專利名稱：：高耐腐蝕泡沫玻璃及其低溫制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種無機(jī)材料，具體涉及耐酸(除氫氟酸)腐蝕性能優(yōu)良的硼硅酸鹽泡沫玻璃材料及其低溫制備方法。
背景技術(shù)：
：泡沫玻璃是一種內(nèi)部充滿無數(shù)微小的連通或封閉氣孔的多孔材料，主要用做建筑物外墻體保溫隔熱、石油化工深藏保冷、煙道和管道的耐腐蝕襯塊材料。目前生產(chǎn)泡沫玻璃的原料主要是碎玻璃和工業(yè)廢渣，但是這些原料化學(xué)成分不穩(wěn)定，含雜質(zhì)較多，不能很好的控制泡沫玻璃的性能。采用廢玻璃作原料制備的泡沫玻璃普遍強(qiáng)度不高，而采用粉煤灰或其他礦物制備的泡沫玻璃氣孔結(jié)構(gòu)不理想，同時配方的穩(wěn)定性和可靠性也不高。上述缺點(diǎn)導(dǎo)致泡沫玻璃產(chǎn)品大多只能用于建筑保溫材料，不能滿足一些特殊環(huán)境的苛刻要求。例如泡沫玻璃用于火力發(fā)電廠煙囪內(nèi)襯防腐材料，必須具有較強(qiáng)的耐腐蝕性，較低的熱膨脹系數(shù)，較高的抗熱沖擊性，以及較高的機(jī)械強(qiáng)度等?，F(xiàn)在用做耐蝕襯塊的泡沫玻璃均不能達(dá)到其最佳使用要求。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于，針對苛刻的酸性環(huán)境，制備具有高耐腐蝕性、較低熱膨脹系數(shù)和導(dǎo)熱系數(shù)、較高的抗熱震性和閉口氣孔率、同時要有一定的機(jī)械強(qiáng)度的泡沫玻璃材料及其制備方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種泡沫玻璃的制備方法，其特征在于，包括如下歩驟將硼硅酸鹽玻璃的基礎(chǔ)配合料和發(fā)泡劑的混合物放入球磨罐中，球磨至規(guī)定細(xì)度，其中發(fā)泡劑為基礎(chǔ)配合料總質(zhì)量的0.5%0.8%;將研磨后的粉料放入模具，然后放入熔爐以IOO(TC以下的溫度進(jìn)行燒制。本發(fā)明采用粉末熔燒法制備泡沫玻璃，通過按一定配比混合硼硅酸鹽玻璃的基礎(chǔ)配合料和發(fā)泡劑，并在100(TC以下的這樣的低溫下進(jìn)行燒制，可得到耐酸腐蝕性和抗熱震性等均優(yōu)良的泡沫玻璃，不需嚴(yán)苛的制備條件和高昂的成本，就能得到優(yōu)良的適于特殊用途的泡沫材料，可在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。所述泡沫玻璃的制備方法中，所述發(fā)泡劑可采用碳粉、碳酸鈣、石墨、碳化硅、白云石中的任一種，其中優(yōu)選氧化還原型發(fā)泡劑一碳粉，可獲得較高的閉口氣孔率。所述泡沫玻璃的制備方法中，所述硼硅酸鹽玻璃基礎(chǔ)配合料優(yōu)選采用純料，以質(zhì)量％計，含有氧化鋁5%6%、氫氧化鉀4%~7%、氫氧化鈉15%~17%、二氧化硅49%60%、硼酸13%21%。選用純料作原料，可便于控制材料性能，根據(jù)實(shí)際需要，得到所希望性能的泡沫玻璃。所述泡沫玻璃的制備方法中，按以下溫度制度燒制40(TC以下升溫速率為5'C/min;400。C時保溫30min;400。C到700。C，升溫速率為4°C/min;700。C到75CTC，升溫速率為2。C/min;75(TC保溫30min;在60(TC退火30min。如此能夠以更低溫度進(jìn)行燒制，與以往的泡沫玻璃制備方式相比，降低了生產(chǎn)條件，進(jìn)而降低了成本，適于工業(yè)批量生產(chǎn)。本發(fā)明還提供一種泡沫玻璃，其特征在于，按如下方法制備而得，將硼硅酸鹽玻璃的基礎(chǔ)配合料和發(fā)泡劑的混合物放入球磨罐中，諒磨至規(guī)定細(xì)度，其中發(fā)泡劑為基礎(chǔ)配合料總質(zhì)量的0.5%~0.8%;將研磨后的粉料放入模具，然后放入熔爐以IOO(TC以下的溫度進(jìn)行燒制。與以往的泡沫玻璃相比，本發(fā)明的玻璃的成本低，具有較強(qiáng)的耐腐蝕性，較低的熱膨脹系數(shù)、較高的抗熱沖擊性以及較高的機(jī)械強(qiáng)度等，適用于環(huán)境苛刻的特殊用途條件。具體實(shí)施例方式本發(fā)明采用粉末熔燒法制備泡沫玻璃，通過配方設(shè)計，提供一種抗酸腐蝕性能良好的無機(jī)結(jié)構(gòu)材料。為了獲得較高的耐酸腐蝕性和抗熱震性選用硼硅酸鹽玻璃做基礎(chǔ)玻璃，向制備硼硅酸鹽玻璃的基礎(chǔ)配合料中添加發(fā)泡劑，當(dāng)配合料被加熱到開始熔融軟化，粘度降低時，發(fā)泡劑恰好開始反應(yīng)并產(chǎn)生氣體，氣體被封閉在粘彈性狀態(tài)的玻璃液中，隨著溫度的升高，玻璃粘度逐步降低，氣體膨脹氣泡增大。當(dāng)氣泡增大到一定程度時溫度快速下降，玻璃粘度急劇增大，氣泡最終被固定下來。發(fā)泡劑為基礎(chǔ)配合料總質(zhì)量的0.5%~0.8%，發(fā)泡劑可采用碳粉、碳酸鈣、石墨、碳化硅、白云石中的任一種，以及其他通常所使用的發(fā)泡劑。但為了獲得較高的閉口氣孔率，優(yōu)選氧化還原型發(fā)泡劑一碳粉。為了便于控制材料性能選用純料作原料，將二氧化硅、氧化鋁、氫氧化鉀、氫氧化鈉、硼酸和作為發(fā)泡劑的碳粉等原料按照一定配比稱量，放入球磨罐中，球磨至規(guī)定細(xì)度。可以采用按料、水、球質(zhì)量比為1:1:2添加去離子水和氧化鋁球，濕磨三小時后烘干，再干磨兩小時。上述原料中，優(yōu)選是以質(zhì)量°/。計，含有氧化鋁5%6%、氫氧化鉀4%~7%、氫氧化鈉15%17%、二氧化硅49%60%、硼酸13%21%。根據(jù)所需的細(xì)度，選擇篩網(wǎng)，將所得的配合料過篩后，放入模具，以100(TC以下的溫度進(jìn)行燒制，優(yōu)選按以下溫度制度燒制400。C以下升溫速率為5"C/min;40(TC時保溫30rain;40(TC到700。C，升溫速率為4°C/min;700。C到750。C，升溫速率為2°C/min;750。C保溫30min;在600。C退火30min。硼酸所產(chǎn)生的B203加入到硅酸鹽玻璃中，R20提供游離氧，使硼氧三角體[BO,]轉(zhuǎn)變?yōu)榕鹧跛拿骟w[B04],與硅氧四面體[Si(X]—起構(gòu)成玻璃骨架，這種硼硅酸鹽玻璃有良好的抗酸抗堿性，同時具有較高的抗熱沖擊性和機(jī)械強(qiáng)度；向這種玻璃內(nèi)部設(shè)計大量的、均勻的閉口氣孔后，既保持了較高的抗腐蝕性，同時進(jìn)一歩使其密度和導(dǎo)熱系數(shù)降低。這種不燃燒、不變形的多孔結(jié)構(gòu)材料可起到防水抗?jié)B，阻止酸液進(jìn)一歩滲透，保護(hù)基材不受侵蝕的作用。使用化學(xué)成分明確的純料制備耐腐蝕性能良好的泡沫玻璃，能通過改變化學(xué)成分控制泡沫玻璃的性能；這種內(nèi)部充滿無數(shù)閉口氣孔的硼硅酸鹽泡沫玻璃，具有良好的防腐蝕性能；閉口氣孔率和開口氣孔率可通過發(fā)泡溫度和保溫時間來控制；本發(fā)明產(chǎn)品的耐酸性比耐酸磚要高，造價比鋼鈦復(fù)合板要低很多，是當(dāng)前脫硫火力發(fā)電廠煙囪內(nèi)襯防腐材料的最佳替代產(chǎn)品。此外，本發(fā)明制造的泡沫玻璃也可應(yīng)用于石油、化工和建材等行業(yè)。以下例舉出具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一歩說明，但不言而喻，本發(fā)明不限于此，在不脫離本發(fā)明要旨的范圍內(nèi)可以進(jìn)行各種變更。實(shí)施例1-用電子天平稱取氧化鋁2.8g，氫氧化鉀2.5g，氫氧化鈉8.5g，二氧化硅25g，硼酸10g作為基礎(chǔ)配合料，另外稱取發(fā)泡劑碳粉0.25g，一起加入到球磨罐中，用氧化鋁小球和去離子水為介質(zhì)，濕磨3h，將料漿放入恒溫干燥箱中烘干，再球磨兩小時，得到顆粒極細(xì)的粉料。將粉料過100目篩子后，填充于石墨坩堝中，切忌裝料過滿，在振動臺上振動成型。成型后，將帶有配合料的石墨坩堝送入電阻爐內(nèi)，按照前述升溫制度燒制。所得樣品，形狀整齊規(guī)則，氣孔分布均勻，泡徑在lmm左右。密度為0.3g/cm3，吸水率約為0.5V耐酸性測試采用酸液煮沸法，將試樣放置于濃度為2%的稀硫酸溶液中，在110。C下腐蝕三天，稱量腐蝕后樣品的質(zhì)量幾乎不變。強(qiáng)耐酸性保證了產(chǎn)品具有足夠長的防腐壽命。實(shí)施例2用電子天平稱取氧化鋁2.5g，氫氧化鉀3.5g，氫氧化鈉7.5g，二氧化硅30g，硼酸6.5g作為基礎(chǔ)配合料，另外稱取發(fā)泡劑碳粉0.25g，按照上述工藝制備泡沫玻璃。制備出的泡沫玻璃性能良好，容重為0.39g/cm3，吸水率為0.2%，經(jīng)pH值等于2的硫酸溶液腐蝕三天后(酸液煮沸法)測試其質(zhì)量變化率為0.04%，各項性能指標(biāo)說明，其符合作為防腐蝕內(nèi)襯材料的要求。實(shí)施例3實(shí)施例5除了基礎(chǔ)配合料中各成分的配比及發(fā)泡劑改變之外，其余與上述實(shí)施例1的制備方法相同，.經(jīng)同樣的性能評價，各項性能指標(biāo)均優(yōu)良。實(shí)施例6實(shí)施例7除了基礎(chǔ)配合料中各成分、其配比及發(fā)泡劑改變之外，其余與上述實(shí)施例1的制備方法相同，經(jīng)同樣的性能評價，各項性能指標(biāo)均優(yōu)良。上述實(shí)施例1~實(shí)施例7的各成分及其配比詳見下表。硼硅酸鹽玻璃基礎(chǔ)配合料(單位g)發(fā)泡劑(g)ai2o3KOHNaOHSi02硼酸實(shí)施例12.82.58.5巧10碳粉0.25實(shí)施例22.53.57.5306.5碳粉0.25實(shí)施例32.83827.58.7碳酸鈣0.3<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>權(quán)利要求1.一種泡沫玻璃的制備方法，其特征在于，包括如下步驟將硼硅酸鹽玻璃的基礎(chǔ)配合料和發(fā)泡劑的混合物放入球磨罐中，球磨至規(guī)定細(xì)度，其中發(fā)泡劑為基礎(chǔ)配合料總質(zhì)量的0.5％～0.8％；將研磨后的粉料放入模具，然后放入熔爐以1000℃以下的溫度進(jìn)行燒制。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泡沫玻璃的制備方法，其特征在于，所述發(fā)泡劑為碳粉、碳酸鈣、石墨、碳化硅、白云石中的任一種。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泡沫玻璃的制備方法，其特征在于，所述硼硅酸鹽玻璃基礎(chǔ)配合料采用純料，以質(zhì)量％計，含有氧化鋁5%6%、氫氧化鉀4%7%、氫氧化鈉15%~17%、二氧化硅49%60%、硼酸13%21%。4.根據(jù)權(quán)利要求1~3中任一項所述的泡沫玻璃的制備方法，其特征在于，按以下溫度制度燒制400。C以下升溫速率為5°C/min;40(TC時保溫30min;400'C到700°C，升溫速率為4°C/min;700。C到75(TC，升溫速率為2°C/min;750。C保溫30min;在600。C退火30min。5.—種泡沫玻璃，其特征在于，按如下方法制備而得，將硼硅酸鹽玻璃的基礎(chǔ)配合料和發(fā)泡劑的混合物放入球磨罐中，球磨至規(guī)定細(xì)度，其中發(fā)泡劑為基礎(chǔ)配合料總質(zhì)量的0.5%0.8%;將研磨后的粉料放入模具，然后放入熔爐以IOO(TC以下的溫度迸行燒制。全文摘要一種高耐腐蝕泡沫玻璃及其低溫制備方法。該泡沫玻璃的制備方法，包括如下步驟將硼硅酸鹽玻璃的基礎(chǔ)配合料和發(fā)泡劑的混合物放入球磨罐中，球磨至規(guī)定細(xì)度，其中發(fā)泡劑為基礎(chǔ)配合料總質(zhì)量的0.5％～0.8％；將研磨后的粉料放入模具，然后放入熔爐以1000℃以下的溫度進(jìn)行燒制，如此可得到耐酸腐蝕性和抗熱震性等均優(yōu)良的泡沫玻璃，不需嚴(yán)苛的制備條件和高昂的成本，就能得到優(yōu)良的適于特殊用途的泡沫材料，可在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。文檔編號C03C11/00GK101445326SQ20081015432公開日2009年6月3日申請日期2008年12月22日優(yōu)先權(quán)日2008年12月22日發(fā)明者劉家臣,呂東升,李中秋,李秀華,磊王申請人:天津大學(xué)