CN107512873A - 一种低密度建筑泡沫玻璃及其制备方法 - Google Patents

一种低密度建筑泡沫玻璃及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种低密度建筑泡沫玻璃及其制备方法，将微米级玻璃粉末与适量中空玻璃微球混合，将制得的混合颗粒物在高温下直接进行烧结，由于微细颗粒易于烧结，同时中空玻璃微球作为骨架材料，在玻璃微粉熔化后微球被粘接起来，制备出低密度泡沫玻璃。克服了现有技术中泡沫玻璃制备存在杂质成分含量相对较多，制成的成品整体性能因为过多的杂质成分受到影响的技术缺陷，本发明将制得的混合物在高温下直接进行烧结，除了玻璃原料以外几乎不含其它杂质成分，并且堆积起来的玻璃微球结合部分则形成多孔结构玻璃微球尺寸均匀，产生的泡孔分布也越均匀，孔径分布也越小，制品强度高。适合用于高强建筑材料和装饰材料。

Description

一种低密度建筑泡沫玻璃及其制备方法
技术领域
本发明涉及材料加工领域，具体涉及一种低密度建筑泡沫玻璃及其制备方法。
背景技术
泡沫玻璃(foam glass)是由定量的碎玻璃、发泡剂、改性添加剂和促进剂等,经过细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、退火等工艺制成的多孔玻璃材料。泡沫玻璃是由大量的直径在0.1～3mm的均匀气泡结构组成,气泡占总体积的80%～95%。它的表观密度为120～500kg/m3,可根据使用的要求,通过变更生产技术参数来调整其密度。
泡沫玻璃是一种性能优越的隔热、吸声、防潮、防火的轻质高强建筑材料和装饰材料。它具有机械强度高、导热系数小、热膨胀系数低、不吸水、不透湿、热工性能稳定、不燃烧、不变形、使用寿命长、工作温度范围宽、不受虫害、耐蚀性能强、易加工可锯切、施工极其方便等优点。虽然其他新型隔热材料层出不穷,但泡沫玻璃以其永久性、安全性、可靠性在低温隔热、防潮工程、吸声工程等领域占据越来越重要的地位。泡沫玻璃可以很容易加工成各种形状,以满足不同工程需要。泡沫玻璃是固体废弃材料再生利用、保护环境并获得丰厚经济效益的优秀范例。
现有的泡沫玻璃的生产方法具体是，将废弃的普通玻璃(SiO2含量小于75%)，进行清除杂质处理后，碾压成碎玻璃，再在其中加入添加剂、经过细粉碎和均匀混合后，再将混合物粉末经过高温熔化，发泡、退火而制成的无机非金属玻璃材料。中国专利号申请号201410093446.3公开了一种低密度建筑泡沫玻璃及其制备方法，玻璃粉、炭黑、三氧化二锑、硼砂、二氧化钛和流化剂为原材料制备出低密度泡沫玻璃，泡沫玻璃体积密度低于140kg/m 3，抗压强度和抗折强度均大于 0.3MPa，体积吸水率小于 0.5%，室温下导热系数小于 0.065W/(m.K)。
现有工艺生产的泡沫玻璃存在的问题在于：现有的泡沫玻璃中普通玻璃的含量过高，因为普通玻璃中的 SiO2 含量相对较少，其余的杂质成分含量相对较多，制成的成品整体性能因为过多的杂质成分受到影响。因此，开发一种杂质含量少、成品性能高的低密度泡沫玻璃和简单的制备工艺能够进一步推动低密度泡沫玻璃产业化发展。
发明内容
针对现有技术中泡沫玻璃制备存在杂质成分含量相对较多，制成的成品整体性能因为过多的杂质成分受到影响的技术缺陷，本发明提出一种低密度建筑泡沫玻璃及其制备方法，将微米级玻璃粉末与适量中空玻璃微球混合，将制得的混合颗粒物在高温下直接进行烧结，除了玻璃原料以外几乎不含其它杂质成分，产生的泡孔分布也越均匀，孔径分布也越小，制品强度高。
为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：
一方面提供一种低密度建筑泡沫玻璃，所述泡沫玻璃由包括如下重量份数的原料制备而成：
玻璃粉 10-30份
中空玻璃微球 70-90份
粘接剂 0-2份
着色剂 0-0.5份
其中，所述玻璃粉材质为高白玻璃粉、钠钙玻璃粉中的一种或两种混合物，所述中空玻璃微珠材质为石英玻璃、硼硅玻璃、钢化玻璃、非晶氧化铝玻璃中的一种或几种，所述粘接剂为硅橡胶粘结剂，所述着色剂为钛镍黄、钛铬棕、铜铬黑、钴绿、钴蓝、铁铬黑、铁锌铬棕中的一种或几种。
优选的，所述玻璃粉粒径为1.0-10.0μm，所述中空玻璃微球外径为0.01-1.5mm。
优选的，所述低密度泡沫玻璃的气孔直径为0.05-4.5mm，闭口气孔率为85-91％，比重为0.1-0.35g/cm 3 ，抗压强度为5.3-8.5Mpa。
另一方面，提供一种低密度建筑泡沫玻璃的制备方法，所述方法包括：
（1）按比例称取原料，混合搅拌均匀，得到混合粉料；
（2）将所述混合粉料装入模具中，放入 700-850℃高温炉中加热、保温0.5-1小时，玻璃微粉熔化后微球被粘接起来，形成玻璃骨架，继续加热所述玻璃骨架微球结合部分则形成多孔结构，冷却至室温，即得到低密度泡沫玻璃。
优选的，所述低密度泡沫玻璃的气孔直径可由中空玻璃微球尺寸进行调节，中空玻璃微球的孔隙尺寸为30-800μm。
优选的，所述原料搅拌顺序为首先混合玻璃粉和粘结剂，然后加入着色剂和玻璃微球，保证玻璃粉和玻璃微球的界面处表面均匀覆盖着色剂。
优选的，所述冷却速度控制在2-12℃/分钟，保证玻璃中气体形成足够多的孔洞，避免冷却过程中孔洞崩塌。
现有的泡沫玻璃中普通玻璃的含量过高，因为普通玻璃中的 SiO2 含量相对较少，其余的杂质成分含量相对较多，制成的成品整体性能因为过多的杂质成分受到影响，鉴于此，本发明一种低密度建筑泡沫玻璃及其制备方法，先将玻璃粉末与适量中空玻璃微球混合，将制得的混合颗粒物在高温下直接进行烧结，由于微细颗粒易于烧结，同时中空玻璃微球作为骨架材料，在玻璃微粉熔化后微球被粘接起来，堆积起来的微球结合部分则形成多孔结构。采用本发明提供的方法，不仅工艺简单，而且可通过调节骨架材料粒径大小对泡孔结构进行控制，玻璃微球尺寸越均匀，产生的泡孔分布也越均匀，孔径分布也越小，制品强度高。适合用于高强建筑材料和装饰材料。
将本发明所制备泡沫玻璃性能与普通方案制备的泡沫玻璃相比，在泡沫玻璃质量、产量等方面具有的优势如表1所示。
表1：
性能指标 本发明 普通泡沫玻璃
闭口气孔率％ 85-91 54-72
比重g/cm 3 0.1-0.25 0.3-0.85
抗压强度Mpa 5.3-8.5 3.5-4.8
本发明一种低密度建筑泡沫玻璃及其制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：
1、本发明提供的一种低密度建筑泡沫玻璃及其制备方法，将玻璃粉末与适量中空玻璃微球混合，将制得的混合颗粒物在高温下直接进行烧结，除了玻璃原料以外几乎不含其它杂质成分，产品质量高。
2、本发明提供的一种低密度建筑泡沫玻璃及其制备方法，将微米级玻璃粉末与适量中空玻璃微球混合，将制得的混合颗粒物在高温下直接进行烧结，由于微细颗粒易于烧结，同时中空玻璃微球作为骨架材料，在玻璃微粉熔化后微球被粘接起来，堆积起来的微球结合部分则形成多孔结构玻璃微球尺寸越均匀，产生的泡孔分布也越均匀，孔径分布也越小，制品强度高。
3、本方案通过调节骨架材料粒径大小可以方便地对泡孔结构进行控制，通过着色剂配色，制备出的泡沫玻璃结构色彩丰富，满足各类市场需求。
3、本发明公开的方案制备工艺简单，原料来源广泛，成本低，易于实现规模化工业生产。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更,均应包含在本发明的范围内。
实施例1
（1）按重量份数称取粒径为10.0μm的钠钙玻璃粉10份，材质为石英玻璃、硼硅玻璃、钢化玻璃、非晶氧化铝玻璃中空玻璃微球89份；中空玻璃微球的外径为1.5mm，孔隙尺寸为30μm，硅橡胶粘结剂 1份，钛镍黄、铜铬黑混合着色剂0.5份，配好原料以后首先混合玻璃粉和硅橡胶粘结剂，然后加入着色剂和玻璃微球，保证玻璃粉和玻璃微球的界面处表面均匀覆盖着色剂混合搅拌均匀，得到混合粉料。
（2）将所述混合粉料装入模具中，放入 700℃高温炉中加热、保温0.8小时，玻璃微粉熔化后微球被粘接起来，形成玻璃骨架，继续加热所述玻璃骨架微球结合部分则形成多孔结构，将冷却速度控制在12℃/分钟，保证玻璃中气体形成足够多的孔洞，避免冷却过程中孔洞崩塌，冷却至室温后即得低密度泡沫玻璃。
对实施例中制备获得的低密度泡沫玻璃进行性能测试后，获得数据如表2所示。
实施例2
（1）按重量份数称取粒径为1.0μm的高白玻璃粉30份，材质为石英玻璃、硼硅玻璃、钢化玻璃、非晶氧化铝玻璃中空玻璃微球70份；中空玻璃微球的外径为0.5mm，孔隙尺寸为100μm，硅橡胶粘结剂 1份，配好原料以后玻璃粉中加入玻璃微球，混合搅拌均匀后得到混合粉料。
（2）将所述混合粉料装入模具中，放入 850℃高温炉中加热、保温1小时，玻璃微粉熔化后微球被粘接起来，形成玻璃骨架，继续加热所述玻璃骨架微球结合部分则形成多孔结构，将冷却速度控制在2℃/分钟，保证玻璃中气体形成足够多的孔洞，避免冷却过程中孔洞崩塌，冷却至室温后即得到低密度泡沫玻璃。
对实施例中制备获得的低密度泡沫玻璃进行性能测试后，获得数据如表2所示。
实施例3
（1）按重量份数称取粒径为5.0μm的高白玻璃粉、钠钙玻璃粉混合物15份，材质为石英玻璃、硼硅玻璃、钢化玻璃、非晶氧化铝玻璃中空玻璃微球83份；中空玻璃微球的外径为1.0mm，孔隙尺寸为400μm，硅橡胶粘结剂2份，钴绿着色剂0.2份，配好原料以后首先混合玻璃粉和硅橡胶粘结剂，然后加入着色剂和玻璃微球，保证玻璃粉和玻璃微球的界面处表面均匀覆盖着色剂混合搅拌均匀，得到混合粉料。
（2）将所述混合粉料装入模具中，放入 750℃高温炉中加热、保温0.6小时，玻璃微粉熔化后微球被粘接起来，形成玻璃骨架，继续加热所述玻璃骨架微球结合部分则形成多孔结构，将冷却速度控制在10℃/分钟，保证玻璃中气体形成足够多的孔洞，避免冷却过程中孔洞崩塌，冷却至室温后即得到低密度泡沫玻璃。
对实施例中制备获得的低密度泡沫玻璃进行性能测试后，获得数据如表2所示。
实施例4
（1）按重量份数称取粒径为8.0μm的高白玻璃粉、钠钙玻璃粉25份，材质为石英玻璃、硼硅玻璃、钢化玻璃、非晶氧化铝玻璃中空玻璃微球75份；中空玻璃微球的外径为0.01mm，孔隙尺寸为350μm，铁锌铬棕着色剂 0.1份，配好原料以后混合玻璃粉和着色剂和玻璃微球，保证玻璃粉和玻璃微球的界面处表面均匀覆盖着色剂混合搅拌均匀，得到混合粉料。
（2）将所述混合粉料装入模具中，放入 800℃高温炉中加热、保温1小时，玻璃微粉熔化后微球被粘接起来，形成玻璃骨架，继续加热所述玻璃骨架微球结合部分则形成多孔结构，将冷却速度控制在5℃/分钟，保证玻璃中气体形成足够多的孔洞，避免冷却过程中孔洞崩塌，冷却至室温后即得低密度泡沫玻璃。
对实施例中制备获得的低密度泡沫玻璃进行性能测试后，获得数据如表2所示。
实施例5
（1）按重量份数称取粒径为10.0μm的钠钙玻璃粉18份，材质为石英玻璃、硼硅玻璃、钢化玻璃、非晶氧化铝玻璃中空玻璃微球82份；中空玻璃微球的外径为1.5mm，孔隙尺寸为40μm，硅橡胶粘结剂1份，钴蓝、铁铬黑混合着色剂 0.1份，配好原料以后首先混合玻璃粉和硅橡胶粘结剂，然后加入着色剂和玻璃微球，保证玻璃粉和玻璃微球的界面处表面均匀覆盖着色剂混合搅拌均匀，得到混合粉料。
（2）将所述混合粉料装入模具中，放入 720℃高温炉中加热、保温0.8小时，玻璃微粉熔化后微球被粘接起来，形成玻璃骨架，继续加热所述玻璃骨架微球结合部分则形成多孔结构，将冷却速度控制在10℃/分钟，保证玻璃中气体形成足够多的孔洞，避免冷却过程中孔洞崩塌，冷却至室温后即得到低密度泡沫玻璃。
对实施例中制备获得的低密度泡沫玻璃进行性能测试后，获得数据如表2所示。
实施例6
低密度泡沫玻璃的气孔直径可由中空玻璃微球尺寸进行调节，中空玻璃微球的外径为1.5mm，孔隙尺寸为800μm，其余条件和实施例5中的均相同，制备得到低密度泡沫玻璃，对实施例中制备获得的低密度泡沫玻璃进行性能测试后，获得数据如表2所示。
对比例1
（1）按重量份数称取粒径为10.0μm的钠钙玻璃粉18份，材质为石英玻璃、硼硅玻璃、钢化玻璃、非晶氧化铝玻实心玻璃微球82份；实心玻璃微球的外径为1.5mm，硅橡胶粘结剂1份，钴蓝、铁铬黑混合着色剂 0.1份，配好原料以后首先混合玻璃粉和硅橡胶粘结剂，然后加入着色剂和玻璃微球，保证玻璃粉和玻璃微球的界面处表面均匀覆盖着色剂混合搅拌均匀，得到混合粉料。
（2）将所述混合粉料装入模具中，放入 720℃高温炉中加热、保温0.8小时，玻璃微粉熔化后微球被粘接起来，形成玻璃骨架，继续加热所述玻璃骨架微球结合，将冷却速度控制在10℃/分钟，冷却至室温后即得到低密度泡沫玻璃。
对比例制备获得的低密度泡沫玻璃进行性能测试后，获得数据如表2所示。
表2：

Claims (7)

1.一种低密度建筑泡沫玻璃，其特征在于，所述泡沫玻璃由包括如下重量份数的原料制备而成：
玻璃粉 10-30份
中空玻璃微球 70-90份
粘接剂 0-2份
着色剂 0-0.5份
其中，所述玻璃粉材质为高白玻璃粉、钠钙玻璃粉中的一种或两种混合物，所述中空玻璃微珠材质为石英玻璃、硼硅玻璃、钢化玻璃、非晶氧化铝玻璃中的一种或几种，所述粘接剂为硅橡胶粘结剂，所述着色剂为钛镍黄、钛铬棕、铜铬黑、钴绿、钴蓝、铁铬黑、铁锌铬棕中的一种或几种。
2.如权利要求1所述的一种低密度建筑泡沫玻璃，其特征在于，所述玻璃粉粒径为1.0-10.0μm，所述中空玻璃微球外径为0.01-1.5mm。
3.如权利要求1所述的一种低密度建筑泡沫玻璃，其特征在于，所述低密度泡沫玻璃的气孔直径为0.05-4.5mm，闭口气孔率为85-91％，比重为0.1-0.35g/cm 3 ，抗压强度为5.3-8.5Mpa。
4.一种如权利要求1-3任一权项所述的低密度建筑泡沫玻璃的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
(1)按比例称取原料，混合搅拌均匀，得到混合粉料；
(2)将所述混合粉料装入模具中，放入 700-850℃高温炉中加热、保温0.5-1小时，玻璃微粉熔化后微球被粘接起来，形成玻璃骨架，继续加热所述玻璃骨架微球结合部分则形成多孔结构，冷却至室温，即得到低密度泡沫玻璃。
5.如权利要求4所述的低密度建筑泡沫玻璃的制备方法，其特征在于，所述低密度泡沫玻璃的气孔直径可由中空玻璃微球尺寸进行调节，中空玻璃微球的孔隙尺寸为30-800μm。
6.如权利要求4所述的低密度建筑泡沫玻璃的制备方法，其特征在于，所述原料搅拌顺序为首先混合玻璃粉和粘结剂，然后加入着色剂和玻璃微球，保证玻璃粉和玻璃微球的界面处表面均匀覆盖着色剂。
7.如权利要求4所述的低密度建筑泡沫玻璃的制备方法，其特征在于，所述冷却速度控制在2-12℃/分钟，保证玻璃中气体形成足够多的孔洞，避免冷却过程中孔洞崩塌。
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Address after: Xinhui District, Guangdong city of Jiangmen province 529100 City, East Road No. 49

Applicant after: JIANGMEN JUNFA SAFETY GLASS CO.,LTD.

Address before: 510000 Guangzhou High-tech Industrial Development Zone Science Avenue 231, 233 Skirt Building B1B2, 1st, 2nd, 3rd and 4th floors

Applicant before: BOAO ZONGHENG NETWORK TECHNOLOGY Co.,Ltd.

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Applicant after: BOAO ZONGHENG NETWORK TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Address before: Qingyang District of Chengdu City, Sichuan province 610091 Dragon Industrial Port East Road 4

Applicant before: CHENDU NEW KELI CHEMICAL SCIENCE Co.,Ltd. CHINA

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