泡沫玻璃剖析课件

第二章 泡沫玻璃主 讲：郭宏伟 陕西科技大学 材料科学与工程学院八八七七六六五五四四三三二二一一第一节 泡沫玻璃概 述泡沫玻璃的性能泡沫玻璃的分类泡沫玻璃的应用研 究 状 况生产及新工艺制品简介市场态势及需求预测建筑领域中的应用及施工一.概 述泡沫玻璃又称多孔玻璃，它是一种含有无数封闭气泡，泡径1-3mm，气孔率90%，隔热材料。气泡中充满空气或其它气体，这些气泡被相当薄的玻璃壁相互隔离，泡径一般为1-3mm左右，各自成为独立的球状体。1935年圣哥本公司在法国申请了泡沫玻璃第一个专利。我国泡沫玻璃的研发始于上世纪50年代，在80年代采用固体废弃物研制生产泡沫玻璃。90年代，质量达到美国ASTM标准要求，并形成一定规模的生产能力，产品不仅可供国内市场，并开始出口。泡沫玻璃产品展示泡沫玻璃的工程应用二.泡沫玻璃的性能1.不吸湿、不因长年使用降低隔热保冷效果；2.良好隔热性能，不燃烧，-270500使用；3.具有良好的吸声性能；4.机械强度高，且易于加工、切割或粘拼成各 种形状的制品；5.不风化、不老化、无放射性和腐蚀性；6.不受鼠啮虫咬和微生物腐蚀；7.具有良好的化学稳定性（氢氟酸例外）。表 1 泡沫玻璃的性能 序 号12345678910项 目单 位指 标比 重抗压强度抗折强度抗张强度弹性模量导热系数比 热热膨胀系数体积吸水率吸声系数10时150时g/cm2MPaMPaMPaMPaW/m.kW/m.kKJ/kg.k10-7/%0.128-0.1600.128-0.1600.97090.9709 0.2 0.2 0.12 0.12 0.8368 0.8368 0.0791 0.0791 0.0576 0.05761372.91372.90.57860.57860.68650.6865 7272基础原料 用 途结构性能国外市场隔热泡沫玻璃吸声泡沫玻璃普通泡沫玻璃石英泡沫玻璃熔窑泡沫玻璃隔热保温型保 冷 型吸 声 型装 饰 型粒状填充料绝热保温型建筑装饰型吸音消音型三.泡沫玻璃的分类四.泡沫玻璃的应用泡沫玻璃是化工、冷藏、制药、仓储、建筑、等领域，作为保温保冷、吸声首选的工程材料（1）工业保温方面用于化学药剂厂各种管道保温、冷凝储罐底座泡沫玻璃保冷层、地下管线保温；用于天然气输送站球罐和管线绝热，炼油厂设备保温，管道直埋施工，冷却水的管路保冷、工业烟囱烟道内衬的保温，液化气天然气管路的保冷等。（2）建筑保温方面泡沫玻璃作屋面、室内地板保温材料，作建筑物外墙保温、滑冰场水泥地砂浆底层上作保温层，建筑物地下室的绝热工程材料，客车热工试验室防潮保温层，广泛应用的冷库保冷材料。五.研 究 状 况1.国外泡沫玻璃的研究进展1935年法国圣哥本申请泡沫玻璃第一份专利。制品是用玻璃粉作为原料，以碳粉和碳酸钙作为发泡剂，两者混合之后放在耐热模具中加热，发泡膨胀，然后退火，便制成轻石状的材料，但外观和性能都不均匀，只用作混凝土的轻骨料，从此称之为泡沫玻璃。这称为“一步法”，即装料到退火在同一窑炉和同一模具中进行，也称为B.Long粉末烧结法。之后，美国、德国、英国、前苏联等国也发表了很多的专利和研究报告。美国康宁公司以碳素作发泡剂，采用“二步法”，即将发泡好的半成品脱模后再进行退火，制成了具有封闭气孔的低密度泡沫玻璃。二步法的优点：发泡和退火阶段独立控制，相互不牵制，大大节省模具。当前国际上扔广泛采用二步法生产泡沫玻璃。2.国内微晶泡沫玻璃产业的发展状况从20世纪70年代中期，泡沫玻璃在我国进行小批量生产以来，经历了廿多年的发展。毛坯产量已从初期的300m3/年增加到约35000m3/年，单窑生产能力也从300m3/年提高到1200m3/年。产品品种从单一的绝热泡沫玻璃，相继开发了吸声泡沫玻璃、建筑保温泡沫玻璃、低硼硅泡沫玻璃、高硼硅泡沫玻璃、中性泡沫玻璃、清洁用泡沫玻璃、彩色泡沫玻璃等产品。产品的应用市场也从乙烯深冷设备保冷发展到冶金、冷库热力、地下工程、隧道、建筑墙体和屋面等领域，少量产品出口到东南亚国家。国内生产泡沫玻璃的主要企业上海维碧保温材料有限公司上海维碧保温材料有限公司北京中联望城新型隔热材料有限公司北京中联望城新型隔热材料有限公司浙江嘉兴土店泡沫玻璃厂浙江嘉兴土店泡沫玻璃厂河南沁市凤凰泡沫玻璃厂河南沁市凤凰泡沫玻璃厂上海耀华玻璃厂长春泡沫玻璃广西东兰泡沫玻璃大连隔热公司 主要的研究单位目前，陕西科技大学材料科学与工程学院，北京工业大学，山东轻工业学院，武汉工业大学等单位都在研发泡沫玻璃与微晶泡沫玻璃。六.泡沫玻璃生产及新工艺制品简介1.泡沫玻璃生产工艺泡沫玻璃生产的九大步骤：原料的选择原料的碳粉碎 发泡剂的选择和混合加入一定量的稳定剂和助熔剂配合料入模入炉（预热、发泡、定型）烧制工艺控制脱模制品的退火切割尺寸泡沫玻璃生产工艺流程破碎机筛 分装 模称 量称 量称 量称 量废 料脱 模筛 分球 磨 机入炉发泡入炉退火检验、切割、包装、入库边角料成型利用2.原料生产泡沫玻璃可选用颗粒度为95%通过150目筛的钠钙硅废玻璃为主要原料。应要求其软化温度越低越好。这样容易获得均匀的发泡体，退火冷却容易，节省挑耗，生产效率高。3.添加剂的选择生产泡沫玻璃，必须在原料中加入发泡剂（放气后使产生多孔结构）、助熔剂（降低玻璃高温黏度）、稳泡剂（改善泡沫玻璃的性能，扩大发泡温度范围，稳定气泡结构，减少连通泡孔提高成品率）等必要的添加剂。发泡剂：高温下能自身分解释放气体或能与玻璃成分反应释放气体的物质。发泡剂的分类：A.碳酸盐，如石灰岩、菱镁矿、纯碱等；B.碳及其化合物，如碳黑、碳化硅等；C.硫酸盐，如硫酸铁、石膏、硫酸铝等；D.硅酸盐，如白云母、黑云母等;E.氧化物，如赤铁矿、软锰矿等。常用的发泡剂 发泡剂 放气温度/放气机理黏土矿物 脱除结晶水 560780纯碱 Na2CO3 Na2O+CO2 849852 Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2 700900石灰石 CaCO3 CaO+CO2 800900 CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2 600920菱镁矿 MgCO3 MgO+CO2 600650 MgCO3+SiO2 MgSiO3+CO2 450700白云石 MgCa(CO3)2 MgO+CaO+2CO2 700950硫酸钠 Na2SO4 Na2O+SO3 12001350硬石膏 CaSO4 CaO+SO3 12001350软锰矿 4MnO2+C 4MnO+CO2+O2 10001200赤铁矿 4Fe2O3+C 8FeO+CO2+O2 10001350碳黑 C+O2 CO2 500850碳化硅 SiC+2O2 SiO2+CO2 8001140白云母 脱水膨胀 850890黑云母 脱水收缩 107511504.泡沫玻璃烧制工艺泡沫玻璃配合料在烧制前，首先要装入模具。可选用的模具有耐热锅、陶瓷、耐热铸铁棋具等；也有不使用模具将配合料压制成块体，直接置于发泡炉内加热发泡烧制。据介绍，一般发泡温度780-960为佳。但为了使粉料能均匀发泡，应在500-600进行充分预热，其后再快速升温，升温率10/min之内为佳：烧制工艺一般为顶热发泡定型退火。据介绍.国外已有明焰裸烧技术生产泡沫玻璃。5.脱模与退火为防止烧制的泡沫玻璃与金属模具接触粘连，必须在配合料入模前，在模具内壁喷涂一层脱模剂，常用高铝粉、粘土、石英砂、石灰石等粒度为100目的细粉。将其粉料加入无机胶凝剂和水按一定比例喷涂在模具内表面，厚度0.2-0.5mm为佳。“二步法”工艺，脱模后泡沫玻璃进行再退火是关键工艺。因制品厚度一般大于150mm，退火冷却时间控制在18-24h，特殊品种退火时间更长。据介绍，发泡后的泡沫玻璃退火温度在520-600，此温度下3-5h的保温，其后缓慢降至室温为宜。6.泡沫玻璃的切割据悉，目前国内外仍存在最终加工、切割泡沫玻璃尺寸时，损耗率居高不下。例如，生产的平板型泡沫玻璃制品切割损耗率一般为10-20%；管壳型泡沫玻璃制品的切割损耗率更高，一般达20-30%左右。这样会使成品的成本增加，销售价格上升。因此，在烧制成品时，事先选择好合理的模具，改进加工方法，降低损耗，是泡沫玻璃生产降低成本的主要途径之一。7.生产泡沫玻璃的几种新工艺制品简介(1).用浮法工艺生产带状增强泡沫玻璃英国是首家采用浮法工艺生产带状及夹金属丝增强泡沫玻璃的国家。配合料由布式输送器送入锡槽，锡液表面温度是650，发泡剂用1.15%Fe2O3或0.08%Na2SO4、0.1%CaSO4等。配合料在熔融锡表面加热到850-950 ，熔融锡上面空间有隔墙将发泡带和冷却带分开。锡液中有温度调节加热装置。当泡沫玻璃带在熔融锡表面形成后在600-650 温度条件下达到一定强度，出锡液后，输送到退火炉进行退火，而制成合格的产品。采用该装置可生产增强泡沫玻璃带，即泡沫玻璃中夹有金属丝网，在送入发泡配合料时，于熔融锡表面一定距离处由滚筒装置同时送入金属丝积网，如同混凝土中加钢筋一样，增强泡沫玻璃强度。(2).叠层泡沫玻璃据报道，日本板硝子（株）特公平4-66821推出一种由致密泡层和泡层组成的叠层泡沫玻璃板材，用于建筑墙壁装饰材料，特点是由气孔率3%-10%体积百分比的致密质地泡沫玻璃和气孔率80%-94%体积百分比的泡沫玻璃形成叠层结构，质量轻，隔热性好，不燃，可在施工现场加工。致密泡层为表面层，必要时可加入着色剂着色，呈现出半透明，有天然石外观，有耐磨性，气泡呈闭孔式，被封闭在微细的烧结熔融的玻璃粉颗粒中间，反射和散射光，外观光亮而柔和。泡层的气泡是独立或贯通的，玻璃组成与膨胀系数与前者相同。制造方法是将致密泡层的配合料放在模具先烧成，再加入泡层配合料，二次加热发泡烧成，泡沫玻璃可采用石灰石、水玻璃、碳化硅、碳粉等作发泡剂。(3).隔离热辐射泡沫玻璃日本丰田中央研究（株）特公平4-60929推出的可隔离热辐射的泡沫玻璃包括以下几种类型：A.气泡全部或部分有金属光泽反射膜，原料中加入金属锌粉；B.加入蛭石状片状矿物，形成反射体；C.发泡体表面通过无电解电镀、蒸镀或者溅射等方法形成热辐射反射膜。(4).彩色吸音泡沫玻璃彩色吸音泡沫玻璃是在废玻漓中加入一定量的发泡剂，外掺剂及着色剂而制成的一种刚性多孔材料。为满足吸音性能的要求，其中开口孔和连通孔占气孔总量的40-60%。由于这种结构特征，当声波传入时，泡沫玻璃气孔内的空气受到振动，因气孔容积很小，而孔壁表面粗糙，空气在气孔内振动时会受到摩擦和阻碍，导致声波的传播受到抑制，声音振动衰减，大部分的声能转变成为热能，从而起到吸声的作用。据有关资料介绍，彩色吸音泡沫玻璃的生产工艺过程中应对配合料的粒度、发泡时间，发泡温度及制品开口气孔率大小严格控制。以上因素均会对泡沫玻璃吸音性能产生较大影响。其大致情况如下:配合料粒度对吸声性能的影响。配合料粒度可通过球料比、磨料时间加以调节。配合料越细，发泡剂、外掺剂等与玻璃粉接触的比表面积越大。越有利于发泡，同时可降低发泡温度、降低容重，使泡壁变薄，泡径更加均匀，开口气孔与连通孔也相应增加，这样得到的泡沫玻璃吸声性能就较好。发泡时间对吸声性能的影响。发泡时间的增加，有利于充分发泡，有利于开口气孔和连通孔的形成，发泡也较均匀；但是，时间也不宜过长，时间过长易造成制品内局部过烧，形成大孔洞，泡沫玻璃的内部结构遭到破坏声阻降低，反而会降低吸声性能。因此一般时间控制在30-50分钟内。发泡温度对吸声性能的影响发泡温度越高，越有利于泡壁变薄，开口气孔和连通孔相应增加，吸声性能相对较好。但温度不宜过高，容易造成制品局部过烧，形成大的孔洞，影响制品的均匀性和气泡结构及各项物理性能，结果导致声阻降低，吸声性能也随之下降。因此吸音泡沫玻璃发泡温度控制在800-850 之间较为合适。开口气孔率对吸声性能的影响据测试，吸声系数随开口气孔率的增加而增加;当开口气孔率达到40%时增加变得缓慢;当开口气孔率达60%时，吸声系数达最高;当开口气孔率大于60%时，吸声系数不再增加。因此，开口气孔率在40-60%之间时，泡沫玻璃的吸声性能最好。七泡沫玻璃市场态势及需求预测泡沫玻璃具有抗压强度大、隔音隔热效果好，阻燃不变形、防电蛀、抗腐蚀、重量轻等一系列优良性质，是高层及超高层建筑物理想的墙体隔断材料。据业内权威人士及专家介绍，90年代初期，中国泡沫玻璃需求量仅为6000m2，到90年代末，需求超过20000m2。国内市场对泡沫玻璃的需求量将呈现产销两旺的连年上升之势。八建筑领域中的应用及施工.建筑屋面保温隔热材料.建筑外墙保温隔热材料.吸声材料.轻质混凝土骨.轻质填充材料.建筑屋面保温隔热材料建筑保温隔热用泡沫玻璃，具有防火、防水、耐腐蚀、防蛀、无毒、不老化、强度高、尺寸稳定性好等特点，是一种环境友好材料，不仅适合建筑外墙、地下室的保温，更适合屋面保温。泡沫玻璃用于建筑屋面保温隔热的结构形式主要有3种:正置平屋面、倒置平屋面、坡屋面。这些结构中，泡沫玻璃与其他无机材料易结合，施工容易，防水、防火、保温效果较佳。工程应用有:国家计划委员会办公楼、中央民族歌舞团住宅楼等。.建筑外墙保温隔热材料泡沫玻璃作为外墙体外保温隔热材料，可以有效减少墙体厚度，减轻建筑结构质量，扩大使用面积。国内多地已投入使用。北京工业大学川英良等人研究了泡沫玻璃在建筑节能中的具体应用，认为不同地区应根据传热系数要求来计算选用相应厚度泡沫玻璃。他们以泡沫玻璃在北京地区的使用为例，研究获得了使用不同厚度泡沫玻璃外保温墙体的热工性能见表3。.吸声材料开孔型泡沫玻璃主要用作吸声材料。当声波进入泡沫玻璃的孔洞中时，由于空气粘滞阻力及与孔壁间的热交换等作用，使声能转变成热能而逐渐衰减，以至消失。吸声泡沫玻璃可用水泥浆粘贴在混凝土基底上，或用粘结剂粘贴在钢质基板上。由于其优良的特性，它可在潮湿和振动条件下长期使用。.轻质混凝土骨料在保持围墙厚度不变的前提下，提高建筑物外围护结构的隔热性能，是建筑业重要的研究课题之一。而将轻质混凝土的平均表观密度降到700900kg/m3，被认为是提高外围护结构隔热性能最有效的方法。另一方面，由于混凝土体积的80%左右为砂石骨料，为取得原料，或开山碎石，破坏植被，造成水土流失，山体滑坡；或挖取河床，改变河床高度，损坏堤岸和航道，污染河水。若将泡沫玻璃用作轻质混凝土骨料，不仅可以减少污染，还可以节约资源，是建筑材料绿色化的有效途径。.轻质填充材料日本已将此成功应用于市政工程。泡沫玻璃作为轻质填充材料，具有以下优点:（1）其耐热、抗化学侵蚀性能好；（2）无毒，不会污染地下水，环境友好材料；（3）表观密度可控，以适应不同的地基情况；（4）闭孔型泡沫玻璃气孔封闭，质量稳定；（5）粒状泡沫玻璃的形状尺寸与普通碎石相似，填埋不需特殊施工机械。七七六六五五四四三三二二一一第二节微晶泡沫玻璃概 述微晶泡沫玻璃的分类 微晶泡沫玻璃的制备工艺微晶泡沫玻璃的性能 微晶泡沫玻璃的用途 微晶泡沫玻璃的研究现状 微晶泡沫玻璃的研究方向一概 述 微晶泡沫玻璃（Micro-crystallographic foamed glass），是由定量的碎玻璃、发泡剂、外加剂和成核剂等，经过粉碎混合均匀形成配合料，然后放到特定的模具中放入电炉中，经过预热、熔融、发泡、析晶、退火等工艺制成的多孔微晶玻璃材料。微晶泡沫玻璃是由大量直径为0.13.0 mm均匀气泡和微小晶体构成，气泡占总体积的50%左右，密度为750900kg/m3，约为普通粘土砖密度一半。微晶泡沫玻璃的特点：机械强度高、导热系数小、热膨胀系数小、不燃烧、不变形、使用寿命长、工作温度范围宽、耐蚀性能强、无放射性、易加工等。解决了泡沫玻璃机械强度不高和微晶玻璃造价过高、密度较大的缺点，作为工程材料，极大降低建筑物重量，且成本低，强度更高。同时，微晶泡沫玻璃是固体废弃材料再生利用、保护环境，并获得丰厚经济效益的优秀范例。二微晶泡沫玻璃的分类 微晶泡沫玻璃有以下分类方法:（1）按颜色分为黑色、白色、彩色微晶泡沫玻璃；（2）按气泡分为开孔和闭孔微晶泡沫玻璃；（3）按用途可分为隔热、吸声、屏蔽、清洁微晶泡 沫玻璃；（4）按原料分为钠钙硅、熔岩废渣、硼硅酸盐微晶 泡沫玻璃；（5）按形状分为板块状和颗粒状微晶泡沫玻璃;（6）按温度分为高温和低温发泡型微晶泡沫玻璃。三微晶泡沫玻璃的制备工艺1.微晶泡沫玻璃制备工艺原理微晶泡沫玻璃和泡沫玻璃具有基本相同的形成机理。即当温度达到玻璃的软化温度或混合料的低共熔温度时，形成的熔融体将发泡剂产生的气体包裹在试样中，随着保温时间的延长，气泡逐渐增多，增大，随后当温度快速下降时，玻璃的粘度增大，泡沫玻璃迅速固化，气体也被固化在玻璃中，然后经过精密退火，泡沫玻璃中的应力得到消除，就得到了泡沫玻璃。对微晶泡沫玻璃来讲，大都要再进行一次热处理过程。为使制品内部生成一定数量的晶体，获得较高的强度，必须对晶化过程进行严格控制，在析晶范围内给予一定的保温时问，使晶体可以顺利生长。2.常用成核剂：贵金属和氧化物。贵金属：Au,Cu,Pt,Pd等，在玻璃中呈现离子状态，吸收电子后转变为原子态，由于它们在玻璃中的溶解度小，容易析出胶体，变成玻璃析晶的成核剂。氧化物:氧化钛、氧化锆等，易溶于硅酸盐玻璃，但不溶于SiO2，其配位数较高并且阳离子的场强较大，容易在热处理过程中，从硅酸盐网络中分出，导致分相结晶。Zr02在玻璃熔体中尤其是在低温玻璃中，难以溶解，当同P2O5共同使用时则能显著提高ZrO2的溶解度。3.微晶泡沫玻璃的制备工艺流程目前，我国微晶泡沫玻璃生产大都采用粉末法烧成技术。根据微晶泡沫玻璃毛坯退火方式上的差别，工艺分为:“二步法”和“一步法”。国内大多数生产厂家都采用“二步法”工艺。“二步法”是将制备好的泡沫玻璃再次送入退火炉中晶化而制得，而“一步法”只需通过一次发泡就得到微晶泡沫玻璃。“一步法”制备微晶泡沫玻璃四微晶泡沫玻璃的性能微晶泡沫玻璃与微晶玻璃和泡沫玻璃相比，微晶玻璃密度大（2700kg/m3），大量用于非建筑行业，在建筑行业中主要用作装饰材料。泡沫玻璃质轻（0.3MPa。微晶泡沫玻璃的高强度可支撑高坑道负荷，减少坑道投资，加速管线系统建设。B.工业和民用建筑物如冷藏库、厂房、公用建筑等的隔冷隔热和隔潮防雨。要求体积密度为180-250kg/cm3，抗压强度0.7MPa。可代替砖和砌块，作为屋面、墙体、天棚材料和保温热构件。C.高承压条件下的隔冷、隔热和隔潮如电厂大烟囱内壁，广场，隧道等地下隔冷、隔热与隔水层，要求有较高抗压强度和隔冷、隔热性能，体积密度为250-300 kg/cm3，抗压强度为1.2-2.5 MPa，最高达4MPa。D.液化气罐和容器泡沫玻璃具有较高的抗压强度，可以安全地用于液化石油气、液氨、乙烯、液化天然气、液氧等储罐的底部，也可以用于热罐底部绝热。2.吸声及防火建筑材料用于地铁、隧道、通风管道、影剧院、歌舞厅等吸声、防火和装饰。用作吸音材料的泡沫玻璃在发泡过程中采用特殊的工艺，使其中40%-60%的气孔相互贯通，形成具有通孔结构的多孔材料。当声波入射到吸音泡沫玻璃原表面时，激发孔隙内的空气振动，在受振动空气的粘滞阻力及其与玻璃孔壁摩擦的作用下，使声能转化为热能而声速衰减，从而产生良好的吸音效果。主要应用如下:A.厅堂音质设计中，控制室内混响时间。如作为音乐厅、剧院、电影院、礼堂、以及广播等录音室的吸音处理。B.吸声泡沫玻璃具有良好耐水耐老化性能，特别适宜于潮湿环境和风吹雨淋的露天条件下使用，如游泳馆、地铁、道路隔声屏障等。C.对于候机、候车、候船、商场以及展览大厅，利用吸声泡沫玻璃作为平顶和墙面装饰能降低混响声，提高广播清晰度。D.吸声泡沫玻璃可用于消声器，和纤维性吸声材料相比，气流中不会吹出纤维粉尘，特别适用于要求洁净环境的通风和空调。3.其它方面高速公路、机场和建筑基础隔离层等工程的应用;河渠、游泳池和护坝防漏、防蛀等工程应用;墙体内外、公共设施装饰等工程应用;轻体混凝土集料工程的应用;抛光粉及医用等。六微晶泡沫玻璃的研究现状1.国内微晶泡沫玻璃的研究现状由于微晶泡沫玻璃的强度比一般泡沫玻璃高，密度比微晶玻璃小的优点。近年来，对微晶泡沫玻璃的制备工艺、原料的选择、性能、应用及快速确定微晶泡沫玻璃的发泡温度等方面都有研究。A.陈克荣等人以玻璃粉、粉煤灰和非金属矿制备了微晶泡沫玻璃墙体材料。其中玻璃粉和粉煤灰的重量比为93%97%，非金属矿为3%7%。所用的非金属矿有碱性长石、硅砂、纯碱和方解石。制备方法是:将研磨的玻璃粉、粉煤灰和非金属矿加入水后进行混合;在含有水份的条件下压制成型，后烘干;放入窑内烧制，烧制温度850 ，然后将烧制后的毛坯切割成型。该法生产微晶泡沫玻璃的优点是:（1）不含任何粘土;（2）比体积密度相同的加气混凝土性能优良;（3）符合工业化大生产的工艺流程。通过测试，制备的微晶泡沫玻璃的抗压强度为3.5-17MPa。B.王立久等人以废玻璃和轻质陶粒为基础原料，制备了新型微晶泡沫玻璃材料。试验中轻质陶粒的原料采用的是粘土质页岩，该陶粒的特点是密度小，孔隙率大。制备工艺：首先把废玻璃粉磨，粉磨后的玻璃粉过100目筛，再加入一定量的晶核剂、稳定剂、助熔剂和水，搅拌均匀，放入模具里，压制成型，烘干后放入电炉中按一定的升温程序烧结，烧结温度范围为400-1000 ，保温时问1-5小时，然后缓慢冷却，加工后即制成泡沫玻璃。C.郭宏伟等人以废玻璃为主要原料，以碳粉作为发泡剂，以五氧化二钒作为成核剂，以三氧化二铁和二氧化锰作为着色剂，硼砂作为助熔剂，再加入一些添加剂硝酸钠，硼酸，氟硅酸钠等。另外，以重量比为1:3的苏州土和石英砂作为脱模剂，制备了微晶泡沫玻璃。下表是实验所用原料及质量百分比组成。研究发泡温度和保温时间对微晶泡沫玻璃泡径及性能的影响结果表明，发泡温度越高，泡径越大，制品密度越小，最佳发泡温度为725;保温时间越长，泡径越大，当在725 保温25min时，析出的晶体有Si02,A12Si05及Na2Ca2（Si03）3，平均泡径为2.039mm,密度为0.65 g/cm3，热膨胀系数为115.6X10-7 -1，抗压强度为7.31MPa，抗折强度为5.83MPa。发泡温度是微晶泡沫玻璃生产中的一个关键控制因素，正确合理地确定发泡温度是微晶泡沫玻璃生产中的关键技术。通常采用正交实验和对配合料做差热分析(DTA)来进行确定，前者需要三次以上实验才能确定发泡温度，实验时间长，原料用量大;后者一次只能测试一个试样，实验周期长，而且必须根据相关专业知识才能找出其发泡温度，不直观。郭宏伟等人应用梯温炉法快速准确，直观地确定微晶泡沫玻璃的发泡温度。梯温炉法测量原理是:利用温度梯度炉的温度梯度，将装好试样的瓷舟送入温度梯度炉中，按照试样要求的保温时间进行保温，保温后迅速取出试样在空气中冷却，冷却了的试样放在读数显微镜下由高温区到低温区测量试样泡径的大小，并结合温度梯度炉的温度梯度曲线找出满足泡径要求的发泡温度。结果表明，梯温炉法与试样DTA曲线的实验结果吻合，测量结果令人满意。2.新型微晶泡沫玻璃的研究进展A.在新型环保微晶泡沫玻璃的制备方面，F.Mear等人充分利用含铅的阴极射线管研制了微晶泡沫玻璃。首先将废旧阴极射线管剥离出来，去除电子枪后对玻璃表面进行简单的清洗，去除荧光涂层材料和栅网，进行破碎研磨。研磨的粒度为200-300目标准筛。然后将重量百分比为94%-97%的上述废阴极射线管玻璃粉，以及3%-6%的还原剂和发泡剂碳化硅粉（或者氮化钛）放入球磨机中混合，混合时间为30-60分钟，然后将混合好的配合料装入到模具中，按照烧成制度进行烧成。烧成温度范围为:800-900 。其中碳化硅粉或者氮化钛在微晶泡沫玻璃中的反应为:PbO+SiCPb+SiO2+CO2 PbO+TiNPb+TiO2+N2 其中生成的Si02,Ti02均以玻璃相存在于微晶泡沫玻璃中。制备的微晶泡沫玻璃气泡均匀，抗压强度可达2.49MPa。B.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。C.在废彩色阴极射线管利用方面，川英良以废彩色阴极射线管为主要原料，以碳黑为发泡剂制备了泡沫玻璃。七微晶泡沫玻璃的研究方向 微晶泡沫玻璃是一种性能优越的新型材料。结合现有的研究及应用，研究应加强以下两方面的研究:1.寻找新的生产原料2.寻找新的用途1.寻找新的生产原料充分利用废旧原料，比如利用废旧阴极射线管生产微晶泡沫玻璃得到推广。在产品性能、外观等方面进一步完善。低温化生产。满足产品使用要求条件下，尽可能的降低发泡温度。一般平板和瓶罐玻璃的软化温度为650-700 ，微晶泡沫玻璃的发泡温度大都在800以上。降低发泡温度可节约能源，节约生产成本。另一方面，在微晶泡沫玻璃的制备工艺上，在满足产品性能的前提下，应该简化制备工艺，尽量采用“一步法”进行生产。2.寻找新的用途当前所生产的泡沫玻璃和微晶泡沫玻璃基本都用在建筑和石化领域。像用微晶泡沫玻璃做HF气体的吸收材料及装置的开发和利用，也应该大力提倡。另外，充分利用微晶泡沫玻璃的多孔性，高强度的性能特点，将其用作过滤材料、生物材料载体等应该引起人们的重视。THE END