[发明专利]一种低密度高强度硼硅酸盐微晶泡沫玻璃

说明书

技术领域

本发明涉及一种无机非金属材料，具体涉及一种低密度高强度的硼硅酸盐微晶泡沫玻璃及其制备方法。

背景技术

泡沫玻璃是一种人工制作的多孔材料，因其内部充满了无数微小均匀的连通或封闭气孔，所以是一种性能良好的保温隔热和吸音材料。但是由于目前市场上供应的泡沫玻璃普遍存在着机械强度低、抗热冲击性差的缺点，因而大部分用于化工、电力、冷藏等领域，所以适合做保温材料而不宜做墙体材料。在国内，由于工艺技术等问题，泡沫玻璃在建筑业的应用几乎是空白。

微晶玻璃又称玻璃陶瓷或结晶化玻璃，是由玻璃控制晶化制得的多晶固体。由于该产品性能卓越、成本低廉、加工容易、附加值高，所以具有很高的实用价值和商业价值。但是由于微晶玻璃容重大，大量用于非建筑业，而在建筑业主要用作装饰材料。

为了克服泡沫玻璃和微晶玻璃各自的不足，结合两者性能的优点，研制一种新型的材料—微晶泡沫玻璃。微晶泡沫玻璃是一种在玻璃主体相中均匀分布着大量微小气泡和针状晶体的轻质、高强材料。由于微晶泡沫玻璃中存在大量的气孔，所以材料容重大大降低，而且气孔大多数互不连通，所以材料具有轻质、保温隔热的性能。机械强度比泡沫玻璃大得多，它不仅具有保温材料的性能，而且还具有承重材料的特点。微晶泡沫玻璃的生产工艺比较简单，而且所采用的基础原料为工业废渣，成本较低，生产过程中对环境的污染较小，有利于环境保护。微晶泡沫玻璃综合了微晶玻璃机械强度高、使用温度范围宽和泡沫玻璃质轻的特点，是一种新型的值得开发和研究的材料。南京大学以废玻璃和粉煤灰为主要原料，以碳酸钙为发泡剂制备了微晶泡沫玻璃，将研磨的玻璃粉、粉煤灰和非金属矿加入水后进行混合，在含有水分的情况下压制成型，然后烘干，放入窑内烧制，然后将烧制后的毛坯切割成型。其缺点是除玻璃粉和粉煤灰外，还加入了非金属矿，制造成本较高。所用的非金属矿有碱性长石、硅砂、纯碱和方解石。并且采用了压制成型，制作工艺复杂。

发明内容

本发明的目的，是克服现有技术的上述缺点，合理选择晶核剂，提供一种工艺简单、机械强度高、气孔均匀、体积密度小的微晶泡沫玻璃及其制备方法。

本发明通过如下技术方案予以实现。

一种低密度高强度硼硅酸盐微晶泡沫玻璃，基础配合料的组成及其质量百分比含量为SiO₂55%～65%、H₃BO₃8%～17%、Na₂CO₃15%～17%、K₂CO₃3%～5%、Al₂O₃3%～5%,在此基础上，外加发泡剂0.5%～1%，晶核剂1%～4%；

所述的发泡剂为碳黑；

所述的晶核剂为二氧化钛、氟化钙或者五氧化二钒；

该低密度高强度硼硅酸盐微晶泡沫玻璃的制备方法如下：

（1）按照硼硅酸盐微晶泡沫玻璃的基础配合料的组成及其质量百分比含量：SiO₂55%～65%、H₃BO₃8%～17%、Na₂CO₃15%～17%、K₂CO₃3%～5%、Al₂O₃3%～5%,在此基础上，外加发泡剂0.5%～1%，晶核剂1%～4%，进行配料，放入球磨罐中，按照原料：氧化铝球：去离子水的质量比为1:2:1.5球磨3h，然后将料浆倒入托盘中干燥；

（2）将步骤（1）干燥好的混合料进行干磨，干磨时间为3h，球、料的质量比为2:1；

（3）将步骤（2）干磨好的粉料过150目的标准筛；

（4）将步骤（3）过筛后的粉料放入石墨坩埚中，于775℃烧制；

（5）将步骤（4）烧制好的制品切割成规定形状；

（6）对步骤（5）的制品进行性能测试。

所述发泡剂的粒度为100目。

所述步骤（4）的温度制度为：400℃以下升温速率为3℃/min；于400℃保温30min；400℃到725℃升温速率为4℃/min；725℃到775℃升温速率为2℃/min；于775℃保温30min。

该微晶泡沫玻璃的气孔率为70%～90%，抗压强度为3～5MPa，密度为0.3～0.5g/cm³。