CN107399913A - 一种微孔泡沫玻璃及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种微孔泡沫玻璃及其制备方法，涉及玻璃制品领域，该泡沫玻璃包括以下原料：碎玻璃粉末、丝光沸石、钡冰长石、云母、改性石英粉、高岭土、二氧化钛、氟硅酸钠、增强纤维、粘接剂、发泡剂和泡沫稳定剂。其制备方法是通过对上述原料的粉碎、熔化、冷却、静置发泡、退火、造型及打磨处理制得的。该种泡沫玻璃生产原料来源广泛，制备工艺简单，成品泡沫玻璃制品内部含有大量的均匀、单一、闭合的微孔，显著地提高了泡沫玻璃制品的隔热耐高温性以及抗压强度，使用寿命长，应用领域广泛，适宜推广应用。

Description

一种微孔泡沫玻璃及其制备方法
技术领域
本发明涉及玻璃制品领域，具体涉及一种微孔泡沫玻璃及其制备方法。
背景技术
泡沫玻璃是一种由碎玻璃粉末、发泡剂和添加剂等，经过细粉碎和均匀混合后，再经过中温熔融、发泡、稳泡、退火而制成的含有大量的均匀气泡的无机非金属玻璃材料。无机玻璃的理化性质以及它所具有内部气泡决定了这种材料的密度、导热系数以及力学强度；现有市面上的很多泡沫玻璃由于内部气泡分布不均匀、气泡成型大小不一，一致性差等问题，导致泡沫玻璃的整体理化性能表现受到很大的局限及影响，特别是隔热耐高温性以及抗压强度，严重影响泡沫玻璃制品的使用功能及寿命，因此，需要改善。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种微孔泡沫玻璃及其制备方法，该种泡沫玻璃生产原料来源广泛，制备工艺简单，成品泡沫玻璃制品内部含有大量的均匀、单一、闭合的微孔，显著地提高了泡沫玻璃制品的隔热耐高温性以及抗压强度，使用寿命长，应用领域广泛，适宜推广应用。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：
一种微孔泡沫玻璃，包括以下按重量份计的原料：碎玻璃粉末80-100份、丝光沸石20-30份、钡冰长石20-30份、云母15-25份、改性石英粉15-25份、高岭土10-20份、二氧化钛5-15份、氟硅酸钠6-10份、增强纤维1-5份、粘接剂1-5份、发泡剂1-3份和泡沫稳定剂1-2份；
所述改性石英粉通过以下步骤制得的：称取适量石英粉在干燥箱中以温度为120-160℃预热干燥1-2h，再加入占石英粉质量百分比8-12％的浓度为25％氨水溶液，在温度为65-75℃下搅拌40-50min，过滤出石英粉，用清水洗涤干燥；之后向干燥后的石英粉中加入其质量10-20％的环氧基硅烷偶联剂KH-560，在温度为55-65℃下搅拌1-2h，过滤出石英粉；最后将过滤出的石英粉输送至真空干燥箱内，在真空度为0.06-0.10MPa，温度为90-110℃的条件下干燥加热50-60min后即得。
进一步地，所述泡沫玻璃包括以下按重量份计的原料：碎玻璃粉末90份、丝光沸石25份、钡冰长石25份、云母20份、改性石英粉20份、高岭土15份、二氧化钛10份、氟硅酸钠8份、增强纤维3份、粘接剂3份、发泡剂2份和泡沫稳定剂1.5份。
进一步地，所述石英粉改性石英粉通过以下步骤制得的：称取适量粒径小于等于50μm的石英粉在干燥箱中以温度为140℃预热干燥1.5h，再加入占石英粉质量百分比10％的浓度为25％氨水溶液，在温度为70℃下搅拌45min，过滤出石英粉，用清水洗涤干燥；之后向干燥后的石英粉中加入其质量15％的环氧基硅烷偶联剂KH-560，在温度为60℃下搅拌1.5h，过滤出石英粉；最后将过滤出的石英粉输送至真空干燥箱内，在真空度为0.08MPa，温度为100℃的条件下干燥加热55min后即得。
优选地，所述增强纤维为碳化硅纤维、玄武岩纤维或火山岩纤维中一种或多种；
优选地，所述粘接剂为聚己二酸己二醇酯、乙基三甲氧基硅烷、N-羟甲基丙烯酰胺或丙烯酸中一种或多种；
优选地，所述发泡剂为硅酸钠、十二烷基硫酸钠或碳酸氢钠中的一种；
优选地，所述泡沫稳定剂为硅树脂聚醚乳液、聚丙烯酰胺或聚乙烯醇中的一种。
上述的一种微孔泡沫玻璃的制备方法，按照以下步骤进行：
(1)按所述重量份配比称取原料；
(2)将碎玻璃粉末、丝光沸石、钡冰长石、云母、改性石英粉、高岭土、二氧化钛、氟硅酸钠和增强纤维输送至研磨机中粉碎混合，粉碎粒径大小≤100μm，得混合料；
(3)将混合料输送至熔炼炉中熔化处理，随炉冷却至室温，得玻璃渣；
(4)对玻璃渣进行球磨处理，然后置于发泡池中，加入剩余原料，搅拌混匀，静置6-8h后再进行退火处理，退火温度为480-520℃，保温时间为1-2h；
(5)最后对退火后的半成品进行造型打磨即可。
本发明具有如下的有益效果：本发明的泡沫玻璃生产原料来源广泛，制备工艺简单，通过对生产原料及工艺的改进优化，使得成品泡沫玻璃制品内部含有大量的均匀、单一、闭合的微孔，显著地提高了泡沫玻璃制品的隔热耐高温性以及抗压强度，经权威部门检测，本发明制得的微孔泡沫玻璃保温板(厚度2cm)的抗压强度能达到18.6MPa，相比市面上常用相同规格的泡沫玻璃平均提高了2-3倍，其抗折强度能达到7.4MPa，相比之下平均提高了20-40％；其导热系数仅仅只有0.13W/m.K，相比之下平均减少了250-500％；该种泡沫玻璃制品使用寿命长，应用领域广泛，适宜推广应用；
(1)石英粉具有强度高、耐高温、耐磨性好的特点，通过对其进行一定的改进，利用其作为泡沫玻璃的原料，不仅可显著提高成品泡沫玻璃的抗压强度、隔热耐高温性以及耐摩擦性，还可以降低玻璃中的热膨胀系数，起到助熔的作用；
(2)丝光沸石、钡冰长石、云母、高岭土其粉体流动性好，粉体堆积形成的休止角小、易分散，因而在与其它原料混合时，分布密实，进而能够增强泡沫玻璃机体的力学强度，由于自身的导热系数低，进而从整体上能够降低成型后的泡沫玻璃的导热系数，提高制品的隔热耐高温性。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种微孔泡沫玻璃，预备以下原料待用：碎玻璃粉末80kg、丝光沸石20kg、钡冰长石20kg、云母15kg、改性石英粉15kg、高岭土10kg、二氧化钛5kg、氟硅酸钠6kg、增强纤维1kg、粘接剂1kg、发泡剂1kg和泡沫稳定剂1kg；
上述的改性石英粉通过以下步骤制得的：称取15kg粒径小于等于50μm的石英粉，置于干燥箱中以温度为120℃预热干燥1h，再加入占石英粉质量百分比8％的浓度为25％氨水溶液，在温度为65℃下搅拌40min，过滤出石英粉，用清水洗涤干燥；之后向干燥后的石英粉中加入其质量10％的环氧基硅烷偶联剂KH-560，在温度为55℃下搅拌1h，过滤出石英粉；最后将过滤出的石英粉输送至真空干燥箱内，在真空度为0.06MPa，温度为90℃的条件下干燥加热50min后即制得本发明原料所需的改性石英粉。
其中，上述的增强纤维采用碳化硅纤维；粘接剂采用聚己二酸己二醇酯；发泡剂采用硅酸钠。泡沫稳定剂采用硅树脂聚醚乳液。
上述的一种微孔泡沫玻璃的制备方法，按照以下步骤进行：
(1)先将碎玻璃粉末、丝光沸石、钡冰长石、云母、改性石英粉、高岭土、二氧化钛、氟硅酸钠和增强纤维输送至研磨机中粉碎混合，粉碎粒径大小≤100μm，得混合料；
(2)再将混合料输送至熔炼炉中熔化处理，随炉冷却至室温，得玻璃渣；
(3)之后对玻璃渣进行球磨处理，然后置于发泡池中，加入发泡剂等剩余原料，搅拌混匀，静置6h后再进行退火处理，退火温度控制在480℃，保温时间设定为1h；
(4)最后对退火后的半成品进行造型打磨即制得本发明的微孔泡沫玻璃。
实施例2
一种微孔泡沫玻璃，预备以下原料待用：碎玻璃粉末90kg、丝光沸石25kg、钡冰长石25kg、云母20kg、改性石英粉20kg、高岭土15kg、二氧化钛10kg、氟硅酸钠8kg、增强纤维3kg、粘接剂3kg、发泡剂2kg和泡沫稳定剂1.5kg；
上述的改性石英粉通过以下步骤制得的：称取20kg粒径小于等于50μm的石英粉，置于干燥箱中以温度为140℃预热干燥1.5h，再加入占石英粉质量百分比10％的浓度为25％氨水溶液，在温度为70℃下搅拌45min，过滤出石英粉，用清水洗涤干燥；之后向干燥后的石英粉中加入其质量15％的环氧基硅烷偶联剂KH-560，在温度为60℃下搅拌1.5h，过滤出石英粉；最后将过滤出的石英粉输送至真空干燥箱内，在真空度为0.08MPa，温度为100℃的条件下干燥加热55min后即制得本发明原料所需的改性石英粉。
其中，上述的增强纤维采用玄武岩纤维和火山岩纤维两种混合物，且两者之间的质量比为1:1；粘接剂采用聚己二酸己二醇酯和丙烯酸两种混合物，且两者之间的质量比为3:1；发泡剂采用十二烷基硫酸钠；泡沫稳定剂采用聚丙烯酰胺。
上述的一种微孔泡沫玻璃的制备方法，按照以下步骤进行：
(1)先将碎玻璃粉末、丝光沸石、钡冰长石、云母、改性石英粉、高岭土、二氧化钛、氟硅酸钠和增强纤维输送至研磨机中粉碎混合，粉碎粒径大小≤100μm，得混合料；
(2)再将混合料输送至熔炼炉中熔化处理，随炉冷却至室温，得玻璃渣；
(3)之后对玻璃渣进行球磨处理，然后置于发泡池中，加入发泡剂等剩余原料，搅拌混匀，静置7h后再进行退火处理，退火温度控制在500℃，保温时间设定为1.5h；
(4)最后对退火后的半成品进行造型打磨即制得本发明的微孔泡沫玻璃。
实施例3
一种微孔泡沫玻璃，预备以下原料待用：碎玻璃粉末100kg、丝光沸石30kg、钡冰长石30kg、云母25kg、改性石英粉25kg、高岭土20kg、二氧化钛15kg、氟硅酸钠10kg、增强纤维5kg、粘接剂5kg、发泡剂3kg和泡沫稳定剂2kg；
上述的改性石英粉通过以下步骤制得的：称取25kg粒径小于等于50μm的石英粉，置于干燥箱中以温度为160℃预热干燥2h，再加入占石英粉质量百分比12％的浓度为25％氨水溶液，在温度为75℃下搅拌50min，过滤出石英粉，用清水洗涤干燥；之后向干燥后的石英粉中加入其质量20％的环氧基硅烷偶联剂KH-560，在温度为65℃下搅拌2h，过滤出石英粉；最后将过滤出的石英粉输送至真空干燥箱内，在真空度为0.10MPa，温度为110℃的条件下干燥加热60min后即制得本发明原料所需的改性石英粉。
其中，上述的增强纤维采用玄武岩纤维；粘接剂采用乙基三甲氧基硅烷；发泡剂采用碳酸氢钠；泡沫稳定剂采用聚乙烯醇。
上述的一种微孔泡沫玻璃的制备方法，按照以下步骤进行：
(1)先将碎玻璃粉末、丝光沸石、钡冰长石、云母、改性石英粉、高岭土、二氧化钛、氟硅酸钠和增强纤维输送至研磨机中粉碎混合，粉碎粒径大小≤100μm，得混合料；
(2)再将混合料输送至熔炼炉中熔化处理，随炉冷却至室温，得玻璃渣；
(3)之后对玻璃渣进行球磨处理，然后置于发泡池中，加入发泡剂等剩余原料，搅拌混匀，静置8h后再进行退火处理，退火温度控制在520℃，保温时间设定为2h；
(4)最后对退火后的半成品进行造型打磨即制得本发明的微孔泡沫玻璃。
实施例4
一种微孔泡沫玻璃，预备以下原料待用：碎玻璃粉末90kg、丝光沸石25kg、钡冰长石25kg、云母20kg、改性石英粉20kg、高岭土15kg、二氧化钛10kg、氟硅酸钠8kg、增强纤维3kg、粘接剂3kg、发泡剂2kg和泡沫稳定剂1.5kg；
上述的改性石英粉通过以下步骤制得的：称取20kg粒径小于等于50μm的石英粉，置于干燥箱中以温度为120℃预热干燥2h，再加入占石英粉质量百分比8％的浓度为25％氨水溶液，在温度为75℃下搅拌40min，过滤出石英粉，用清水洗涤干燥；之后向干燥后的石英粉中加入其质量20％的环氧基硅烷偶联剂KH-560，在温度为55℃下搅拌2h，过滤出石英粉；最后将过滤出的石英粉输送至真空干燥箱内，在真空度为0.06MPa，温度为110℃的条件下干燥加热50min后即制得本发明原料所需的改性石英粉。
其中，上述的增强纤维采用火山岩纤维；粘接剂采用N-羟甲基丙烯酰胺；发泡剂采用硅酸钠；泡沫稳定剂采用硅树脂聚醚乳液。
上述的一种微孔泡沫玻璃的制备方法，按照以下步骤进行：
(1)先将碎玻璃粉末、丝光沸石、钡冰长石、云母、改性石英粉、高岭土、二氧化钛、氟硅酸钠和增强纤维输送至研磨机中粉碎混合，粉碎粒径大小≤100μm，得混合料；
(2)再将混合料输送至熔炼炉中熔化处理，随炉冷却至室温，得玻璃渣；
(3)之后对玻璃渣进行球磨处理，然后置于发泡池中，加入发泡剂等剩余原料，搅拌混匀，静置8h后再进行退火处理，退火温度控制在520℃，保温时间设定为1h；
(4)最后对退火后的半成品进行造型打磨即制得本发明的微孔泡沫玻璃。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种微孔泡沫玻璃，其特征在于，包括以下按重量份计的原料：碎玻璃粉末80-100份、丝光沸石20-30份、钡冰长石20-30份、云母15-25份、改性石英粉15-25份、高岭土10-20份、二氧化钛5-15份、氟硅酸钠6-10份、增强纤维1-5份、粘接剂1-5份、发泡剂1-3份和泡沫稳定剂1-2份；
所述改性石英粉通过以下步骤制得的：称取适量石英粉在干燥箱中以温度为120-160℃预热干燥1-2h，再加入占石英粉质量百分比8-12％的浓度为25％氨水溶液，在温度为65-75℃下搅拌40-50min，过滤出石英粉，用清水洗涤干燥；之后向干燥后的石英粉中加入其质量10-20％的环氧基硅烷偶联剂KH-560，在温度为55-65℃下搅拌1-2h，过滤出石英粉；最后将过滤出的石英粉输送至真空干燥箱内，在真空度为0.06-0.10MPa，温度为90-110℃的条件下干燥加热50-60min后即得。
2.根据权利要求1所述的一种微孔泡沫玻璃，其特征在于，包括以下按重量份计的原料：碎玻璃粉末90份、丝光沸石25份、钡冰长石25份、云母20份、改性石英粉20份、高岭土15份、二氧化钛10份、氟硅酸钠8份、增强纤维3份、粘接剂3份、发泡剂2份和泡沫稳定剂1.5份。
3.根据权利要求1所述的一种微孔泡沫玻璃，其特征在于，所述石英粉改性石英粉通过以下步骤制得的：称取适量粒径小于等于50μm的石英粉在干燥箱中以温度为140℃预热干燥1.5h，再加入占石英粉质量百分比10％的浓度为25％氨水溶液，在温度为70℃下搅拌45min，过滤出石英粉，用清水洗涤干燥；之后向干燥后的石英粉中加入其质量15％的环氧基硅烷偶联剂KH-560，在温度为60℃下搅拌1.5h，过滤出石英粉；最后将过滤出的石英粉输送至真空干燥箱内，在真空度为0.08MPa，温度为100℃的条件下干燥加热55min后即得。
4.根据权利要求1所述的一种微孔泡沫玻璃，其特征在于，所述增强纤维为碳化硅纤维、玄武岩纤维或火山岩纤维中一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种微孔泡沫玻璃，其特征在于，所述粘接剂为聚己二酸己二醇酯、乙基三甲氧基硅烷、N-羟甲基丙烯酰胺或丙烯酸中一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种微孔泡沫玻璃，其特征在于，所述发泡剂为硅酸钠、十二烷基硫酸钠或碳酸氢钠中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种微孔泡沫玻璃，其特征在于，所述泡沫稳定剂为硅树脂聚醚乳液、聚丙烯酰胺或聚乙烯醇中的一种。
8.一种如权利要求1-7任意一项所述的微孔泡沫玻璃的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按所述重量份配比称取原料；
(2)将碎玻璃粉末、丝光沸石、钡冰长石、云母、改性石英粉、高岭土、二氧化钛、氟硅酸钠和增强纤维输送至研磨机中粉碎混合，粉碎粒径大小≤100μm，得混合料；
(3)将混合料输送至熔炼炉中熔化处理，随炉冷却至室温，得玻璃渣；
(4)对玻璃渣进行球磨处理，然后置于发泡池中，加入剩余原料，搅拌混匀，静置6-8h后再进行退火处理，退火温度为480-520℃，保温时间为1-2h；
(5)最后对退火后的半成品进行造型打磨即可。
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