CN108503225A - 一种电磁屏蔽泡沫玻璃及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁屏蔽泡沫玻璃及其制备方法，涉及玻璃制品技术领域，该泡沫玻璃包括以下原料：菱镁矿、石英砂岩、叶腊石、红柱石、辉绿岩、堇青石、苦灰石、偏钒酸钠、四硼酸钠、碳酸钡和复合金属氧化物。其制备方法是通过对原料粉碎磁选、低温等离子处理、熔融、成型、退火等步骤制得的。本发明的泡沫玻璃制备简单，具有优良的电磁屏蔽性、保温隔音性及机械性能等，使用寿命长，应用广泛。

Description

一种电磁屏蔽泡沫玻璃及其制备方法

技术领域

本发明涉及玻璃制品技术领域，具体涉及一种电磁屏蔽泡沫玻璃及其制备方法。

背景技术

泡沫玻璃是一种含有大量的均匀气泡的无机非金属玻璃材料，该种材料以及广泛应用于各个行业领域。无机玻璃的理化性质以及它所具有内部气泡决定了这种材料的密度、导热系数以及力学强度；现有市面上的很多泡沫玻璃由于内部气泡分布不均匀、气泡成型大小不一，一致性差等问题，导致泡沫玻璃的整体理化性能表现受到很大的局限及影响，且具有优良电磁屏蔽性的泡沫玻璃极少，然而，该种泡沫玻璃制品则是现如今以及未来社会、科技、军事、航天等领域所需要的，因此，研制出一种电磁屏蔽泡沫玻璃材料很有必要。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种电磁屏蔽泡沫玻璃制备方法，该种泡沫玻璃制备简单，综合性能优良。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：

一种电磁屏蔽泡沫玻璃，包括以下按重量份计的原料：菱镁矿25-35份、石英砂岩50-60份、叶腊石6-8份、红柱石3-5份、辉绿岩3-5份、堇青石4-6份、苦灰石10-15份、偏钒酸钠2-3份、四硼酸钠1-2份、碳酸钡1-1.5份和复合金属氧化物8-12份。

进一步地，上述泡沫玻璃包括以下按重量份计的原料：菱镁矿30份、石英砂岩55份、叶腊石7份、红柱石4份、辉绿岩4份、堇青石5份、苦灰石12份、偏钒酸钠2.5份、四硼酸钠1.5份、碳酸钡1.25份和复合金属氧化物10份。

进一步地，上述复合金属氧化物为三氧化二镧、二氧化锆、氧化钇、五氧化二钒、三氧化二铋、氧化硼、氧化锰、二氧化锡、氧化钪、五氧化二钽或氧化镨中的多种混合物。

优选地，上述复合金属氧化物为二氧化锆、三氧化二铋、五氧化二钽、二氧化锡、氧化钇按质量比1:1:1:1:1组成的混合物。

上述的一种电磁屏蔽泡沫玻璃的制备方法，按照以下步骤进行：

(1)配料：按上述重量份配比获取原料；

(2)研磨除杂：将菱镁矿、石英砂岩、叶腊石、红柱石、辉绿岩、堇青石、苦灰石粉碎研磨粒度至10mm以下，并对其进次磁选除杂和烘干，随后经低温等离子处理4-5min；

(3)熔融：包括以下三个阶段

Ⅰ：将菱镁矿和石英砂岩置于玻璃熔窖中进行高温熔融，熔融温度为1380-1420℃，熔融时间为2-3h；

Ⅱ：将叶腊石、红柱石、辉绿岩、堇青石、苦灰石加入到上述玻璃熔窖中，升温至1560-1580℃熔融80-100min；

Ⅲ：向上述玻璃熔窖中加入澄清助剂和剩余其它原料，降温至1320-1340℃保温搅拌3.5-4.5h，得玻璃熔液；

(4)成型退火：将玻璃熔液在温度为1210-1220℃条件下浇注至预热温度为340-350℃的石墨模具中成型，随后置于退火炉中进行以下三个阶段的退火处理：

阶段1：退火温度为840-860℃，保温时间1.5-2h；

阶段2：以10℃/min的速率降温至660-670℃，保温时间2-3h；

阶段3：以15℃/min的速率降温至480-500℃，保温时间1-1.5h；随炉空冷即可。

进一步地，上述步骤(2)中，放电区表面温度为38-42℃，放电电压为18-20kV，放电频率为6-8kHz，空气流量为3-4L/min。

进一步地，上述步骤(3)中，澄清助剂为氯化钠、硫酸钙、硝酸钠、氧化锑、硝酸铵或二氧化铈中的多种混合物。

优选地，上述澄清助剂为氯化钠、硝酸铵、氧化锑、二氧化铈按质量比2:2:1:1组成的混合物。

本发明具有如下的有益效果：

(1)本发明的泡沫玻璃通过对生产原料及工艺的调整及改进，无须另外添加晶核剂，具有良好自形核功能，在原料熔融加热过程中，能以晶核或晶粒析出，晶化能力强，进而获得结构稳定、综合性能优良的泡沫玻璃材料；另外，本发明的泡沫玻璃显微结构中均匀布有大量闭合精细微孔，骨架结构稳定牢固，一方面，降低了泡沫玻璃材料的密度值，减少运输成本；另一方面，配伍其它原料成分，使其具有优异的电磁屏蔽性和保温隔音性；

(2)本发明的泡沫玻璃组织结构致密，机械性能好，表面硬度高，耐磨耐刮擦，阻燃耐高电压，其具有优良的抗拉及抗压强度、防摔抗冲击韧性、机加工性、耐高温耐腐蚀性，大大拓宽了该种泡沫玻璃制品的应用场合及领域，提高了泡沫玻璃材料的使用寿命、功能性和实用性，具有广阔的市场前景；

(3)本发明的泡沫玻璃制备简单，原料利用率高，生产效率及成品率高，制备成本低廉，制备过程无排放无污染，产品一致性好，废旧料可回收循环利用，不会对生态环境造成危害，绿色环保，适合大规模工业化量产。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例1

一种电磁屏蔽泡沫玻璃，获取以下原料：菱镁矿250kg、石英砂岩500kg、叶腊石60kg、红柱石30kg、辉绿岩30kg、堇青石40kg、苦灰石100kg、偏钒酸钠20kg、四硼酸钠10kg、碳酸钡10kg和复合金属氧化物80kg。

上述复合金属氧化物是由20kg的三氧化二镧、20kg的五氧化二钒、30kg的氧化硼、10kg的氧化镨混制得到的。

上述的电磁屏蔽泡沫玻璃的制备方法，按照以下步骤进行：

(1)研磨除杂：先将称取好了的菱镁矿、石英砂岩、叶腊石、红柱石、辉绿岩、堇青石、苦灰石粉碎研磨粒度为10mm，并对其进次磁选除杂和烘干，随后经低温等离子处理5min，其中，低温等离子处理参数如下：放电区表面温度为38℃，放电电压为18kV，放电频率为6kHz，空气流量为3L/min；

(2)熔融：包括以下三个阶段

Ⅰ：将菱镁矿和石英砂岩置于玻璃熔窖中进行高温熔融，熔融温度控制在1380℃，熔融时间设定为3h；

Ⅱ：将叶腊石、红柱石、辉绿岩、堇青石、苦灰石加入到上述玻璃熔窖中，升温至1560℃熔融100min；

Ⅲ：向上述玻璃熔窖中加入澄清助剂和剩余其它原料，降温至1320℃保温搅拌4.5h，得玻璃熔液；该澄清助剂为氯化钠、硫酸钙、硝酸钠按质量比1:1:1组成的混合物。

(3)成型退火：将玻璃熔液在温度为1210℃条件下浇注至预热温度为340℃的石墨模具中成型，随后置于退火炉中进行以下三个阶段的退火处理：

阶段1：退火温度为840℃，保温时间2h；

阶段2：以10℃/min的速率降温至660℃，保温时间3h；

阶段3：以15℃/min的速率降温至480℃，保温时间1.5h；随炉空冷即制得本发明的电磁屏蔽泡沫玻璃。

实施例2

一种电磁屏蔽泡沫玻璃，获取以下原料：菱镁矿300kg、石英砂岩550kg、叶腊石70kg、红柱石40kg、辉绿岩40kg、堇青石50kg、苦灰石120kg、偏钒酸钠25kg、四硼酸钠15kg、碳酸钡12.5kg和复合金属氧化物100kg。

上述复合金属氧化物是由20kg的二氧化锆、20kg的三氧化二铋、20kg的五氧化二钽、20kg的二氧化锡、20kg的氧化钇混制得到的。

上述的电磁屏蔽泡沫玻璃的制备方法，按照以下步骤进行：

(1)研磨除杂：先将称取好了的菱镁矿、石英砂岩、叶腊石、红柱石、辉绿岩、堇青石、苦灰石粉碎研磨粒度为8mm，并对其进次磁选除杂和烘干，随后经低温等离子处理4.5min，其中，低温等离子处理参数如下：放电区表面温度为40℃，放电电压为19kV，放电频率为7kHz，空气流量为3.5L/min；

(2)熔融：包括以下三个阶段

Ⅰ：将菱镁矿和石英砂岩置于玻璃熔窖中进行高温熔融，熔融温度控制在1400℃，熔融时间设定为2.5h；

Ⅱ：将叶腊石、红柱石、辉绿岩、堇青石、苦灰石加入到上述玻璃熔窖中，升温至1570℃熔融90min；

Ⅲ：向上述玻璃熔窖中加入澄清助剂和剩余其它原料，降温至1330℃保温搅拌4h，得玻璃熔液；该澄清助剂是由硫酸钙、硝酸铵、二氧化铈按质量比2:2:1组成的混合物。

(3)成型退火：将玻璃熔液在温度为1215℃条件下浇注至预热温度为345℃的石墨模具中成型，随后置于退火炉中进行以下三个阶段的退火处理：

阶段1：退火温度为850℃，保温时间1.8h；

阶段2：以10℃/min的速率降温至665℃，保温时间2.5h；

阶段3：以15℃/min的速率降温至490℃，保温时间1.2h；随炉空冷即制得本发明的电磁屏蔽泡沫玻璃。

实施例3

一种电磁屏蔽泡沫玻璃，获取以下原料：菱镁矿350kg、石英砂岩600kg、叶腊石80kg、红柱石50kg、辉绿岩50kg、堇青石60kg、苦灰石150kg、偏钒酸钠30kg、四硼酸钠20kg、碳酸钡15kg和复合金属氧化物120kg。

上述复合金属氧化物是由30kg的二氧化锆、20kg的三氧化二铋、25kg的氧化锰、25kg的二氧化锡、20kg氧化钪中的多种混合物。

上述的电磁屏蔽泡沫玻璃的制备方法，按照以下步骤进行：

(1)研磨除杂：先将称取好了的菱镁矿、石英砂岩、叶腊石、红柱石、辉绿岩、堇青石、苦灰石粉碎研磨粒度为10mm，并对其进次磁选除杂和烘干，随后经低温等离子处理4min，其中，低温等离子处理参数如下：放电区表面温度为42℃，放电电压为20kV，放电频率为8kHz，空气流量为4L/min；

(2)熔融：包括以下三个阶段

Ⅰ：将菱镁矿和石英砂岩置于玻璃熔窖中进行高温熔融，熔融温度控制在1420℃，熔融时间设定为2h；

Ⅱ：将叶腊石、红柱石、辉绿岩、堇青石、苦灰石加入到上述玻璃熔窖中，升温至1580℃熔融80min；

Ⅲ：向上述玻璃熔窖中加入澄清助剂和剩余其它原料，降温至1340℃保温搅拌3.5h，得玻璃熔液；该澄清助剂是由氯化钠、硫酸钙、硝酸铵、氧化锑按质量比2:2:2:1组成的混合物。

(3)成型退火：将玻璃熔液在温度为1220℃条件下浇注至预热温度为340℃的石墨模具中成型，随后置于退火炉中进行以下三个阶段的退火处理：

阶段1：退火温度为860℃，保温时间1.5h；

阶段2：以10℃/min的速率降温至670℃，保温时间2h；

阶段3：以15℃/min的速率降温至500℃，保温时间1h；随炉空冷即制得本发明的电磁屏蔽泡沫玻璃。

对比例4

一种泡沫玻璃，其所用原料及其组份与上述实施例2相同，但其制备方法为：将原料置于池窑中熔化，池窑熔化温度为1580℃，熔融时间为4.5h，随后将玻璃熔液在1450℃下用对辊压延成型，最后在温度为800℃条件下核化1h，在温度为1000℃晶化2h。

对比例5

一种泡沫玻璃，包括以下按重量份计的原料：废旧玻璃50份、二氧化硅20份，氧化铝8份，碳酸钙3份，碳酸钠5份，海泡石1.5份，粉煤灰1份，氧化钕0.5份；其制备方法与对比例4相同。

性能检测

上述实施例1-3及对比例4-5所制得的泡沫玻璃性能参数如表1和表2所示：

表1

表2

由上表1和表2可知，本发明的泡沫玻璃在各方面性能上表现俱佳，具有显著地提升，可大大满足市场的需求，另外在对比下，实施例2制得的泡沫玻璃性能最优，其相应的配方用量及制备方法为最佳方案。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电磁屏蔽泡沫玻璃，其特征在于，包括以下按重量份计的原料：菱镁矿25-35份、石英砂岩50-60份、叶腊石6-8份、红柱石3-5份、辉绿岩3-5份、堇青石4-6份、苦灰石10-15份、偏钒酸钠2-3份、四硼酸钠1-2份、碳酸钡1-1.5份和复合金属氧化物8-12份。

2.根据权利要求1所述的一种电磁屏蔽泡沫玻璃，其特征在于，包括以下按重量份计的原料：菱镁矿30份、石英砂岩55份、叶腊石7份、红柱石4份、辉绿岩4份、堇青石5份、苦灰石12份、偏钒酸钠2.5份、四硼酸钠1.5份、碳酸钡1.25份和复合金属氧化物10份。

3.根据权利要求1所述的一种电磁屏蔽泡沫玻璃，其特征在于，所述复合金属氧化物为三氧化二镧、二氧化锆、氧化钇、五氧化二钒、三氧化二铋、氧化硼、氧化锰、二氧化锡、氧化钪、五氧化二钽或氧化镨中的多种混合物。

4.根据权利要求3所述的一种电磁屏蔽泡沫玻璃，其特征在于，所述复合金属氧化物为二氧化锆、三氧化二铋、五氧化二钽、二氧化锡、氧化钇按质量比1:1:1:1:1组成的混合物。

5.一种根据权利要求1-4任一项所述的电磁屏蔽泡沫玻璃的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)配料：按所述重量份配比获取原料；

(2)研磨除杂：将菱镁矿、石英砂岩、叶腊石、红柱石、辉绿岩、堇青石、苦灰石粉碎研磨粒度至10mm以下，并对其进次磁选除杂和烘干，随后经低温等离子处理4-5min；

(3)熔融：包括以下三个阶段

Ⅰ：将菱镁矿和石英砂岩置于玻璃熔窖中进行高温熔融，熔融温度为1380-1420℃，熔融时间为2-3h；

Ⅱ：将叶腊石、红柱石、辉绿岩、堇青石、苦灰石加入到所述玻璃熔窖中，升温至1560-1580℃熔融80-100min；

Ⅲ：向所述玻璃熔窖中加入澄清助剂和剩余其它原料，降温至1320-1340℃保温搅拌3.5-4.5h，得玻璃熔液；

(4)成型退火：将玻璃熔液在温度为1210-1220℃条件下浇注至预热温度为340-350℃的石墨模具中成型，随后置于退火炉中进行以下三个阶段的退火处理：

阶段1：退火温度为840-860℃，保温时间1.5-2h；

阶段2：以10℃/min的速率降温至660-670℃，保温时间2-3h；

阶段3：以15℃/min的速率降温至480-500℃，保温时间1-1.5h；随炉空冷即可。

6.根据权利要求5所述的一种电磁屏蔽泡沫玻璃的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述放电区表面温度为38-42℃，放电电压为18-20kV，放电频率为6-8kHz，空气流量为3-4L/min。

7.根据权利要求5所述的一种电磁屏蔽泡沫玻璃的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述澄清助剂为氯化钠、硫酸钙、硝酸钠、氧化锑、硝酸铵或二氧化铈中的多种混合物。

8.根据权利要求7所述的一种电磁屏蔽泡沫玻璃的制备方法，其特征在于，所述澄清助剂为氯化钠、硝酸铵、氧化锑、二氧化铈按质量比2:2:1:1组成的混合物。