CN108863027A - 连续炉保温层用泡沫玻璃及其制备方法 - Google Patents

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郑志伟
顾晓文
肖伟祥
赵玉宝
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
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    • C03C11/00—Multi-cellular glass ; Porous or hollow glass or glass particles
    • C03C11/007—Foam glass, e.g. obtained by incorporating a blowing agent and heating

Abstract

本发明公开了一种连续炉保温层用泡沫玻璃的制备方法，包括以下步骤：步骤1，将原料废弃玻璃、发泡剂碳酸钙、助熔剂氟硅酸钠、稳定剂磷酸钠送入行星球磨机内研磨，得到混合料，其中，所述碳酸钙、氟硅酸钠和磷酸钠的质量百分比分别为0.5％～1％、5％～7％、6％～7％；步骤2，将研磨后的混合料送入耐高温模具内，在450℃预热25～30min，之后升温至850～860℃发泡，并保温40～45min，而后降温至520～530℃进行退火，保温50～60min，最后随炉冷却至室温，获得泡沫玻璃。本发明制备出的泡沫玻璃孔径均匀，且多为闭合孔，平均孔径达到1.5mm左右，密度为0.88g/cm3，抗压强度为5.78Mpa，导热系数为0.168W/m2·K，各项性能优异，满足其使用要求。

Description

连续炉保温层用泡沫玻璃及其制备方法
技术领域
本发明属于泡沫玻璃领域，具体的说是涉及一种连续炉保温层用泡沫玻璃及其制备方法。
背景技术
连续炉作为一种新型热处理炉，适合品种单一大批量生产的产品。为保证炉内温度，连续炉炉壳内须填充大量的保温材料，传统隔热材料为隔热棉，但隔热棉一般由石棉制成，安装过程会严重危害操作人员的身体健康，不仅如此，隔热棉寿命较短，更换较为频繁，会造成大量难以处理的废弃物。
泡沫玻璃是以废弃的玻璃为主要原料，并加入发泡剂、稳定剂和助熔剂等其它添加剂，通过球磨混合、预热、发泡和退火等一系列步骤而形成的具有多孔无机保温材料。由于泡沫玻璃具有密度小、隔热、导热系数小、耐腐蚀、防火和耐虫害等优点，同时能够处理大量废弃物，不仅作为一种保冷材料应用于食品冷藏和船舶等行业，而且作为一种性能优异的隔热材料被广泛应用于热处理、石油化工业、建筑行业。不仅如此，泡沫玻璃的多孔结构也能够大大阻碍裂纹的扩展，延长了其使用寿命。
虽然泡沫玻璃具有上述优点，但由于泡沫玻璃成品中存在大量的小孔，严重影响泡沫玻璃的强度，且泡沫玻璃在发泡过程中容易出现发泡不均匀的现象，导致成品孔径不一，显著地降低了泡沫玻璃的强度和导热系数，导致其不能大规模用作为保温材料。如何稳定泡沫玻璃的发泡率，使得泡沫玻璃的孔径均匀一致是一个具有重要意义的课题，因此需要一种新型方法来制备一种适合连续炉保温层用的泡沫玻璃。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提供了一种连续炉保温层用泡沫玻璃及其制备方法。
本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种连续炉保温层用泡沫玻璃的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将原料废弃玻璃、发泡剂碳酸钙、助熔剂氟硅酸钠、稳定剂磷酸钠送入行星球磨机内研磨，得到混合料，其中，所述碳酸钙、氟硅酸钠和磷酸钠的质量百分比分别为0.5％～1％、5％～7％、6％～7％；
步骤2，将研磨后的混合料送入耐高温模具内，在450℃预热25～30min，之后升温至850～860℃发泡，并保温40～45min，而后降温至520～530℃进行退火，保温50～60min，最后随炉冷却至室温，获得泡沫玻璃。
作为本发明的进一步改进，所述步骤1中，各原料球磨后的颗粒细度为140～160目。
作为本发明的进一步改进，所述步骤1中，各原料球磨后的颗粒细度为150目。
作为本发明的进一步改进，所述步骤1中，所述原料废弃玻璃为平板玻璃粉，由SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O组成，SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O重量含量分别为75％、2.5％、3％、4.5％、10％、5％。
作为本发明的进一步改进，所述步骤1中，所述碳酸钙、氟硅酸钠、磷酸钠玻璃质量的百分比为1％、6％、7％；所述步骤2中，预热温度450℃，预热时间为25min，发泡温度850℃，发泡时间为40min，退火温度530℃，退火时间为60min。
本发明还提供一种连续炉保温层用泡沫玻璃，采用上述的制备方法获得。
本发明的有益效果是：
第一，通过加入发泡剂碳酸钙，保证泡沫玻璃的发泡率，碳酸钙在825℃发生分解反应CaCO3＝CaO+CO2，碳酸钙在高温下分解发生分解反应生成气体，使得泡沫玻璃成品具有多孔状结构；
第二，通过加入助熔剂氟硅酸钠，降低了玻璃粉的熔点，使玻璃粉在较低温度下成为熔融状态，有助于后续的发泡过程；
第三，通过加入稳定剂磷酸钠，保证了发泡过程形成的小孔较为均匀，不会出现孔径不均匀现象，影响泡沫玻璃的性能；
第四，本发明制备出的泡沫玻璃孔径均匀，且多为闭合孔，平均孔径达到1.5mm左右，密度为0.88g/cm3，抗压强度为5.78Mpa，导热系数为0.168W/m2·K，各项性能优异，满足其使用要求。
附图说明
图1为现有方法制备的泡沫玻璃的外形图片；
图2为本发明实施例所制备的泡沫玻璃的外形图片；
图3为本发明实施例所制备的泡沫玻璃的压缩曲线。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明的较佳实施例作详细说明。但本发明的保护范围不限于下述实施例，即但凡以本发明申请专利范围及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖范围之内。
实施例1：
一种连续炉保温层用泡沫玻璃，其制备方法为：
步骤1,将原料废弃玻璃、发泡剂碳酸钙、助熔剂氟硅酸钠、稳定剂磷酸钠送入球磨机内球磨，球磨后的颗粒细度为150目，得到混合料。其中，废弃玻璃为平板玻璃粉，由SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O组成，且SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O的重量含量分别为75％、2.5％、3％、4.5％、10％、5％；碳酸钙、氟硅酸钠和磷酸钠的质量百分比分别为1％、6％、7％。
步骤2，将研磨后的混合料送入耐高温模具内，在450℃预热25min，之后升温至850℃发泡，并保温40min，而后降温至530℃进行退火，保温60min，最后随炉冷却至室温，获得泡沫玻璃。
泡沫玻璃的外形参阅附图2，对比现有的泡沫玻璃外形图，参阅图1，可见本发明所述制备的泡沫玻璃孔径均匀，且多为闭合孔，平均孔径达到1.5mm左右，密度为0.88g/cm3，抗压强度为5.78Mpa，导热系数为0.168W/m2·K，各项性能优异，满足其使用要求。
实施例2：
一种连续炉保温层用泡沫玻璃，其制备方法为：
步骤1,将原料废弃玻璃、发泡剂碳酸钙、助熔剂氟硅酸钠、稳定剂磷酸钠送入球磨机内球磨，球磨后的颗粒细度为150目，得到混合料。其中，废弃玻璃为平板玻璃粉，由SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O组成，且SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O的重量含量分别为75％、2.5％、3％、4.5％、10％、5％；碳酸钙、氟硅酸钠和磷酸钠的质量百分比分别为0.8％、6％、7％。
步骤2，将研磨后的混合料送入耐高温模具内，在450℃预热30min，之后升温至860℃发泡，并保温45min，而后降温至500℃进行退火，保温50min，最后随炉冷却至室温，获得泡沫玻璃。
该泡沫玻璃的外形图参阅图2，该泡沫玻璃的压缩曲线参阅图3，可见，可见本发明所述制备的泡沫玻璃孔径均匀，且多为闭合孔，平均孔径达到1.5mm左右，密度为0.88g/cm3，抗压强度为5.78Mpa，导热系数为0.168W/m2·K，各项性能优异，满足其使用要求。
另外，由于泡沫玻璃具有多孔结构，从压缩曲线可以看出在达到抗压强度最大值即泡沫玻璃碎裂时，其压缩曲线并不是直线下降，即泡沫玻璃的多孔结构吸收了碎裂时的能量，延缓了裂纹的萌生，延长其服役寿命。

Claims (6)

1.一种连续炉保温层用泡沫玻璃的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，将原料废弃玻璃、发泡剂碳酸钙、助熔剂氟硅酸钠、稳定剂磷酸钠送入行星球磨机内研磨，得到混合料，其中，所述碳酸钙、氟硅酸钠和磷酸钠的质量百分比分别为0.5％～1％、5％～7％、6％～7％；
步骤2，将研磨后的混合料送入耐高温模具内，在450℃预热25～30min，之后升温至850～860℃发泡，并保温40～45min，而后降温至520～530℃进行退火，保温50～60min，最后随炉冷却至室温，获得泡沫玻璃。
2.根据权利要求1所述的连续炉保温层用泡沫玻璃的制备方法，其特征在于：所述步骤1中，各原料球磨后的颗粒细度为140～160目。
3.根据权利要求2所述的连续炉保温层用泡沫玻璃的制备方法，其特征在于：所述步骤1中，各原料球磨后的颗粒细度为150目。
4.根据权利要求1所述的连续炉保温层用泡沫玻璃的制备方法，其特征在于：所述步骤1中，所述原料废弃玻璃为平板玻璃粉，由SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O组成，SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O重量含量分别为75％、2.5％、3％、4.5％、10％、5％。
5.根据权利要求1所述的连续炉保温层用泡沫玻璃的制备方法，其特征在于：所述步骤1中，所述碳酸钙、氟硅酸钠、磷酸钠玻璃质量的百分比为1％、6％、7％；所述步骤2中，预热温度450℃，预热时间为25min，发泡温度850℃，发泡时间为40min，退火温度530℃，退火时间为60min。
6.一种连续炉保温层用泡沫玻璃，其特征在于：采用如权利要求1-5中任一项所述的制备方法获得。
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