高性能泡沫玻璃的研究.pdf

第卷第期北京工业大学学报
年月卜】

高性能泡沫玻璃的研究

田英良,邹玉林,赵飞,武君
北京工业大学材料科学与工程学院,北京

摘要利用废玻璃开发具有轻质、保温、隔热、防火、防水、吸音等性能的环保泡沫玻璃材料,探讨了新型建材
类泡沫玻璃配方的研究,获得一种品质优异的泡沫玻璃

关键词废玻璃泡沫玻璃配方新型建材
中图分类号文献标识码文章编号一一一

泡沫玻璃除了具有良好的隔热吸声性能外,还有许多由无机玻璃材料所赋予的优良性能泡沫玻璃
的生产是废弃固体材料再生利用、保护环境并获得丰厚经济效益的范例它的内部为大量直径一刀
的均匀气泡结构,密度为一,,可以根据使用要求,通过生产技术参数的变更进行调整〔‘
我国于世纪年代开始研制泡沫玻璃,年代开始形成生产能力,质量接近或部分已经达到美国
标准要求,泡沫玻璃已逐步在国内一些小型厂家形成批量生产这些厂家大多采用发泡后脱模退
火的工艺,使用小型电热炉或燃料加热的马弗炉在生产过程中,逐渐暴露出诸多缺陷工艺、技术、装备
落后,产品质量不稳,品种少,产量低,造成产品价格居高不下,阻碍了它的推广使用国产的泡沫玻璃在
石油化工行业得到了成功的应用,现在国内生产总量约为万,,而国内对泡沫玻璃的年需求量为
一万,以上,存在着较大的市场缺口,仍需从美国及日本进口随着大庆、燕山石化、齐鲁石化、扬
子石化、辽河油田、锦西石化等大企业的应用,其他各行各业也已陆续开始应用并接受泡沫玻璃

泡沫玻璃生产工艺过程

泡沫玻璃原料的选择

废玻璃的性质对泡沫玻璃制品的质量和生产工艺制度都有重要影响制造泡沫玻璃所选用的废玻璃
应满足下列基本条件低的发泡温度和在发泡温度范围内较小的结晶倾向在发泡温度范围内,玻璃的粘
度变化率要小,烧成温度范围宽,利于获得泡径均匀的泡沫玻璃含有适量的供氧组分,这类组分的多少会
影响到玻璃的发泡膨胀能力具有较好的化学稳定性和较低的热膨胀性

泡沫玻璃原料的清洗和破粉碎

将收集来的废弃保温瓶玻璃用清水冲洗数遍,除去灰尘、污物再将干净的碎玻璃放人烘箱中烘,用球
磨机将碎玻璃进行破粉碎,约玻璃粉的粒度要适中,若颗粒过粗,膨胀性差,形成粗大的泡沫玻璃反
之,膨胀性好,但不利于发泡剂的均匀混合一般要求玻璃粉的粒度能全部通过目筛粒径为卜
磨好的玻璃粉要一直放在烘箱里保持干燥,以备使用否则,潮湿的玻璃料粉不利于均匀发泡

发泡剂的选择和混合

用于泡沫玻璃的发泡剂有碳黑、碳化硅、碳酸钙、白云石粉、金云母、石墨、二氧化锰等不同的发泡剂
要求的发泡温度和发泡时间不同,所制成的泡沫玻璃的孔径和孔壁的薄厚也不同〔’本文旨在研究以碳

收稿日期一一

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北京工业大学学报年

系列作为发泡剂的泡沫玻璃发泡剂与玻璃粉必须充分均匀混合混合时要防止有机物或粉尘混人原料
中,以免产生异常发泡部位,而导致产品质量下降混合时间与混合方法、设备及混合强度有关

助熔剂和改性剂

助熔剂根据配方不同,可以选择是否采用助熔剂如果要求的熔融温度较高,则可适当加人助熔
剂一般采用的助熔剂有氟硅酸钠、碳酸钠、乙二氨盐等
改性剂加人适量的改性剂能够改善泡沫玻璃的性能,增大发泡温度范围,减少连通孔,提高机械强
度,提高成品率一般采用的改性剂有三氧化二锑、硼砂、焦磷酸钠、硫酸钡等

烧制工艺过程

粉状原料经过完全混合均匀后,装人发泡模具中,在加热炉内加热,加热温度一℃为了能使
粉料均匀发泡,加热速度最好控制在一定范围内如果升温速度太快,不仅发泡大小不均,而且对金属模
具的使用寿命亦有影响泡沫玻璃的烧制工艺大致分为个阶段预热、发泡、稳定、退火

脱模与退火

为了防止玻璃与金属模具的粘结,事先应在金属模具的内壁涂刷一层脱模剂这种脱模剂是采用硅酸
铝粉、硅酸和水按一定比例配合而成的整个退火时间比较长退火时间根据配方而定,目的是使成品不
开裂,不存在内应力

生产工艺流程‘

泡沫玻璃生产工艺流程如图所示

机月,选丛选碎玻璃
黔二囱面卜毯风日
濡巫夏卜僵通画区野一匣画

球磨机废料边角料成型利用
脱模剂

、、、
称量卜刁装模人炉发泡人炉退火卜一检验切割包装人库

图泡沫玻璃生产工艺流程

泡沫玻璃配方研究

碳黑作为发泡剂的作用

以碳黑作为发泡剂,与玻璃粉中的伍、、氏发生反应如下
个
夕个
,,一个个
碳黑除了起发泡剂作用外,还起稳定剂的作用若有未反应的碳黑,由于它和液态玻璃的化学亲和力很小,
几乎不被玻璃所润湿,碳黑细颗粒集中在气液相的界面上,使相界面上的界面能降低,有利于泡孔的稳定

碳改钠作为助烙荆的作用

玻璃熔体中存在大小不同的硅氧四面体群,有较