基于無(wú)鉛廢棄燈管制備微晶泡沫玻璃及其性能研
時(shí)間:2017-04-24 13:36:43 編輯：admin
泡沫玻璃是以廢棄的玻璃為主要原材料,并加入發(fā)泡劑、穩(wěn)泡劑、助溶劑和輔助劑等添加劑后,經(jīng)過(guò)球磨混合,再通過(guò)預(yù)熱、發(fā)泡、退火等熱處理過(guò)程而形成的多孔無(wú)機(jī)保溫材料。由于泡沫玻璃本身具備隔熱、防火和耐蟲(chóng)害等優(yōu)點(diǎn),同時(shí)大大緩解了固體廢棄物處理的問(wèn)題,可以稱得上是一種環(huán)保的優(yōu)質(zhì)保溫建筑材料,應(yīng)用領(lǐng)域也十分廣泛,且具有良好的應(yīng)用前景。但因?yàn)榕菽ＡП旧砜箟簭?qiáng)度的不足,仍沒(méi)有得到大力推廣使用。為解決這個(gè)問(wèn)題,本課題主要對(duì)優(yōu)質(zhì)泡沫玻璃的制備以及泡沫玻璃的微晶化處理等方面進(jìn)行了詳細(xì)的研究,并使用差熱分析、SEM和XRD等現(xiàn)代測(cè)試方法對(duì)材料的性能與結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析與表征,結(jié)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(wú)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(fā)泡劑,對(duì)比了各自的發(fā)泡效果,氟硅酸鈉作為助熔劑,磷酸鈉作為穩(wěn)泡劑,碳酸鈉作為輔助劑,采用粉末燒結(jié)的方法制備了泡沫玻璃。通過(guò)DTA-TG分析儀對(duì)玻璃粉的軟化溫度以及四種發(fā)泡劑的反應(yīng)溫度進(jìn)行了測(cè)試分析。結(jié)果可知四種發(fā)泡劑的發(fā)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(shí)比較了四種發(fā)泡劑的發(fā)泡效果,得出以二氧化錳作為發(fā)泡劑制備的泡沫玻璃優(yōu)于其他三種發(fā)泡劑：密度為0.56g/mm3,抗壓強(qiáng)度為2.87Mpa,導(dǎo)熱系數(shù)為0.145w/m·K。研究了泡沫玻璃制備工藝與添加劑加入量對(duì)泡沫玻璃各項(xiàng)物理性能的影響,根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果得知,最佳的熱處理工藝為：發(fā)泡溫度為800℃,發(fā)泡保溫時(shí)間為25min；添加劑的最優(yōu)配比為：發(fā)泡劑為4%,助熔劑為4%,穩(wěn)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(qiáng)度。同時(shí)根據(jù)正交分析可知,發(fā)泡劑與發(fā)泡溫度對(duì)泡沫玻璃的性能影響較為顯著,穩(wěn)泡劑對(duì)泡沫玻璃的泡孔結(jié)構(gòu)的均勻性起到了在一定程度的穩(wěn)固作用。在制備具有優(yōu)異性能的泡沫玻璃的基礎(chǔ)上,通過(guò)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(jìn)行熱處理,從而得到內(nèi)部具有大量晶體分布的微晶泡沫玻璃。首先通過(guò)差熱分析確定玻璃粉的轉(zhuǎn)化溫度以及析晶溫度,通過(guò)正交手段優(yōu)化微晶化工藝參數(shù),最終獲得最佳的微晶化處理參數(shù)。研究結(jié)果表明,在微晶化處理過(guò)程中,晶化溫度與核化溫度對(duì)試樣的性能有顯著的影響,其次是晶化與核化時(shí)間。微晶泡沫玻璃的最佳微晶化工藝為：核化溫度590℃,核化時(shí)間140min,晶化溫度670℃,晶化時(shí)間90min。通過(guò)SEM和XRD觀察分析可知,試樣內(nèi)部生成了大量的晶體。主要晶相為螢石、硅灰石和鈦酸鎂。優(yōu)化后的微晶泡沫玻璃的抗壓強(qiáng)度為17.5MPa,吸水率為6%,密度為0.75g/cm3,導(dǎo)熱系數(shù)為0.133w/m·K,平均孔徑為2.11mm。
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