CN107601903A - 一种低温复合泡沫玻璃的制备方法 - Google Patents

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李华
何俊欣
陈莉莉
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Xue Xiangdong
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Changzhou Connaught Composite Material Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种低温复合泡沫玻璃的制备方法,属于泡沫玻璃制备技术领域。在硅酸钠溶液中加入硼酸搅拌混合均匀,在不凝胶的前提下得到一种高粘度的液态溶胶,搅拌后,溶液加入植物油乳液再搅拌均匀,加新鲜葡萄皮发酵的发酵液,把发酵液加入液态溶胶,将该复合的液态溶胶干燥得到复合固态溶胶,往溶胶里面加入石灰石作为发泡剂,加入硼砂作为助溶剂,将溶胶与发泡剂和硼砂混合均匀得到混合溶胶。设计容重为260~270kg/m3,将与设计容重对应的细化后的复合固态溶胶装入模具中,密封模具移入加热装置中预热,然后置于烘箱中熔融保温发泡。冷却至室温,退火脱模得到一种低温复合泡沫玻璃。

Description

一种低温复合泡沫玻璃的制备方法
技术领域
本发明公开了一种低温复合泡沫玻璃的制备方法,属于泡沫玻璃制备技术领域。
背景技术
泡沫玻璃是一种以废平板玻璃和瓶罐玻璃为原料并添加发泡剂、改性添加剂和发泡促进剂等,经过细粉碎和均匀混合后,再经过高温熔化,发泡、退火而制成的无机非金属玻璃材料。它是由大量直径为1~2毫米的均匀气泡结构组成。其中吸声泡沫玻璃为50%以上开孔气泡,绝热泡沫玻璃为75%以上的闭孔气泡,制品密度为160~220千克/立方米,可以根据使用的要求,通过生产技术参数的变更进行调整。
泡沫玻璃是一种性能优越的绝热(保冷)、吸声、防潮、防火的轻质高强建筑材料和装饰材料,使用温度范围为零下196度到450度,A级不燃与建筑物同寿命,导热系数为0.058,透湿系数几乎为0。虽然其他新型隔热材料层出不穷,但是泡沫玻璃以其永久性、安全性、高可靠性再低热绝缘、防潮工程、吸声等领域占据着越来越重要的地位。它的生产是废弃固体材料再利用,是保护环境并获得丰厚经济利益的范例。
由于这种新材料具有优越的绝热(保冷)、吸声、防潮、防火、防水,且无毒、耐腐蚀、防蛀,不老化,无放射性、绝缘,防磁波、防静电、轻质强度高、与各类泥浆粘结性好等特性,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。被广泛用于墙体保温、石油、化工、机房降噪、高速公路吸音隔离墙、电力、军工产品等,被用户称之为绿色环保型绝热材料。
泡沫玻璃还可以运用于烟道、窑炉和冷库的保温工程,各种气、液、油输送管道的隔热、防水、防火工程,地铁、图书馆、写字楼、歌剧院、影院等各种需要隔音、隔热设备的场所,基础设施建设的隔离、隔音工程,河渠、护栏、堤坝的防漏、防蛀工程等多种领域。甚至还具有用于家庭清洁、保健的功能。泡沫玻璃的主要原料通常是碎玻璃,可使用的酸性火山熔岩类物质,如火山灰、浮石、珍珠岩、黑曜岩、高炉矿渣等。
目前,泡沫玻璃在国内应用很少,是一种新型的材料,可以作为节能窗玻璃或是建筑围护结构的保温隔热材。
发明内容
本发明主要解决的技术问题,针对目前常见的泡沫玻璃材料存在制备温度过高,保温时间不足,加热升温速率过快等各种原因导致其产生大气泡、容易连孔、力学强度小、耐水性差等从而影响泡沫玻璃使用范围的缺陷,提供了一种低温复合泡沫玻璃的制备方法。
为了解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是: 一种低温复合泡沫玻璃的制备方法,其特征在于具体制备步骤为:
(1)向100~125ml的硅酸钠溶液中加入4~5g硼酸,搅拌混合,得到一种高粘度的液态溶胶;
(2)再向液态溶胶中加入80~100ml蓖麻油并继续搅拌50~60min,得到发酵底物,再向发酵底物中加入发酵底物8~10g的新鲜葡萄皮,搅拌10~15min后装入发酵罐,密封发酵,得到发酵产物;
(3)将发酵产物干燥得到含水率为20~55%的复合固态溶胶,向复合固态溶胶里加入30~50g石灰石和40~50g硼砂,混合得到混合溶胶;
(4)将上述混合溶胶装入模具中,密封模具移入烘箱中,预热,接着将模具置于烘箱中保温发泡后,自然冷却至室温,出料,脱模得到低温复合泡沫玻璃。
步骤(1)中所述的的搅拌转速为2500~3000r/min,硅酸钠溶液的质量分数为30%,搅拌混合时间为90~100min。
步骤(2)中所述的密封发酵温度为35~55℃,密封发酵时间为7~10天。
步骤(3)中所述的干燥温度为105~110℃。
步骤(4)中所述的模具容重为260~270kg/m3,尺寸为90 mm×70mm×40mm,预热时间为5~10分钟,预热温度为90~100℃为烘箱温度为250~300℃,保温时间为2.0~2.5h。
本发明的有益效果是:
(1)本发明利用聚合物乳液中含有高分子聚合物和表面活性分子,高分子聚合物能提高溶胶粘度,表面活性分子能降低表面张力,在气泡形成过程中玻璃液粘度增大能防止泡壁破裂产生连通孔,表面张力降低则泡壁更薄,复合泡沫玻璃的孔结构更细密,孔径更小,解决了传统泡沫玻璃容易产生大气泡、连孔的问题;
(2)多孔材料的抗压强度取决于其内部化学键及其孔结构,聚合物含量的变化。因为桥氧Si-O键强约为106kcal/mol,比非桥氧Si-O键大得多,随着聚合物乳液的加入,一方面在水玻璃体系与聚合物湿法复合过程中,聚合物吸附在聚硅酸胶粒表面,阻碍胶粒进一步长大,降低了桥氧Si-O键的比重,使抗压强度提高,另一方面,由于聚合物乳液的加入改变了溶胶在300℃热处理温度下的粘度和表面张力,孔结构更均一,孔径更小,这种结构比孔径大的结构不容易产生应力集中,抗压强度提高,在聚合物含量不断增加的过程中,弹性模量总体呈下降趋势,弹性模量的降低意味着材料韧性的增加,由于高分子聚合物在胶粒间起到桥联作用,从而增加了韧性;
(3)与普通泡沫玻璃相比,由于复合泡沫玻璃的闭气孔率较高,且高分子聚合物分子中含有的疏水基团,复合泡沫玻璃耐水性有较大提高。
具体实施方式向100~125ml质量分数为30%的硅酸钠溶液中加入4~5g硼酸,在转速为2500~3000r/min的条件下搅拌混合90~100min,得到一种高粘度的液态溶胶;再向液态溶胶中加入80~100ml蓖麻油并继续搅拌50~60min,得到发酵底物,再向发酵底物中加入发酵底物8~10g的新鲜葡萄皮,搅拌10~15min后装入发酵罐,在35~55℃下密封发酵7~10天,得到发酵产物;将发酵产物在105~110℃下干燥得到含水率为20~55%的复合固态溶胶,向复合固态溶胶里加入30~50g石灰石和40~50g硼砂,混合得到混合溶胶;将上述混合溶胶装入尺寸为90mm×70mm×40mm模具中,密封模具移入烘箱中,在90~100℃下预热5~10min,接着将模具置于250~300℃的烘箱中保温发泡2.0~2.5h后,自然冷却至室温,出料,脱模得到低温复合泡沫玻璃。 实例1 向100ml质量分数为30%的硅酸钠溶液中加入4g硼酸,在转速为2500r/min的条件下搅拌混合90 min,得到一种高粘度的液态溶胶;再向液态溶胶中加入80ml蓖麻油并继续搅拌50min,得到发酵底物,再向发酵底物中加入发酵底物8g的新鲜葡萄皮,搅拌10min后装入发酵罐,在35℃下密封发酵7天,得到发酵产物;将发酵产物在105℃下干燥得到含水率为20%的复合固态溶胶,向复合固态溶胶里加入30g石灰石和40g硼砂,混合得到混合溶胶;将上述混合溶胶装入尺寸为90mm×70mm×40mm模具中,密封模具移入烘箱中,在90℃下预热5min,接着将模具置于250℃的烘箱中保温发泡2.0h后,自然冷却至室温,出料,脱模得到低温复合泡沫玻璃。 实例2 向110ml质量分数为30%的硅酸钠溶液中加入4.5g硼酸,在转速为2800r/min的条件下搅拌混合95 min,得到一种高粘度的液态溶胶;再向液态溶胶中加入90ml蓖麻油并继续搅拌55min,得到发酵底物,再向发酵底物中加入发酵底物9g的新鲜葡萄皮,搅拌13min后装入发酵罐,在33℃下密封发酵9天,得到发酵产物;将发酵产物在107℃下干燥得到含水率为40%的复合固态溶胶,向复合固态溶胶里加入35g石灰石和45g硼砂,混合得到混合溶胶;将上述混合溶胶装入尺寸为90mm×70mm×40mm模具中,密封模具移入烘箱中,在95℃下预热8min,接着将模具置于280℃的烘箱中保温发泡2.3h后,自然冷却至室温,出料,脱模得到低温复合泡沫玻璃。
实例3 向125ml质量分数为30%的硅酸钠溶液中加入5g硼酸,在转速为3000r/min的条件下搅拌混合100 min,得到一种高粘度的液态溶胶;再向液态溶胶中加入100ml蓖麻油并继续搅拌60min,得到发酵底物,再向发酵底物中加入发酵底物10g的新鲜葡萄皮,搅拌15min后装入发酵罐,在33℃下密封发酵10天,得到发酵产物;将发酵产物在110℃下干燥得到含水率为55%的复合固态溶胶,向复合固态溶胶里加入50g石灰石和50g硼砂,混合得到混合溶胶;将上述混合溶胶装入尺寸为90mm×70mm×40mm模具中,密封模具移入烘箱中,在100℃下预热10min,接着将模具置于300℃的烘箱中保温发泡2.5h后,自然冷却至室温,出料,脱模得到低温复合泡沫玻璃。
对比例:以河北省某公司生产的泡沫玻璃作为对比例 对本发明制得的低温复合泡沫玻璃和对照例中的泡沫玻璃进行性能检测,检测结果如表1所示: 1.测试方法: 样品力学性能测试按JB/T25993-2010的规定进行测试。 闭气孔率按GB/T1996-196《多孔陶瓷显气孔率容重试验方法》进行测试。
表1
检测项目 实例1 实例2 实例3 对比例
抗压强度(MPa) 0.7 0.8 0.9 0.4
闭气孔率(%) 70.6 73.7 76.1 78.2
根据表1中数据可知,本发明制得的低温复合泡沫玻璃闭气孔率低,力学性能高,耐水性好,具有广泛的应用前景。

Claims (5)

1.一种低温复合泡沫玻璃的制备方法,其特征在于具体制备步骤为:
(1)向100~125ml的硅酸钠溶液中加入4~5g硼酸,搅拌混合,得到一种高粘度的液态溶胶;
(2)再向液态溶胶中加入80~100ml蓖麻油并继续搅拌50~60min,得到发酵底物,再向发酵底物中加入发酵底物8~10g的新鲜葡萄皮,搅拌10~15min后装入发酵罐,密封发酵,得到发酵产物;
(3)将发酵产物干燥得到含水率为20~55%的复合固态溶胶,向复合固态溶胶里加入30~50g石灰石和40~50g硼砂,混合得到混合溶胶;
(4)将上述混合溶胶装入模具中,密封模具移入烘箱中,预热,接着将模具置于烘箱中保温发泡后,自然冷却至室温,出料,脱模得到低温复合泡沫玻璃。
2.根据权利要求1所述的一种一种低温复合泡沫玻璃的制备方法,其特征在于:步骤(1)中所述的的搅拌转速为2500~3000r/min,硅酸钠溶液的质量分数为30%,搅拌混合时间为90~100min。
3.根据权利要求1所述的一种一种低温复合泡沫玻璃的制备方法,其特征在于:步骤(2)中所述的密封发酵温度为35~55℃,密封发酵时间为7~10天。
4.根据权利要求1所述的一种一种低温复合泡沫玻璃的制备方法,其特征在于:步骤(3)中所述的干燥温度为105~110℃。
5.根据权利要求1所述的一种一种低温复合泡沫玻璃的制备方法,其特征在于:步骤(4)中所述的模具容重为260~270kg/m3,尺寸为90 mm×70mm×40mm,预热时间为5~10分钟,预热温度为90~100℃为烘箱温度为250~300℃,保温时间为2.0~2.5h。
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