燒結工藝和原料組成對泡沫玻璃孔結構的影響.pdf

1、本文分別利用廢棄玻璃纖維粉和平板玻璃邊角料為基礎原料，采用粉末燒結法制備出了以閉氣孔為主的泡沫玻璃。首先對泡沫玻璃配合料的組成進行優(yōu)化設計，確定了最佳的輔助添加劑摻量。再用正交試驗方法確定最佳的燒結工藝制度。利用熱分析（DTA-TG）、電子萬能材料試驗機（HLD HLT）、X射線熒光（XRF）、X射線衍射分析（XRD）、掃描電鏡（SEM）等現(xiàn)代測試手段，對泡沫玻璃的孔結構和性能進行了研究。通過建立數(shù)學模型和制備兩類泡沫玻璃的實例，分析了

2、泡沫玻璃的成孔機理，探討了發(fā)泡劑粒徑和燒結溫度對泡沫玻璃成孔過程的影響。具體研究內(nèi)容和實驗結果如下：
　　（1）以廢棄玻璃纖維粉為主要原料，碳化硅為發(fā)泡劑，采用粉末燒結法制備了保溫泡沫玻璃。研究了燒結溫度、保溫時間以及升溫速率對泡沫玻璃孔結構、表觀密度、氣孔率以及抗壓強度的影響。結果表明，隨著燒結溫度的提高和保溫時間的延長，泡沫玻璃的表觀密度呈下降趨勢，平均孔徑會逐漸增大，以致產(chǎn)生連通孔現(xiàn)象。當燒結溫度為940℃，保溫時間為30m

3、in，升溫速率為12℃?min時制得的泡沫玻璃表觀密度為0.46g/cm3，抗壓強度達3.81MPa，孔徑為1～3mm的氣泡占80％以上。
　　（2）摻入Sb2O3使泡沫玻璃的氣泡呈多面體，表觀密度較高。故在研究助劑對泡沫玻璃影響時，未添加Sb2O3。研究了不同摻量的碳化硅、碳酸鈉、硼酸對泡沫玻璃孔結構及性能的影響。結果表明隨著碳化硅含量的增加，樣品的孔徑先增大后趨于平穩(wěn)。碳酸鈉的摻入通過降低玻璃黏度來改善發(fā)泡效果，同時也影響試樣

4、的結晶。體積密度和抗壓強度隨碳酸鈉含量增加而降低。硼酸的摻入起到穩(wěn)泡劑的作用。輔助添加劑碳化硅、碳酸鈉、硼酸含量分別為3wt%、20wt%、3wt%的條件下，試樣的體積密度是0.68g/cm3，抗壓強度5.32Mpa，吸水率0.56%和孔隙率75.0%。泡沫玻璃的結晶相為硅灰石和碳硅石。
　?。?）以平板玻璃邊角料為主要原料，采用粉末燒結法在較低燒結溫度下制備了泡沫玻璃。分析了不同發(fā)泡劑的作用機理以及對泡沫玻璃性能的影響。探討了復

5、合發(fā)泡劑粒度對泡沫玻璃的影響。研究了燒結溫度和保溫時間對泡沫玻璃孔結構、表觀密度、氣孔率、吸水率以及抗壓強度的影響。
　?。?）主要討論采用粉末燒結法制備泡沫玻璃方法中，玻璃熔體中氣泡的形成、長大、破裂過程。導出了發(fā)泡劑粒徑與泡沫玻璃孔徑之間的關系式，并與試驗結果進行了擬合。在泡沫玻璃的燒結階段，根據(jù)氣泡內(nèi)外壓強以及薄膜內(nèi)外壓強差建立了關于氣泡孔徑與壓強參數(shù)和溫度參數(shù)之間函數(shù)關系式。從理論上分析了玻璃熔體的黏度和表面張力在泡沫玻璃