CN107500551A - 一种隔热泡沫玻璃及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种隔热泡沫玻璃及其制备方法,属于建筑材料技术领域。本发明先将氢氧化钙饱和溶液和纳米活性炭搅拌混合,得一次混合液,再向一次混合液通入二氧化碳,得二次混合液,再经过过滤,干燥,即得包覆纳米活性炭,将废玻璃,草木灰混合球磨,得混合粉末,将所得混合粉末,包覆纳米活性炭和助熔剂搅拌混合,模压成型,喷洒脱模剂,预热,烧结,发泡,退火,浸渍,干燥,即得隔热泡沫玻璃。本发明提供的隔热泡沫玻璃具有优异的隔热性能。

Description

一种隔热泡沫玻璃及其制备方法
技术领域
本发明公开了一种隔热泡沫玻璃及其制备方法,属于建筑材料技术领域。
背景技术
近年来,随着人们生活质量的提高,人们的环保意识不断增强,自然资源的紧缺,再利用废玻璃及工业废渣日益受到重视。泡沫玻璃是一种人工制造的多孔材料,内部充满无数微小均匀连通或封闭气孔的玻璃材料。它具有机械强度高、热工性能稳定、热膨胀系数低、不燃烧、不变形、使用寿命长、工作温度范围宽、耐腐蚀性能强、不具放射性、不吸水、不透湿、不受虫害、易加工可锯切、施工极其方便等优点,是一种性能良好的节能环保材料,也是一种轻质的高强建筑材料和装饰材料。
泡沫玻璃是由定量的碎玻璃、助溶剂、发泡剂、改性剂和促进剂等,经过粉碎混合均匀形成配合料,放入到特定的模具中,再经过预热、熔融、发泡、退火等工艺制成的,有许多球状密封的或相互链接的微孔结构的无机材料,属多孔玻璃的一种,是均匀的气相和固相体系,气泡直径在0.1~5mm,占总体的80~95%,表观密度约为120~50kg/m3
现在,泡沫玻璃应用很少,是一种新型的材料。由于这种新材料具有防潮、防火、防腐的作用,加之玻璃材料具有长期使用性能不劣化的优点,使其在绝热、深冷、地下、露天、易燃、易潮以及有化学侵蚀等苛刻环境下倍受用户青睐。被用于墙体保温、石油、化工、机房降噪、高速公路吸音隔离墙、电力、军工产品等。
立足于可持续发展,保护环境,有效利用资源和节约能源,解决环境恶化,资源匮乏和能源危机等现实问题为背景,泡沫玻璃的研究正在被广泛关注。虽然已经开展了大量研究工作,尝试了多种制备方法,取得了较大的成绩和进步,并开发出了多种相关产品,但目前的泡沫玻璃生产技术还不够成熟,存在着隔热性能不佳、抗热冲击性能差、生产成本高、能耗大、质量低、不能规模化生产,性价比低等问题,仍需加大科研力度,继续进行深入的探索,发展低能耗、低成本、高质量,批量化生产的泡沫玻璃制品,在满足市场需求的同时,创造出更加广阔的利益空间。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是:针对传统泡沫玻璃隔热性能不佳的问题,提供了一种隔热泡沫玻璃及其制备方法。
为了解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是:
一种隔热泡沫玻璃,原料的重量份数组成如下:80~100份废玻璃,70~80份包覆纳米活性炭,50~60份草木灰,0.1~0.2份助熔剂,5~6份脱模剂;
所述隔热泡沫玻璃制备步骤为:
(1)按重量份数计,依次取30~40份氢氧化钙饱和溶液,10~20份纳米活性炭,先将氢氧化钙饱和溶液和纳米活性炭搅拌混合,得一次混合液;
(2)再向一次混合液中通入二氧化碳,得二次混合液,再过滤,干燥,即得包覆纳米活性炭;
(3)按重量份数计,依次取80~100份废玻璃,70~80份包覆纳米活性炭,50~60份草木灰,0.1~0.2份助熔剂,5~6份脱模剂,先将废玻璃,草木灰混合球磨,得混合粉末;
(4)将上述混合粉末,包覆纳米活性炭和助熔剂搅拌混合,喷洒脱模剂,模压成型,预热,烧结,发泡,退火,浸渍,干燥,即得隔热泡沫玻璃。
所述助熔剂为碳酸钠,氟硅酸钠或六偏磷酸钠中的任意一种。
所述脱模剂是由高铝粉,水玻璃模数为1.5~2.0和水按质量比1:10:20搅拌混合而成。
步骤(1)所述氢氧化钙饱和溶液为20~22℃条件下的氢氧化钙饱和溶液。
本发明的有益效果是:
(1)本发明通过添加草木灰,在制备过程中,由于草木主要成分为碳酸钾,碳酸钾在600℃左右分解,分解产物为氧化钾和二氧化碳,一方面,碳酸钾分解释放热量,降低了隔热泡沫玻璃的熔点,另一方面,反应生成二氧化碳气体,提高玻璃的发泡率,因而体改体系的孔隙率,增强隔热泡沫玻璃的隔热性能,且在后期浸渍过程中,反应生成的氧化钾遇水发生反应,生成氢氧化钾,氢氧化钾水溶液具有强碱性,腐蚀隔热泡沫玻璃,溶出形成开孔结构,进一步增强体系的隔热性能;
(2)本发明通过添加包覆碳酸钙的纳米活性炭,在制备过程中,由于碳酸钙的分解温度较高,与玻璃溶解的温度相近,因此在配合料烧结完成后,玻璃接近融化时,碳酸钙才分解生成氧化钙和二氧化碳,且当表面碳酸钙分解完后,里面包裹的纳米活性炭继续分解,生成二氧化碳,提高玻璃的发泡率,增强隔热泡沫玻璃的隔热性能,且当后期的浸渍过程中,反应生成的氧化钙与水发生反应,生成碱性氢氧化钾,氢氧化钾水溶液具有强碱性,腐蚀隔热泡沫玻璃,溶出形成开孔结构,进一步增强体系的隔热性能。
具体实施方式
将高铝粉,水玻璃模数为1.5~2.0模数为1.5~2.0和水按质量比1:10:20加入单口烧瓶中,于转速为500~600r/min搅拌混合20~30min,即得脱模剂;按重量份数计,依次取30~40份氢氧化钙饱和溶液,10~20份纳米活性炭,先将氢氧化钙饱和溶液和纳米活性炭加入三口烧瓶中,再将三口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器,于温度50~60℃,转速为400~500r/min条件下,搅拌混合30~40min,得一次混合液;再向三口烧瓶以100~200mL/min速率通入二氧化碳1~2h,得二次混合液,再将所得二次混合液过滤,得滤饼,再将所得滤饼置于烘箱中干燥30~40min,即得包覆纳米活性炭;按重量份数计,依次取80~100份废玻璃,70~80份包覆纳米活性炭,50~60份草木灰,0.1~0.2份助熔剂,5~6份脱模剂,先将废玻璃,草木灰加入球磨机中,于转速为500~600r/min条件下球磨粉碎18~24h,得混合粉末;将上述混合粉末,包覆纳米活性炭和助熔剂搅拌加入烧杯中搅拌混合,得混合料,向模具中喷洒脱模剂,再将混合料倒入模具中,于压力为20~30MPa条件下,压制成型,得坯料,再将坯料加入烧结炉中,以5~8℃的升温速率将炉内温度到380~400℃预热30~40min,随后以8~10℃的升温速率将炉内温度到650~750℃烧结30~40min,再以10~15℃的升温速率将炉内温度到760~950℃发泡30~40min,随后以1~2℃的降温速率退火降温至室温,得发泡产物,将发泡产物置于水中浸渍20~30min后,得浸渍产物,再将浸渍产物置于烘箱中干燥20~30min,即得隔热泡沫玻璃。所述助熔剂为碳酸钠,氟硅酸钠或六偏磷酸钠中的任意一种。所述氢氧化钙饱和溶液为20~22℃条件下的氢氧化钙饱和溶液。
实例1
将高铝粉,水玻璃模数为2.0模数为2.0和水按质量比1:10:20加入单口烧瓶中,于转速为600r/min搅拌混合30min,即得脱模剂;按重量份数计,依次取40份氢氧化钙饱和溶液,20份纳米活性炭,先将氢氧化钙饱和溶液和纳米活性炭加入三口烧瓶中,再将三口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器,于温度60℃,转速为500r/min条件下,搅拌混合40min,得一次混合液;再向三口烧瓶以200mL/min速率通入二氧化碳2h,得二次混合液,再将所得二次混合液过滤,得滤饼,再将所得滤饼置于烘箱中干燥40min,即得包覆纳米活性炭;按重量份数计,依次取100份废玻璃,80份包覆纳米活性炭,60份草木灰,0.2份助熔剂,6份脱模剂,先将废玻璃,草木灰加入球磨机中,于转速为600r/min条件下球磨粉碎24h,得混合粉末;将上述混合粉末,包覆纳米活性炭和助熔剂搅拌加入烧杯中搅拌混合,得混合料,向模具中喷洒脱模剂,再将混合料倒入模具中,于压力为30MPa条件下,压制成型,得坯料,再将坯料加入烧结炉中,以8℃的升温速率将炉内温度到400℃预热40min,随后以10℃的升温速率将炉内温度到750℃烧结40min,再以15℃的升温速率将炉内温度到950℃发泡40min,随后以2℃的降温速率退火降温至室温,得发泡产物,将发泡产物置于水中浸渍30min后,得浸渍产物,再将浸渍产物置于烘箱中干燥30min,即得隔热泡沫玻璃。所述助熔剂为碳酸钠。所述氢氧化钙饱和溶液为22℃条件下的氢氧化钙饱和溶液。
实例2
将高铝粉,水玻璃模数为2.0模数为2.0和水按质量比1:10:20加入单口烧瓶中,于转速为600r/min搅拌混合30min,即得脱模剂;按重量份数计,依次取40份氢氧化钙饱和溶液,20份纳米活性炭,先将氢氧化钙饱和溶液和纳米活性炭加入三口烧瓶中,再将三口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器,于温度60℃,转速为500r/min条件下,搅拌混合40min,得一次混合液;再向三口烧瓶以200mL/min速率通入二氧化碳2h,得二次混合液,再将所得二次混合液过滤,得滤饼,再将所得滤饼置于烘箱中干燥40min,即得包覆纳米活性炭;按重量份数计,依次取100份废玻璃,80份包覆纳米活性炭,0.2份助熔剂,6份脱模剂,先将废玻璃加入球磨机中,于转速为600r/min条件下球磨粉碎24h,得混合粉末;将上述混合粉末,包覆纳米活性炭和助熔剂搅拌加入烧杯中搅拌混合,得混合料,向模具中喷洒脱模剂,再将混合料倒入模具中,于压力为30MPa条件下,压制成型,得坯料,再将坯料加入烧结炉中,以8℃的升温速率将炉内温度到400℃预热40min,随后以10℃的升温速率将炉内温度到750℃烧结40min,再以15℃的升温速率将炉内温度到950℃发泡40min,随后以2℃的降温速率退火降温至室温,得发泡产物,将发泡产物置于水中浸渍30min后,得浸渍产物,再将浸渍产物置于烘箱中干燥30min,即得隔热泡沫玻璃。所述助熔剂为碳酸钠。所述氢氧化钙饱和溶液为22℃条件下的氢氧化钙饱和溶液。
实例3
将高铝粉,水玻璃模数为2.0模数为2.0和水按质量比1:10:20加入单口烧瓶中,于转速为600r/min搅拌混合30min,即得脱模剂;按重量份数计,依次取100份废玻璃,60份草木灰,0.2份助熔剂,6份脱模剂,先将废玻璃,草木灰加入球磨机中,于转速为600r/min条件下球磨粉碎24h,得混合粉末;将上述混合粉末和助熔剂搅拌加入烧杯中搅拌混合,得混合料,向模具中喷洒脱模剂,再将混合料倒入模具中,于压力为30MPa条件下,压制成型,得坯料,再将坯料加入烧结炉中,以8℃的升温速率将炉内温度到400℃预热40min,随后以10℃的升温速率将炉内温度到750℃烧结40min,再以15℃的升温速率将炉内温度到950℃发泡40min,随后以2℃的降温速率退火降温至室温,得发泡产物,将发泡产物置于水中浸渍30min后,得浸渍产物,再将浸渍产物置于烘箱中干燥30min,即得隔热泡沫玻璃。所述助熔剂为碳酸钠。所述氢氧化钙饱和溶液为22℃条件下的氢氧化钙饱和溶液。
对比例:江阴某建筑材料有限公司生产的泡沫玻璃。
将实例1至3所得隔热泡沫玻璃和对比例产品进行性能检测,具体检测方法如下:
按照JC/T647用DRXL-1导热系数测试仪测试泡沫玻璃的导热系数,具体检测结果如表1所示:
表1
检测内容 实例1 实例2 实例3 对比例
导热系数/W/(m·K) 0.04 0.065 0.07 0.085
由表1检测结果可知,本发明所得隔热泡沫玻璃的导热系数低,隔热性能得到了有效提高。

Claims (4)

1.一种隔热泡沫玻璃,其特征在于:原料的重量份数组成如下:80~100份废玻璃,70~80份包覆纳米活性炭,50~60份草木灰,0.1~0.2份助熔剂,5~6份脱模剂;
所述隔热泡沫玻璃制备步骤为:
(1)按重量份数计,依次取30~40份氢氧化钙饱和溶液,10~20份纳米活性炭,先将氢氧化钙饱和溶液和纳米活性炭搅拌混合,得一次混合液;
(2)再向一次混合液中通入二氧化碳,得二次混合液,再过滤,干燥,即得包覆纳米活性炭;
(3)按重量份数计,依次取80~100份废玻璃,70~80份包覆纳米活性炭,50~60份草木灰,0.1~0.2份助熔剂,5~6份脱模剂,先将废玻璃,草木灰混合球磨,得混合粉末;
(4)将上述混合粉末,包覆纳米活性炭和助熔剂搅拌混合,喷洒脱模剂,模压成型,预热,烧结,发泡,退火,浸渍,干燥,即得隔热泡沫玻璃。
2.根据权利要求1所述的一种隔热泡沫玻璃,其特征在于:所述助熔剂为碳酸钠,氟硅酸钠或六偏磷酸钠中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种隔热泡沫玻璃,其特征在于:所述脱模剂是由高铝粉,水玻璃模数为1.5~2.0和水按质量比1:10:20搅拌混合而成。
4.根据权利要求1所述的一种隔热泡沫玻璃,其特征在于:所述步骤(1)中的氢氧化钙饱和溶液为20~22℃条件下的氢氧化钙饱和溶液。
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