泡沫玻璃的制备工艺综述.pdf

综一
文章编号:1009-9441(2014)03-0026-03
泡沫跛璃的制备工艺综述
口宿垚,吕兴军2,将冠众,高星,王亮(1.大连理工大学材料科学与工程学院,
辽宁大连116024;2.大连理工大学土木工程学院,辽宁大连116024)
摘要:概述了泡沫玻璃的性能特点,介绍了当今比較成熟导热主要是以辐射的方式进行,气体导热方式的导
的泡玻璃生产工艺流程,并就泡沫玻璃生产工艺进行了分热系数比较低,这是泡洣玻璃隔热性能好的原因
泡洣玻璃的抗压以及抗拉强度在经过微品化之
关键词:泡玻璃;性能;制备工艺
后有了显著提高,并且在很多工程中被应用。
中图分类号:TQ17.-72
文献标识码:A
2原料、辅助物料与烧制工艺
泡沫玻璃是一种和以废玻璃或某些工业废料为原
2.1原料的选择
料,通过加入发泡剂以及改性添加剂等材料形成混
1.1酸性火山熔岩类物质
合配料之后,再经过预热、熔融、发泡等工艺制成的
据报道,何牙利曾利用珍珠岩制作泡沫玻璃
新型环保建筑材料。泡洣玻璃具有密度低、导热系将珍珠岩粉悴活化后,加人液加压成粒化后在其
数小、热学性能好、使用寿命长等优点。正是由于泡膨胀温度下加热使其膨胀,这种工艺制作出来的泡
沫玻璃拥有如此之多的优点,其生产和应用也被越沭玻璃其强度和吸水性能都有不错的表现。
来越多的人所重视。随着信息化时代的到来,各种
前苏联用火山灰和氢氧化钠研制的粒状泡沫玻
电磁波的辐射危害也越来越被人们所重视,泡沫玻璃,具有耐腐蝕、强度高、传热低、密度小等优点。
璃良好的吸波性能正逐渐被开发出来。本文主要就2.1.2粉煤灰
泡沫玻璃主要的一些生产方法进行介绍
日前,煤仍然是我国使用的主要燃料,煤燃烧后
的残渣如果不经处理直接排放会造成巨大的污染。
1泡沫玻璃概述
粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中捕集下来的细灰,是
泡沫玻璃最大的特点是其内部充满了直径
燃煤电厂排出的主要固体废物。粉煤灰是我国当前
2mm的微小连通气孔,是一种均匀的固相和气相体排量较大的工业废渣之一,随着电力工业的发展,燃
系,气孔所占的体积比例达到了50%以上。正是因煤电厂的粉煤灰排放量逐年増加。我国火电厂粉煤
为这些气孔的存在,使得泡沫玻璃拥有不同于普通灰的主要化学组成为:SiO2、A2O,、FeO、FeO,、Ca0、
玻璃的属性,尤其是在吸声、吸波、隔热等方面有着TiO2等,其SiO2、Al20、Fe2O3的合量达84%以上,
不错的表现
非常适合制作泡沫玻璃。以粉煤灰为原料制作泡
泡沫玻璃的吸声性能非常优秀。根据多孔材料玻璃不仅造价低廉,而且在一定程度上减小了粉煤
的吸声特性,贯通孔隙对多孔材料的吸声性能有着灰的污染。
显著的影响。泡沫玻璃中的气孔构成了很多的贯通2.1.3赤泥
孔隙,贯通孔隙率可达60%以上,在吸声领域有着
赤泥是制铝工业提取氧化铝时排出的污染性废
很好的发展前景。
渣,一般每生产1t氧化铝,附带产生1.0~2.0t赤
泡沫玻璃在隔热方面也有不错的表现。泡沫玻泥。中国作为世界第4大氧化铝生产国,每年排放
璃的导热主要是依靠气孔壁和气孔中的气体来完成的赤泥高达数百万吨。赤泥的主要成分有SiO2、
的,一般固体传热主要是以传导的形式进行,何气体Ca0、Al203Fe0等,赤泥经过一定的工艺处理后,制
0基金项目:大连市2013年建设科技计划项目(2013-06);大连理工大学大学生创新性实验计划(2013)。
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Research Application of Building Materials
作出的泡沫玻璃具有很高的可使用性。
却速度要快(一般在15~20℃/min),其日的是使
2.2辅助添加剂的选择
内部气泡结构固定下来。由于冷却速度快,在表面
2.2.1发泡剂
形成固化层,并逐渐向中心扩展产生巨大应力,为消
种发泡剂是自身产生气体的物质如CaCO3,除应力,在600℃左右时保温20~35min,然后关掉
经加热后,产生大量的CO2气体。加入发泡剂时应电源自然冷却至室温。由于泡沫玻璃的导热系数
注意发泡剂的量,发泡剂太多会生成较多的气池,影低,其退火冷却速度要比普通玻璃的退火冷却速度
响玻璃的硬度;发池剂太少会使气泡太少,玻璃密度慢得多,总的退火冷却时间一般在20~30h。
过大。
综上所述,泡沫玻璃的烧制工艺大致分为4个
另一种发泡剂是与原材料反应产生气体的物阶段:预热、发泡、定型、退火。其中泡沫玻璃的退火
质,如炭黑、水玻璃,加入后不仅可以作为发泡剂产是比较重要的工艺过程,泡沫玻璃的退火冷却速率
生气体,而且可以使玻璃成分达到均化,降低材料的不仅与制品的化学组成及厚度有关,还与制品的结
析品性能。
构、容重、热膨胀系数等有关,冷却速率将直接影响
2.2助熔剂
成品的性能。
助熔剂的加入可以使玻璃的熔点降低。由于泡
沫玻璃的熔点高于发池剂产生气体的温度,为了获3泡沫玻璃制备工艺的分类
得低密度的泡洣玻璃,通常必须在配料中加入一些3.1根据配料时的形态进行分类
助熔剂来降低玻璃的黏度,以便于熔融。通常助熔
根据配料时的形态,可以分为模具装填法、模压
剂是碱或碱土金属的盐,如Na2CO3、Na2SiF。等
烧结法、浆料浸渍法、溶胶一凝胶法。
2.2.3稳泡剂
3.1.1模具装填法
泡沫玻璃制备过程中容易生成大气泡,使气孔
模具装填法是制备泡沫玻璃最基本的方法,也
不稳定。为了防止这种情况的发生,需要加入稳泡是最古老的方法。将废玻璃、发泡剂等原料按一定
剂以降低表面张力。常用的稳泡剂有硫酸钠、硼胶的比例配合后装入模具中,压实后放人发泡炉中进
行发泡。一般在模只的内表面需要涂抹脱模剂,防
2.2.4促进剂
止原料与模具粘连
促进剂在辅助添加剂中所占的比例较小,一般
这种方法应用范围较广,而且可以满足各种切
用于増加表面光泽,提高强度。常用的促进剂有硫割要求,生产出的泡沫玻璃强度高。但是,这利方法
酸钠、硫酸钙等。
因为需要模貝,间接地增加了生产成本,而且对原料
3烧制工艺
的要求较苛刻,是一种成本较高、质量较好的生产方
将混合好的泡洣玻璃配合料加入模具中,经过法
压实后,在高温炉中加热。模具一般采用陶瓷或耐3.1.2模压烧结法
热钢板,为防止制品与模具粘接,经常在模具壁上涂
这种方法与陶瓷胚体的烧制方法类似。将原料
1层耐高温泥浆。为防止发泡不均匀,应在加热初配合后加人润滑剂,造粒后进行干燥处理,然后放入
期采用预热方式,即以5~8℃C/min的升温速度将炉模具中,送入发泡炉发泡。
中温度由室温升至400℃左右,并保温20~30min
这种方法的优点在于可调控性,可以方便地调
此时分散于玻璃细粉中的碳完全被熔化的玻璃液所节气孔的大小以及比例,工艺简单。但是,其生产难
包围。然后,将炉体快速升温到烧结温度(650
以掌控,例如气孔的分布等
750℃),升温速度一般为8~10℃/min。在此阶段,3.1.3浆料浸渍法
炉内生成的气体并未逸出,而是包裏在坯体内,这样
这种方法采用的发泡剂主要为有机泡沫体,并
有利于得到更多的气相。烧结完成后,继续以10~以有机泡沫体为载体。将有机泡沫体切割后,将其
15℃/m