CN107473569A - 一种高抗压强度耐热泡沫玻璃板的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高抗压强度耐热泡沫玻璃板的制备方法，具体属于建筑材料制备技术领域。本发明将硅烷偶联剂对玄武岩和石英岩改性并放置于植物油以及沼液微生物中共混发酵，岩石与高聚物的相容性因此得到增强并同时改善其均匀分散强度。将水溶性硅烷偶联剂、氟硅酸钠和玻璃纤维加入到树脂中，进一步提高泡沫玻璃板的抗压强度。通过添加硼泥、粉煤灰、改性的氢氧化铝和硼酸，进一步提高玻璃熔体的粘度，显著提高泡沫玻璃板的抗压强度性能和耐热性能，硼酸不仅可以助熔，还可以改善泡孔结构，使泡孔均匀细小，有利于提高泡沫玻璃板的抗压强度。
Description
技术领域 本发明涉及建筑材料制备技术领域，具体涉及一种高抗压强度耐热泡沫玻璃板的制备方法。
背景技术
泡沫玻璃板是由碎玻璃、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。国外从20世纪30年代开始研制，国内80年代末期开始引进和开发。因具有独立气泡结构，体密度很小，导热系数小，常温下为0.052w/m.k，保温绝热性好，但抗压强度小(平均0.7Mpa)，抗折强度小(平均0.5Mpa)，因此主要用作复合墙体材料的保温绝热组成部分。
泡沫玻璃板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、无毒、不霉变、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。
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。
因此，发明一种具有高抗压强度和高耐热性的泡沫玻璃板对建筑材料制备技术领域具有积极的意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对目前普通的泡沫玻璃板存在抗压强度较低和耐热性较差的问题，提供了一种高抗压强度耐热泡沫玻璃板的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
一种高抗压强度耐热泡沫玻璃板的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）将玄武岩和石英岩放入碎石机中粉碎，得到岩石粗块，向岩石粗块中加入硅烷偶联剂KH-560混合搅拌，搅拌后装入麻袋中，将麻袋放在发酵罐底部，将花生油和沼液混合倒入发酵罐中，待麻袋完全浸没，再密封发酵罐发酵，待发酵结束后，取出麻袋，将麻袋中的岩石粗块放入球磨机中研磨过200～300目筛，收集过筛粉末，即得自制改性过筛岩石粉末，备用；
（2）将水玻璃和硅烷偶联剂KH-792混合搅拌，得到改性水玻璃，称取16～20g氟硅酸钠研磨过100～200目筛，收集过筛氟硅酸钠粉末，将过筛氟硅酸钠粉末放入改性水玻璃中混合搅拌，得到复合改性水玻璃；
（3）称取1～2kg叶腊石研磨粉碎，得到叶腊石粉末，将叶腊石放入窑炉中熔融，熔制得到熔融液，排除气泡后，运送到多孔漏板中拉丝，即为自制玻璃纤维，将自制玻璃纤维和天然树脂混合并研磨，得到改性玻璃纤维；
（4）向80～100mL氢氧化铝混合液中加入6～8g的钛酸酯偶联剂KR-9S并混合搅拌，即为改性氢氧化铝混合液；
（5）按重量份数计，分别称取自制改性过筛岩石粉末、复合改性水玻璃、改性玻璃纤维、水、改性氢氧化铝混合液置于搅拌机中搅拌混合，再添加碳酸钙、硼酸、生石灰和碎玻璃，继续搅拌混合，得到混合浆，并将混合浆注入玻璃熔炉中，加热升温，继续混合搅拌，搅拌混合后静置澄清，澄清后得到泡沫玻璃液；
（6）将与设计容重对应的泡沫玻璃液装入模具中，密封模具移入烘箱中预热，并将预热后的模具置于马弗炉中保温发泡后，自然冷却至室温，出料，即可制得高抗压强度耐热泡沫玻璃板。
步骤（1）所述的玄武岩和石英岩的质量比为1：1，粉碎时间为10～18min，搅拌时间为16～22min，花生油和沼液的质量比为1：2，发酵温度为35～45℃，发酵时间为10～30天。
步骤（2）所述的水玻璃和硅烷偶联剂KH-792的质量比为3：1，水玻璃的质量分数为30%，搅拌时间为6～8min，继续搅拌时间为12～16min。
步骤（3）所述的粉碎时间为1～2h，熔融温度为1300～1600℃，熔融时间为1～2h，熔融转速为2000～3000r/min，自制玻璃纤维和天然树脂的质量比为2：1，研磨时间为12～20min。
步骤（4）所述的氢氧化铝的质量浓度为5g/L，搅拌时间为10～18min。
步骤（5）所述的按重量份数计，分别称取10～12份自制改性过筛岩石粉末、18～20份复合改性水玻璃、6～8份改性玻璃纤维、60～80份水、5～7份改性氢氧化铝、6～8份碳酸钙、1～2份硼酸、1～2份生石灰和6～8份碎玻璃，搅拌时间为20～30min，继续搅拌时间为1～2h，搅拌温度为1200～1500℃，继续混合搅拌时间为2～4h，澄清时间为15～20h。
步骤（6）所述的设计容重为260～270kg/m3，模具的尺寸为90mm×70mm×40mm，预热温度为70～80℃，预热时间为5～10min，发泡温度为300～500℃，发泡时间为2.0～2.5h。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明首先使用硅烷偶联剂对玄武岩和石英岩改性，将其和植物油以及沼液微生物共混发酵，利用微生物将植物油分解产生亲油性酯基，并在微生物的自交联作用下使得酯基接枝到岩石表面，增强了岩石与高聚物的相容性以及改善其均匀分散强度，其中玄武岩和石英岩本身具有很大的抗压强度，从而提高泡沫玻璃板的抗压强度，接着通过水溶性硅烷偶联剂和氟硅酸钠等对水玻璃改性，从而提高其黏结能力，进一步提高泡沫玻璃板的抗压强度和耐热性能，再将玻璃纤维加入到树脂中，玻璃纤维之间就会有交错的树脂分子链连接，相当于将树脂交联，在受到弯曲、拉伸、压缩等载荷作用时，树脂在玻璃纤维之间传递应力，使玻璃纤维与树脂共同承载，将其作为填料对泡沫玻璃板进行改性，再次提高泡沫玻璃板的抗压强度；
（2）本发明通过添加硼泥和粉煤灰，其中利用硼泥中的氧化钠和氧化硼具有强烈的玻璃化倾向，在反应过程中，可使熔融产物凝固温度范围明显降低，提高泡沫玻璃板的耐热性能，再添加改性的氢氧化铝和硼酸，其中改性的氢氧化铝在高温下分解成氧化铝，氧化铝在玻璃中能提高玻璃的化学稳定性以及增加其机械强度，并能降低玻璃的析晶倾向和降低玻璃的热膨胀系数，进一步提高玻璃熔体的粘度，显著提高泡沫玻璃板的抗压强度性能和耐热性能，硼酸不仅可以助熔，还可以改善泡孔结构，使泡孔均匀细小，有利于提高泡沫玻璃板的抗压强度。
具体实施方式
按质量比为1：1将玄武岩和石英岩放入碎石机中粉碎10～18min，得到岩石粗块，向岩石粗块中加入硅烷偶联剂KH-560混合搅拌16～22min，搅拌后装入麻袋中，将麻袋放在发酵罐底部，按质量比为1：2将花生油和沼液混合倒入发酵罐中，待麻袋完全浸没，再密封发酵罐，在温度为35～45℃下发酵10～30天，待发酵结束后，取出麻袋，将麻袋中的岩石粗块放入球磨机中研磨过200～300目筛，收集过筛粉末，即得自制改性过筛岩石粉末，备用，按质量比为3：1将质量分数为30%的水玻璃和硅烷偶联剂KH-792混合搅拌6～8min，得到改性水玻璃，称取16～20g氟硅酸钠研磨过100～200目筛，收集过筛氟硅酸钠粉末，将过筛氟硅酸钠粉末放入改性水玻璃中混合搅拌12～16min，得到复合改性水玻璃，称取1～2kg叶腊石研磨粉碎1～2h，得到叶腊石粉末，将叶腊石放入1300～1600℃的窑炉中熔融1～2h，熔制得到熔融液，排除气泡后，运送到多孔漏板中，在转速为2000～3000r/min下拉丝，即为自制玻璃纤维，按质量比为2：1将自制玻璃纤维和天然树脂混合并研磨12～20min，得到改性玻璃纤维，向80～100mL质量浓度为5g/L的氢氧化铝混合液中加入6～8g的钛酸酯偶联剂KR-9S并混合搅拌10～18min，即为改性氢氧化铝混合液，按重量份数计，分别称取10～12份自制改性过筛岩石粉末、18～20份复合改性水玻璃、6～8份改性玻璃纤维、60～80份水、5～7份改性氢氧化铝混合液置于搅拌机中搅拌混合20～30min，再添加6～8份碳酸钙、1～2份硼酸、1～3份生石灰、1～3份粉煤灰、2～4份硼泥和6～8份碎玻璃，继续搅拌混合1～2h，得到混合浆，并将混合浆注入玻璃熔炉中，加热升温至1200～1500℃，继续混合搅拌2～4h，搅拌混合后静置澄清15～20h，澄清后得到泡沫玻璃液，设计容重为260～270kg/m3，将与设计容重对应的泡沫玻璃液装入尺寸为90mm×70mm×40mm模具中，密封模具移入烘箱中，在70～80℃下预热5～10min，并将预热后的模具置于300～500℃的马弗炉中保温发泡2.0～2.5h后，自然冷却至室温，出料，即可制得高抗压强度耐热泡沫玻璃板。
实例1
按质量比为1：1将玄武岩和石英岩放入碎石机中粉碎10min，得到岩石粗块，向岩石粗块中加入硅烷偶联剂KH-560混合搅拌16min，搅拌后装入麻袋中，将麻袋放在发酵罐底部，按质量比为1：2将花生油和沼液混合倒入发酵罐中，待麻袋完全浸没，再密封发酵罐，在温度为35℃下发酵10天，待发酵结束后，取出麻袋，将麻袋中的岩石粗块放入球磨机中研磨过200目筛，收集过筛粉末，即得自制改性过筛岩石粉末，备用，按质量比为3：1将质量分数为30%的水玻璃和硅烷偶联剂KH-792混合搅拌6min，得到改性水玻璃，称取16g氟硅酸钠研磨过100目筛，收集过筛氟硅酸钠粉末，将过筛氟硅酸钠粉末放入改性水玻璃中混合搅拌12min，得到复合改性水玻璃，称取1kg叶腊石研磨粉碎1h，得到叶腊石粉末，将叶腊石放入1300℃的窑炉中熔融1h，熔制得到熔融液，排除气泡后，运送到多孔漏板中，在转速为2000r/min下拉丝，即为自制玻璃纤维，按质量比为2：1将自制玻璃纤维和天然树脂混合并研磨12min，得到改性玻璃纤维，向80mL质量浓度为5g/L的氢氧化铝混合液中加入6g的钛酸酯偶联剂KR-9S并混合搅拌10min，即为改性氢氧化铝混合液，按重量份数计，分别称取10份自制改性过筛岩石粉末、18份复合改性水玻璃、6份改性玻璃纤维、60份水、5份改性氢氧化铝混合液置于搅拌机中搅拌混合20min，再添加6份碳酸钙、1份硼酸、1份生石灰、1份粉煤灰、2份硼泥和6份碎玻璃，继续搅拌混合1h，得到混合浆，并将混合浆注入玻璃熔炉中，加热升温至1200℃，继续混合搅拌2h，搅拌混合后静置澄清15h，澄清后得到泡沫玻璃液，设计容重为260kg/m3，将与设计容重对应的泡沫玻璃液装入尺寸为90mm×70mm×40mm模具中，密封模具移入烘箱中，在70℃下预热5min，并将预热后的模具置于300℃的马弗炉中保温发泡2.0h后，自然冷却至室温，出料，即可制得高抗压强度耐热泡沫玻璃板。
实例2
按质量比为1：1将玄武岩和石英岩放入碎石机中粉碎15min，得到岩石粗块，向岩石粗块中加入硅烷偶联剂KH-560混合搅拌19min，搅拌后装入麻袋中，将麻袋放在发酵罐底部，按质量比为1：2将花生油和沼液混合倒入发酵罐中，待麻袋完全浸没，再密封发酵罐，在温度为40℃下发酵20天，待发酵结束后，取出麻袋，将麻袋中的岩石粗块放入球磨机中研磨过250目筛，收集过筛粉末，即得自制改性过筛岩石粉末，备用，按质量比为3：1将质量分数为30%的水玻璃和硅烷偶联剂KH-792混合搅拌7min，得到改性水玻璃，称取18g氟硅酸钠研磨过150目筛，收集过筛氟硅酸钠粉末，将过筛氟硅酸钠粉末放入改性水玻璃中混合搅拌14min，得到复合改性水玻璃，称取1.5kg叶腊石研磨粉碎1.5h，得到叶腊石粉末，将叶腊石放入1450℃的窑炉中熔融1.5h，熔制得到熔融液，排除气泡后，运送到多孔漏板中，在转速为2500r/min下拉丝，即为自制玻璃纤维，按质量比为2：1将自制玻璃纤维和天然树脂混合并研磨14min，得到改性玻璃纤维，向90mL质量浓度为5g/L的氢氧化铝混合液中加入7g的钛酸酯偶联剂KR-9S并混合搅拌14min，即为改性氢氧化铝混合液，按重量份数计，分别称取11份自制改性过筛岩石粉末、19份复合改性水玻璃、7份改性玻璃纤维、70份水、6份改性氢氧化铝混合液置于搅拌机中搅拌混合25min，再添加7份碳酸钙、1份硼酸、2份生石灰、2份粉煤灰、3份硼泥和7份碎玻璃，继续搅拌混合1.5h，得到混合浆，并将混合浆注入玻璃熔炉中，加热升温至1350℃，继续混合搅拌3h，搅拌混合后静置澄清17h，澄清后得到泡沫玻璃液，设计容重为265kg/m3，将与设计容重对应的泡沫玻璃液装入尺寸为90mm×70mm×40mm模具中，密封模具移入烘箱中，在75℃下预热7min，并将预热后的模具置于400℃的马弗炉中保温发泡2.2h后，自然冷却至室温，出料，即可制得高抗压强度耐热泡沫玻璃板。
实例3
按质量比为1：1将玄武岩和石英岩放入碎石机中粉碎18min，得到岩石粗块，向岩石粗块中加入硅烷偶联剂KH-560混合搅拌22min，搅拌后装入麻袋中，将麻袋放在发酵罐底部，按质量比为1：2将花生油和沼液混合倒入发酵罐中，待麻袋完全浸没，再密封发酵罐，在温度为45℃下发酵30天，待发酵结束后，取出麻袋，将麻袋中的岩石粗块放入球磨机中研磨过300目筛，收集过筛粉末，即得自制改性过筛岩石粉末，备用，按质量比为3：1将质量分数为30%的水玻璃和硅烷偶联剂KH-792混合搅拌8min，得到改性水玻璃，称取20g氟硅酸钠研磨过200目筛，收集过筛氟硅酸钠粉末，将过筛氟硅酸钠粉末放入改性水玻璃中混合搅拌16min，得到复合改性水玻璃，称取2kg叶腊石研磨粉碎2h，得到叶腊石粉末，将叶腊石放入1600℃的窑炉中熔融2h，熔制得到熔融液，排除气泡后，运送到多孔漏板中，在转速为3000r/min下拉丝，即为自制玻璃纤维，按质量比为2：1将自制玻璃纤维和天然树脂混合并研磨20min，得到改性玻璃纤维，向100mL质量浓度为5g/L的氢氧化铝混合液中加入8g的钛酸酯偶联剂KR-9S并混合搅拌18min，即为改性氢氧化铝混合液，按重量份数计，分别称取12份自制改性过筛岩石粉末、20份复合改性水玻璃、8份改性玻璃纤维、80份水、7份改性氢氧化铝混合液置于搅拌机中搅拌混合30min，再添加8份碳酸钙、2份硼酸、3份生石灰、3份粉煤灰、4份硼泥和8份碎玻璃，继续搅拌混合2h，得到混合浆，并将混合浆注入玻璃熔炉中，加热升温至1500℃，继续混合搅拌4h，搅拌混合后静置澄清20h，澄清后得到泡沫玻璃液，设计容重为270kg/m3，将与设计容重对应的泡沫玻璃液装入尺寸为90mm×70mm×40mm模具中，密封模具移入烘箱中，在80℃下预热10min，并将预热后的模具置于500℃的马弗炉中保温发泡2.5h后，自然冷却至室温，出料，即可制得高抗压强度耐热泡沫玻璃板。
对比例 以福建福州某公司生产的泡沫玻璃板作为对比例 对本发明制得的高抗压强度耐热泡沫玻璃板和对比例中的泡沫玻璃板进行检测，检测结果如表1所示： 1、测试方法
本发明制得的泡沫玻璃板，经检验符合现行的国家质量标准。各技术参数具体参考《JC/T647-2014泡沫玻璃绝热制品》标准。
抗压强度：将13cm2、厚度为0.1cm的试验样品放置在51cm2的加载面之间。然后在0.02cm/min的十字头速度下连续的压缩样品，直至达到最大负荷。
表1
| 测试项目 | 实例1 | 实例2 | 实例3 | 对比例 |
| 抗压强度（MPa） | 0.84 | 0.88 | 0.92 | 0.56 |
| 抗折强度（MPa） | 0.83 | 0.87 | 0.89 | 0.55 |
| 热膨胀系数（×10-6℃） | 5.78 | 5.73 | 5.67 | 7.89 |
| 体积密度（g/cm3） | 0.12 | 0.11 | 0.11 | 0.16 |
根据表1中数据可知，本发明制得的沫玻璃板抗压、抗折强度好，热膨胀系数小，体积密度小，具有广阔的使用前景。
Claims (7)
1.一种高抗压强度耐热泡沫玻璃板的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）将玄武岩和石英岩放入碎石机中粉碎，得到岩石粗块，向岩石粗块中加入硅烷偶联剂KH-560混合搅拌，搅拌后装入麻袋中，将麻袋放在发酵罐底部，将花生油和沼液混合倒入发酵罐中，待麻袋完全浸没，再密封发酵罐发酵，待发酵结束后，取出麻袋，将麻袋中的岩石粗块放入球磨机中研磨过200～300目筛，收集过筛粉末，即得自制改性过筛岩石粉末，备用；
（2）将水玻璃和硅烷偶联剂KH-792混合搅拌，得到改性水玻璃，称取16～20g氟硅酸钠研磨过100～200目筛，收集过筛氟硅酸钠粉末，将过筛氟硅酸钠粉末放入改性水玻璃中混合搅拌，得到复合改性水玻璃；
（3）称取1～2kg叶腊石研磨粉碎，得到叶腊石粉末，将叶腊石放入窑炉中熔融，熔制得到熔融液，排除气泡后，运送到多孔漏板中拉丝，即为自制玻璃纤维，将自制玻璃纤维和天然树脂混合并研磨，得到改性玻璃纤维；
（4）向80～100mL氢氧化铝混合液中加入6～8g的钛酸酯偶联剂KR-9S并混合搅拌，即为改性氢氧化铝混合液；
（5）按重量份数计，分别称取自制改性过筛岩石粉末、复合改性水玻璃、改性玻璃纤维、水、改性氢氧化铝混合液置于搅拌机中搅拌混合，再添加碳酸钙、硼酸、生石灰和碎玻璃，继续搅拌混合，得到混合浆，并将混合浆注入玻璃熔炉中，加热升温，继续混合搅拌，搅拌混合后静置澄清，澄清后得到泡沫玻璃液；
（6）将与设计容重对应的泡沫玻璃液装入模具中，密封模具移入烘箱中预热，并将预热后的模具置于马弗炉中保温发泡后，自然冷却至室温，出料，即可制得高抗压强度耐热泡沫玻璃板。
2.根据权利要求1所述的一种高抗压强度耐热泡沫玻璃板的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的玄武岩和石英岩的质量比为1：1，粉碎时间为10～18min，搅拌时间为16～22min，花生油和沼液的质量比为1：2，发酵温度为35～45℃，发酵时间为10～30天。
3.根据权利要求1所述的一种高抗压强度耐热泡沫玻璃板的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的水玻璃和硅烷偶联剂KH-792的质量比为3：1，水玻璃的质量分数为30%，搅拌时间为6～8min，继续搅拌时间为12～16min。
4.根据权利要求1所述的一种高抗压强度耐热泡沫玻璃板的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述的粉碎时间为1～2h，熔融温度为1300～1600℃，熔融时间为1～2h，熔融转速为2000～3000r/min，自制玻璃纤维和天然树脂的质量比为2：1，研磨时间为12～20min。
5.根据权利要求1所述的一种高抗压强度耐热泡沫玻璃板的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述的氢氧化铝的质量浓度为5g/L，搅拌时间为10～18min。
6.根据权利要求1所述的一种高抗压强度耐热泡沫玻璃板的制备方法，其特征在于：步骤（5）所述的按重量份数计，分别称取10～12份自制改性过筛岩石粉末、18～20份复合改性水玻璃、6～8份改性玻璃纤维、60～80份水、5～7份改性氢氧化铝、6～8份碳酸钙、1～2份硼酸、1～2份生石灰和6～8份碎玻璃，搅拌时间为20～30min，继续搅拌时间为1～2h，搅拌温度为1200～1500℃，继续混合搅拌时间为2～4h，澄清时间为15～20h。
7.根据权利要求1所述的一种高抗压强度耐热泡沫玻璃板的制备方法，其特征在于：步骤（6）所述的设计容重为260～270kg/m3，模具的尺寸为90mm×70mm×40mm，预热温度为70～80℃，预热时间为5～10min，发泡温度为300～500℃，发泡时间为2.0～2.5h。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN108428920A (zh) * | 2018-03-30 | 2018-08-21 | 王敏 | 一种耐高温型电解液的制备方法 |
| CN108503225A (zh) * | 2018-04-19 | 2018-09-07 | 合肥钢骨玻璃制品有限公司 | 一种电磁屏蔽泡沫玻璃及其制备方法 |
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