[发明专利]一种高性能梯度泡沫玻璃保温材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高性能梯度泡沫玻璃保温材料及其制备方法，属于玻璃材料技术领域。

背景技术

泡沫玻璃是一种由碎玻璃、发泡剂、改性添加剂和发泡促进剂等，经过细粉碎和均匀混合后，再经过高温融化，发泡、退火而制成的含有大量的均匀气泡的无机非金属玻璃材料。无机玻璃的物化性质以及它所具有的均匀的独立气泡决定了这种材料具有密度低、导热系数小；不燃烧，不变形，能在低温到高温的广阔温度范围内使用；化学稳定性高，能经受药品的侵蚀，不被蚀损也不腐烂；不透气、不吸湿吸水，不必担心长年使用后隔热性能变坏的优良特性；除此之外，它还抗氧化、风化，不会被虫蛀鼠啮。所以，泡沫玻璃被广泛应用在化工、石化等各个领域的保温保冷及吸声。

随着研究的深入，泡沫玻璃的原料种类越来越广泛，可以是废玻璃、工业废渣、天然矿物，也可以是根据特定的玻璃配方熔制的玻璃颗粒。虽然以废弃的资源为原料可以降低生产成本，保护环境，但其化学成分不稳定，含杂质较多，不能很好地控制泡沫玻璃的结构和性能。而直接以纯度较高的矿物与化工原料为基础，可以根据各种原料在制备泡沫玻璃过程中的作用，确定原料的添加种类以及添加量，化学成分更加明确，便于研制出了高性能泡沫玻璃，以满足一些特殊环境的苛刻要求。

CN101955319A提供了一种利用废弃的玻璃纤维制品制备泡沫玻璃的方法，将废弃的玻璃纤维毡和玻璃纤维网格布粉碎成玻璃粉，添加碳化硅、三氧化二锑、硫酸钠、氟铝酸钠、硝酸钠、三氧化二钴，在球磨机中形成混合料；将配合料装入耐热模具中烧制成泡沫玻璃。以这种方法制备泡沫玻璃，可以变废为宝，保护环境，但制品强度较低。CN101602574A提供了一种高强度泡沫玻璃的制备方法，将碎玻璃、碳酸钙、硼砂、硝酸钠和耐火纤维装入到球磨罐中球磨混合均匀后装入模具中并已入发泡炉中经预热、发泡、稳泡、退火等阶段制得泡沫玻璃。泡沫玻璃中加入了耐火温度高、强度高的耐火纤维，所以提高了泡沫玻璃的力学学能。但是掺入耐火纤维的同时也增加了生产成本，所以需要一种通过改变玻璃组分来提高玻璃强度的方法。

CN102001831A提供了一种全闭孔泡沫玻璃的制备方法，将碎玻璃、粉煤灰、紫木节放入球磨机中球磨至可通过200目标准筛，形成配合料；将配合料及雾化蒸馏水放入盘式造粒机中制备球状颗粒；将所制备的球状颗粒装入耐火模具中；最后将耐火模具连同球状颗粒移入发泡炉中烧制得全闭孔泡沫玻璃。这种方法制得的封闭气孔率高，气孔孔径分布均匀，提高了保温性能，但需要增加造粒过程，使工艺复杂，成本增加。

现有的制备泡沫玻璃材料的方法与技术中，几乎都是以一种废弃的玻璃制品为原料，制备出泡沫玻璃产品。但它们毕竟会受到废弃玻璃制品的基础成分的限制，泡沫玻璃的性能难以稳定与提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种高性能梯度泡沫玻璃保温材料及其制备方法，密度小、强度高，且气孔分布均匀并具有一定的梯度分布。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

一种高性能梯度泡沫玻璃保温材料，按重量百分比计，其原料包括如下组分：基础玻璃96.00-98.00％、硼砂1.50-3.50％、芒硝0.20-0.60％和碳0.20-0.80％。

按上述方案，所述高性能梯度泡沫玻璃保温材料中的原料包括一种以上的具体配比，所述不同配比的原料按碳含量梯度分层铺设。

按上述方案，所述基础玻璃按重量百分比计，包括如下组分：SiO₂65.00％～71.00％、Al₂O₃3.00％～6.00％、Fe₂O₃1.20％～3.60％、BaO0.50％～1.50％、CaO6.00％～12.00％、MgO2.00％～6.00％、Na₂O12.00％～15.00％、K₂O0.50％～2.50％、MnO₂0.20％～1.00％、TiO₂0～0.5％，所述组分SiO₂、Al₂O₃，Fe₂O₃、BaO、CaO、MgO、Na₂O、K₂O、MnO₂和TiO₂的原料分别为石英砂、钠长石、氧化铁、碳酸钡、碳酸钙、白云石、纯碱、碳酸钾、二氧化锰和二氧化钛。