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

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。