸镁、氧化镁、苏打、硼酸按100∶1.5～4∶1～3∶0.1～1∶3～10的重量配比进行混合反应，常温下自然干燥成粉末状；(2)将步骤(1)所制得的粉末加热发泡，发泡温度为200～500℃。
2.根据权利要求1所述的一种纳米结构的泡沫玻璃粒子的制备方法，其特征在于：硅酸钠溶液与碳酸镁、氧化镁、苏打、硼酸按100∶3∶3∶1∶9的重量配比进行混合反应，发泡温度为200～450℃。
3.根据权利要求2所述的一种纳米结构的泡沫玻璃粒子的制备方法，其特征在于：发泡温度为250℃。
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