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利用廢平板玻璃制備泡沫玻璃及其性能研究
作者：中泰天成 來源：泡沫玻璃 時間：2017-04-24 點擊：次
泡沫玻璃是一種以純原料或廢玻璃為主要原料，以發(fā)泡劑、助溶劑和促進劑等為添加劑，經(jīng)熔融，發(fā)泡，冷卻等過程形成的內(nèi)部充滿連通或封閉氣孔的無機材料。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、耐蝕性能強等優(yōu)點，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。通過單因素實驗法、多指標正交試驗設(shè)計和響應(yīng)面試驗設(shè)計等來優(yōu)化實驗工藝，研究了發(fā)泡劑含量、發(fā)泡溫度、保溫時間、原料濕磨時間等因素對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、萬能材料試驗機等分析測試手段，對配合料的熱變化規(guī)律、原料粒度、微觀結(jié)構(gòu)、體積密度、總氣孔率、顯氣孔率、抗壓強度和抗折強度等進行了表征和分析。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隨濕磨時間的延長先是迅速減小，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，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，抗壓強度、抗折強度則一直減小。3)升高發(fā)泡溫度或延長保溫時間，泡沫玻璃樣品的氣孔孔徑增大，孔壁變薄，發(fā)泡溫度過高或保溫時間過長會破壞氣孔結(jié)構(gòu)；隨著發(fā)泡溫度的升高或保溫時間的延長，泡沫玻璃的體積密度、抗壓強度、抗折強度先減小后增大，總氣孔率、顯氣孔率呈先增大后減小趨勢。4)隨著原料濕磨時間的延長，原料粒度減小，配合料膨脹性得到改善；隨著濕磨時間的延長，樣品體積密度密度隨原料濕磨時間的延長而減小，顯氣孔率隨著濕磨時間的延長呈增大趨勢，原料濕磨時間的延長使得泡沫玻璃的抗壓和抗折強度減小，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，但原料濕磨時間過長，會形成孔徑不均勻的氣孔。5)多指標正交試驗設(shè)計的優(yōu)化結(jié)果顯示：對于不同的指標而言，不同因素的影響程度不一；通過綜合平衡法分析得到綜合的優(yōu)方案為A2B2C2D3，經(jīng)驗證該優(yōu)方案準確可靠。6)響應(yīng)面實驗設(shè)計優(yōu)化結(jié)果所得模型與響應(yīng)值的實際變化吻合得很好，通過數(shù)值優(yōu)化分析結(jié)合實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℃、保溫時間62min、原料濕磨時間56min，該條件下泡沫玻璃的體積密度與模型預(yù)測值接近。
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