基于無鉛廢棄燈管制備微晶泡沫玻璃及其性能研
發布日期：2017-04-24 瀏覽次數：1318
泡沫玻璃是以廢棄的玻璃為主要原材料,并加入發泡劑、穩泡劑、助溶劑和輔助劑等添加劑后,經過球磨混合,再通過預熱、發泡、退火等熱處理過程而形成的多孔無機保溫材料。由于泡沫玻璃本身具備隔熱、防火和耐蟲害等優點,同時大大緩解了固體廢棄物處理的問題,可以稱得上是一種環保的優質保溫建筑材料,應用領域也十分廣泛,且具有良好的應用前景。但因為泡沫玻璃本身抗壓強度的不足,仍沒有得到大力推廣使用。為解決這個問題,本課題主要對優質泡沫玻璃的制備以及泡沫玻璃的微晶化處理等方面進行了詳細的研究,并使用差熱分析、SEM和XRD等現代測試方法對材料的性能與結構進行了分析與表征,結果表明微晶化處理可以極大地提高泡沫玻璃的性能。本研究選用無鉛廢棄燈管作為原材料,并以煤粉、石墨、碳酸鈣和二氧化錳作為發泡劑,對比了各自的發泡效果,氟硅酸鈉作為助熔劑,磷酸鈉作為穩泡劑,碳酸鈉作為輔助劑,采用粉末燒結的方法制備了泡沫玻璃。通過DTA-TG分析儀對玻璃粉的軟化溫度以及四種發泡劑的反應溫度進行了測試分析。結果可知四種發泡劑的發泡溫度范圍分別為：煤粉400-550℃；石墨550-900℃；碳酸鈣600-800℃；二氧化錳500-600℃和950-980℃。玻璃粉的軟化溫度范圍為650-950℃。同時比較了四種發泡劑的發泡效果,得出以二氧化錳作為發泡劑制備的泡沫玻璃優于其他三種發泡劑：密度為0.56g/mm3,抗壓強度為2.87Mpa,導熱系數為0.145w/m·K。研究了泡沫玻璃制備工藝與添加劑加入量對泡沫玻璃各項物理性能的影響,根據實驗結果得知,最佳的熱處理工藝為：發泡溫度為800℃,發泡保溫時間為25min；添加劑的最優配比為：發泡劑為4%,助熔劑為4%,穩泡劑為7%,輔助劑為5%。在此工藝與配比下制備的泡沫玻璃具有孔徑均勻,表觀密度低,且具有較高的抗壓強度。同時根據正交分析可知,發泡劑與發泡溫度對泡沫玻璃的性能影響較為顯著,穩泡劑對泡沫玻璃的泡孔結構的均勻性起到了在一定程度的穩固作用。在制備具有優異性能的泡沫玻璃的基礎上,通過在混合粉料中加入適量的晶核劑,并將制備好的泡沫玻璃再次進行熱處理,從而得到內部具有大量晶體分布的微晶泡沫玻璃。首先通過差熱分析確定玻璃粉的轉化溫度以及析晶溫度,通過正交手段優化微晶化工藝參數,最終獲得最佳的微晶化處理參數。研究結果表明,在微晶化處理過程中,晶化溫度與核化溫度對試樣的性能有顯著的影響,其次是晶化與核化時間。微晶泡沫玻璃的最佳微晶化工藝為：核化溫度590℃,核化時間140min,晶化溫度670℃,晶化時間90min。通過SEM和XRD觀察分析可知,試樣內部生成了大量的晶體。主要晶相為螢石、硅灰石和鈦酸鎂。優化后的微晶泡沫玻璃的抗壓強度為17.5MPa,吸水率為6%,密度為0.75g/cm3,導熱系數為0.133w/m·K,平均孔徑為2.11mm。
