一种低成本泡沫玻璃保温材料及其制备和应用的制作方法

本发明涉及建筑保温材料技术领域，具体涉及一种低成本泡沫玻璃保温材料。

背景技术

泡沫玻璃是由碎玻璃、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，再经过高温熔化发泡、退火而制成的无机非金属玻璃材料，被誉为“无需更换的永久保温隔热材料”。该种保温材料容重较低，机械强度大，导热系数为0.058w/(m·k)左右，固有着很好的保温效果。另外，泡沫玻璃容易加工、使用寿命长(与建筑物同寿命)，而且耐火等级为a级，是一种性能优越的防火保温、抗腐蚀、吸声材料。但是该种材料在我国应用很少原因主要是生产成本高，与其他保温材料相比还缺乏竞争力。

泡沫玻璃的内部为大量直径1-3mm的均匀气泡结构，密度100-500kg/m³，可以根据使用要求，通过生产技术参数的变更进行调整。我国于20世纪80年代开始研制泡沫玻璃，90年代开始形成生产能力，质量接近或部分已经达到美国astm标准要求。泡沫玻璃已逐步在国内一些小型厂家形成批量生产。这些厂家大多采用发泡后脱模退火的工艺，使用小型电热炉或燃料加热的马弗炉。在生产过程中，逐渐暴露出诸多缺陷：工艺技术装备落后，产品质量不稳定，品种少，产量低，造成产品价格居高不下，阻碍了它的推广使用。国产的泡沫玻璃在石油化工行业得到了成功的应用，现在国内生产总量约为2万m³，而国内对泡沫玻璃的年需求量为(5-10)万m³以上，存在着较大的市场缺口，仍需从美国及日本进口，随着大庆、燕山石化、齐鲁石化、扬子石化、辽河油田、锦西石化等大企业的应用，其他各行各业也已陆续开始应用并接受泡沫玻璃。如何利用废弃工业原料制备泡沫玻璃，增强产品质量的稳定性，提高产量，降低泡沫玻璃的生产成本成为了现代亟需解决的问题。

技术实现要素：

为了解决上述的技术问题，本发明提供一种低成本泡沫玻璃保温材料及其制备和应用，其目的在于，提供一种具有改善性能的泡沫玻璃，降低发泡温度，增大发泡范围，减少连通孔，提高成品率，通过添加无机瓷化粉，提高了材料的防火等级。

本发明提供一种低成本泡沫玻璃保温材料，包括以下原料：工业废玻璃、瓷化粉、发泡剂、助溶剂、氧化石墨烯、硼砂、三氧化二锑和发泡促进剂，其中，工业废玻璃70-90份、瓷化粉20-30份、发泡剂5-15份、助溶剂5-10份、氧化石墨烯1-5份、硼砂1-5份、三氧化二锑1-5份和发泡促进剂1-3份；所述瓷化粉包括低温瓷化粉、中温瓷化粉、高温瓷化粉，所述低温瓷化粉选自低温玻璃粉、氢氧化铝、氢氧化镁中的一种或几种，所述中温瓷化粉选自蒙脱土、云母粉、硅藻土中的一种或几种，所述高温瓷化粉选自氧化金属或高岭土；所述发泡剂选自碳黑、碳化硅、碳酸钙、白云石粉、金云母、石墨、二氧化锰、水玻璃、三氯氟甲烷、二氯二氟甲烷、二氯四氟乙烷、十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠中的一种；所述助溶剂选自碳酸钠、氟硅酸钠、苯甲酸钠、水杨酸钠、对氨基苯甲酸、尿素、烟酰胺、乙酰胺、吐温中的一种或几种；所述发泡促进剂选自硬脂酸锂、硬脂酸锌中的一种。

作为本发明进一步的改进，包括以下重量份的原料：工业废玻璃75-85份、瓷化粉22-27份、发泡剂8-12份、助溶剂7-9份、氧化石墨烯1-3份、硼砂1-3份、三氧化二锑1-3份和发泡促进剂1-2份。

作为本发明进一步的改进，包括以下重量份的原料：工业废玻璃80份、瓷化粉25份、发泡剂10份、助溶剂8份、氧化石墨烯2份、硼砂2份、三氧化二锑2份和发泡促进剂1份。

作为本发明进一步的改进，瓷化粉中低温瓷化粉、中温瓷化粉、高温瓷化粉的重量比例为1：(2-4)：(2-5)。

作为本发明进一步的改进，按照以下方法制备：

将工业废玻璃手选、风选、水洗后粉碎过筛，按比例加入瓷化粉、发泡剂、助溶剂、氧化石墨烯、硼砂、三氧化二锑和发泡促进剂，加入球磨机磨碎，装入发泡模具中，在加热炉内，500℃预热1h，按一定速度升温加热，加热温度800-900℃，保持2-3h，待发泡、稳定后，按一定速度降温至600℃，用24h后退火冷却至室温后出炉脱模，事先在金属模具的内壁涂刷一层脱模剂，切割，包装，即得。

作为本发明进一步的改进，升温速度为10-15℃/min。

作为本发明进一步的改进，降温速度为10-20℃/min。

作为本发明进一步的改进，脱模剂采用硅酸铝粉、硅酸和水按重量比(1-2)：(2-5)：(1-10)配合而成。

本发明进一步保护一种根据上述一种低成本泡沫玻璃保温材料用到建筑材料中的应用。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明的发泡剂的掺入量适中，能大大改善泡沫玻璃的烧制结果；

2、本发明通过添加改性剂和发泡促进剂能够改善泡沫玻璃的性能，降低发泡温度，增大发泡范围，减少连通孔，提高成品率；

3、本发明泡沫玻璃的生产是利用废弃固体材料，降低生产成本，保护环境并获得丰厚经济效益；

4、通过添加无机瓷化粉，当材料遇到300℃以上的无焰高温和500℃以上的火焰烧蚀时，能够转化为无机的中空陶瓷材料，这种形成的特殊陶瓷材料具备绝缘、隔热、隔火、隔水、抗震、热失重小等优点，能有效的保护内部材料免受大火与高温的破坏，提高了材料的防火等级。

附图说明

图1为低成本泡沫玻璃保温材料的制备工艺图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所述的实施例只是本发明的部分具有代表性的实施例，而不是全部实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所有实施例都属于本发明的保护范围。

实施例1低成本泡沫玻璃保温材料的制备

原料组成：工业废玻璃70份、低温玻璃粉4份、蒙脱土8份、氧化镁8份、碳黑5份、氟硅酸钠5份、氧化石墨烯1份、硼砂1份、三氧化二锑1份和硬脂酸锂1份；

制备方法：

将工业废玻璃手选、风选、水洗后粉碎过筛，按比例加入低温玻璃粉、蒙脱土、氧化镁、碳黑、氟硅酸钠、氧化石墨烯、硼砂、三氧化二锑和硬脂酸锂，加入球磨机磨碎，装入发泡模具中，在加热炉内，500℃预热1h，按速度为10℃/min升温加热，加热温度800℃，保持2h，待发泡、稳定后，按速度为10℃/min降温至600℃，用24h后退火冷却至室温后出炉脱模，事先在金属模具的内壁涂刷一层脱模剂，切割，包装，即得低成本泡沫玻璃保温材料，得率72％。

实施例2低成本泡沫玻璃保温材料的制备

原料组成：工业废玻璃90份、氢氧化铝3份、硅藻土12份、高岭土15份、二氧化锰15份、苯甲酸钠10份、氧化石墨烯5份、硼砂5份、三氧化二锑5份和硬脂酸锌3份；

制备方法：

将工业废玻璃手选、风选、水洗后粉碎过筛，按比例加入氢氧化铝、硅藻土、高岭土、二氧化锰、苯甲酸钠、氧化石墨烯、硼砂、三氧化二锑和硬脂酸锌，加入球磨机磨碎，装入发泡模具中，在加热炉内，500℃预热1h，按速度为15℃/min升温加热，加热温度900℃，保持3h，待发泡、稳定后，按速度为20℃/min降温至600℃，用24h后退火冷却至室温后出炉脱模，事先在金属模具的内壁涂刷一层脱模剂，切割，包装，即得低成本泡沫玻璃保温材料，得率85％。

实施例3低成本泡沫玻璃保温材料的制备

原料组成：工业废玻璃80份、氢氧化镁4份、云母粉13份、氧化镁8份、水玻璃10份、乙酰胺8份、氧化石墨烯2份、硼砂2份、三氧化二锑2份和硬脂酸锌1份；

制备方法：

将工业废玻璃手选、风选、水洗后粉碎过筛，按比例加入氢氧化镁、云母粉、氧化镁、水玻璃、乙酰胺、氧化石墨烯、硼砂、三氧化二锑和硬脂酸锌，加入球磨机磨碎，装入发泡模具中，在加热炉内，500℃预热1h，按速度为12℃/min升温加热，加热温度850℃，保持2.5h，待发泡、稳定后，按速度为15℃/min降温至600℃，用24h后退火冷却至室温后出炉脱模，事先在金属模具的内壁涂刷一层脱模剂，切割，包装，即得低成本泡沫玻璃保温材料，得率90％。

对照例1按照专利zl201711371951.x“一种吸音效果好的泡沫玻璃的制备工艺”的方法制备

具体步骤如下：

(1)原料提取，所述原料包括：废弃玻璃材料、发泡剂、催化剂和水；

(2)原料粉碎，将所述废弃玻璃材料通过球磨机粉碎成玻璃粉末；

(3)原料混合，将所述玻璃粉末、发泡剂、催化剂和水按照:25:1：2:7的比例混合搅拌，获得混合料；

(4)预热，将所述混合料放入烧窑内预热，预热温度为300℃，保持30min；

(5)发泡，所述预热阶段后，将烧窑内温度提高至900℃，进行发泡，保持20min，获得发泡玻璃坯件；

(6)退火，将所述发泡玻璃坯件送入退火炉内进行退火处理，获得半成品；

(7)保温，将所述半成品送入保温窑内，保温2h，保温温度200℃；(8)切割涂膜，保温结束后将所述半成品放置冷却至常温，按照规格进行切割，随后使用涂膜剂涂膜，风干后获得成品。

测试例1常规性能测试

结果见表1.

表1性能测试结果

由上表可知，本发明制备的低成本泡沫玻璃保温材料的导热系数低(0.046-0.052w/m·k)，防火等级高(a级)，且具有较好的力学性能和抗老化能力，明显优于对照例，具有广阔的应用前景。

本领域的技术人员在不脱离权利要求书确定的本发明的精神和范围的条件下，还可以对以上内容进行各种各样的修改。因此本发明的范围并不仅限于以上的说明，而是由权利要求书的范围来确定的。