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利用廢平板玻璃制備泡沫玻璃及其性能研究

時(shí)間:2017-04-24 13:42:31 編輯：admin

泡沫玻璃是一種以純?cè)匣驈U玻璃為主要原料，以發(fā)泡劑、助溶劑和促進(jìn)劑等為添加劑，經(jīng)熔融，發(fā)泡，冷卻等過(guò)程形成的內(nèi)部充滿連通或封閉氣孔的無(wú)機(jī)材料。由于其具有導(dǎo)熱系數(shù)小、熱膨脹系數(shù)低、不吸水、不透濕、不燃燒、工作溫度范圍寬、不受蟲害、耐蝕性能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，稱得上是一種性能優(yōu)越的隔熱、吸聲、防潮、防火的建筑材料和裝飾材料，可應(yīng)用在中溫保溫隔熱、建筑內(nèi)外墻的保溫隔熱、防水防潮工程、裝飾工程、石油化工、冷藏、地下工程和噪音消除等領(lǐng)域。選用廢平板玻璃為主要原料，以CaCO₃為發(fā)泡劑，Na2CO₃、（NaPO₃）₆為添加劑，采用模壓燒結(jié)法制備了硅酸鹽泡沫玻璃。通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)法、多指標(biāo)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)和響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)等來(lái)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)工藝，研究了發(fā)泡劑含量、發(fā)泡溫度、保溫時(shí)間、原料濕磨時(shí)間等因素對(duì)泡沫玻璃各性能的影響，確定出最佳制備工藝。采用差示掃描量-熱重（DSC-TG）分析儀、激光粒度分析儀（LDSA）、掃描電鏡（SEM）、阿基米德浮力法、萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)等分析測(cè)試手段，對(duì)配合料的熱變化規(guī)律、原料粒度、微觀結(jié)構(gòu)、體積密度、總氣孔率、顯氣孔率、抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度等進(jìn)行了表征和分析。1)DSC-TG曲線表明，所用配合料在800℃附近大量生成氣體，泡沫玻璃配合料發(fā)泡溫度在該溫度附近。原料粒度分析表明，原料D50隨濕磨時(shí)間的延長(zhǎng)先是迅速減小，然后減小的幅度逐漸變小直至接近水平不變，其變化趨勢(shì)與粉碎理論相符合。2)隨著發(fā)泡劑含量的增大，樣品內(nèi)產(chǎn)生的氣體量增多，泡沫玻璃內(nèi)氣孔孔徑增大，孔壁先變薄后變厚，在加入3wt%發(fā)泡劑時(shí)，泡沫玻璃的氣孔分布最均勻；泡沫玻璃的體積密度隨著發(fā)泡劑含量的增大先減小后增大，總氣孔率、顯氣孔率呈先增大后減小趨勢(shì)，抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度則一直減小。3)升高發(fā)泡溫度或延長(zhǎng)保溫時(shí)間，泡沫玻璃樣品的氣孔孔徑增大，孔壁變薄，發(fā)泡溫度過(guò)高或保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)破壞氣孔結(jié)構(gòu)；隨著發(fā)泡溫度的升高或保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，泡沫玻璃的體積密度、抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度先減小后增大，總氣孔率、顯氣孔率呈先增大后減小趨勢(shì)。4)隨著原料濕磨時(shí)間的延長(zhǎng)，原料粒度減小，配合料膨脹性得到改善；隨著濕磨時(shí)間的延長(zhǎng)，樣品體積密度密度隨原料濕磨時(shí)間的延長(zhǎng)而減小，顯氣孔率隨著濕磨時(shí)間的延長(zhǎng)呈增大趨勢(shì)，原料濕磨時(shí)間的延長(zhǎng)使得泡沫玻璃的抗壓和抗折強(qiáng)度減小，泡沫玻璃的孔徑大小分布趨于均勻，總氣孔率增大，孔壁變薄，但原料濕磨時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)形成孔徑不均勻的氣孔。5)多指標(biāo)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的優(yōu)化結(jié)果顯示：對(duì)于不同的指標(biāo)而言，不同因素的影響程度不一；通過(guò)綜合平衡法分析得到綜合的優(yōu)方案為A₂B₂C₂D₃，經(jīng)驗(yàn)證該優(yōu)方案準(zhǔn)確可靠。6)響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化結(jié)果所得模型與響應(yīng)值的實(shí)際變化吻合得很好，通過(guò)數(shù)值優(yōu)化分析結(jié)合實(shí)際可操作性得出較優(yōu)工藝條件為發(fā)泡劑含量3.2wt%、發(fā)泡溫度840℃、保溫時(shí)間62min、原料濕磨時(shí)間56min，該條件下泡沫玻璃的體積密度與模型預(yù)測(cè)值接近。

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