文档介绍：沈阳建筑大学
硕士学位论文
硼硅酸盐泡沫玻璃和微晶泡沫玻璃的研究
姓名:涂欣
申请学位级别:硕士
专业:材料学
指导教师:王晴
2011-03
硕士研究生学位论文摘要 I
摘要

随着科学技术的发展,现代建筑对材料要求的不断提高,泡沫玻璃和微晶泡沫玻璃
作为一种新兴的节能环保型建筑材料得到广泛的关注。硼泥是利用碳碱法生产硼砂产生
的废弃物,每生产 1t 硼砂要排放出 4t 左右硼泥。废玻璃也是排放量较大的工业废料之
一,以硼泥和废玻璃为主要原料制备泡沫玻璃和微晶泡沫玻璃不仅成本低而且有助于环
境保护。
与普通钠钙硅泡沫玻璃相比,硼硅酸盐泡沫玻璃具有更突出的特性,例如较强的耐
酸碱腐蚀性、抗水解性等。硼硅酸盐微晶泡沫玻璃继承了泡沫玻璃轻质、耐酸碱腐蚀性
强的特点,又综合了微晶玻璃机械强度高、使用温度范围宽的优点,广泛应用于中高温
管道、吸声、防潮、防火等领域,具有良好的应用前景。
本课题以废玻璃和脱镁硼泥为主要原料,选用 MnO2 为发泡剂、Na2SiF 6 为助熔剂、
Na3PO4 为稳泡剂,以 ZrO2、TiO 2 为晶核剂,采用粉末烧结法制备硼硅酸盐泡沫玻璃和微
晶泡沫玻璃。首先,对泡沫玻璃的组成进行优化设计,确定基础原材料脱镁硼泥和废玻
璃的最佳质量比和添加剂的最佳掺量。再用正交试验方法确定最佳工艺参数。在优化条
件下制备出泡沫玻璃的基础上,选择适宜的晶核剂种类和掺量,通过微晶化处理制备微
晶泡沫玻璃,采用正交试验方法确定其最佳热处理制度。利用 X 射线衍射分析(XRD)、
扫描电镜(SEM)等现代测试手段,对硼硅酸盐泡沫玻璃和微晶泡沫玻璃的结构和性能
进行研究,测试试样的表观密度、吸水率、抗压强度、耐酸腐蚀性等性能。
泡沫玻璃制备试验结果表明,废玻璃和硼泥的最佳配比为 8:2,发泡剂 MnO2 掺量为
4%~6%,助熔剂 Na2SiF 6 掺量为 4%~5%,稳泡剂 Na3PO4 掺量为 1%~2%。通过 DSC-
TG 确定泡沫玻璃的发泡温度范围为 1000℃~1200℃。通过正交试验设计确定制备泡沫玻
璃最佳工艺参数为 MnO2 为 6%,发泡温度为 1150℃,发泡时间为 30min。经性能测试其
表观密度 812kg/m3,抗压强度 MPa,吸水率 %,导热系数 ·k。
微晶泡沫玻璃制备试验结果表明,加入 3% ZrO2 晶核剂时效果较为显著。通过 DSC-
TG 确定微晶泡沫玻璃的核化温度范围为 910℃~920℃,晶化温度范围为 1060℃~1080
℃。微晶泡沫玻璃的最佳热处理制度为:以 4℃/min 升温至核化温度 915℃,核化保温
60min, 然后以 5℃/min 升温至晶化温度 1080℃,晶化保温 60min,最后随炉冷却。在优
化条件下制备的微晶泡沫玻璃的气孔孔径为 1~3mm,经 XRD 衍射分析表明微晶泡沫玻
璃中存在透辉石和硅灰石晶相,经性能测试其表观密度 912kg/m3,抗压强度 MPa,
吸水率 %,导热系数 ·k,在的稀硫酸中浸泡 14d 后质量仅增加
%。,说明该材料具有轻质高强、吸水率小、导热系数低和耐酸性强等特点。

关键词:废玻璃;硼泥;硼硅酸盐;泡沫玻璃;微晶泡沫玻璃;发泡剂;晶核剂
硕士研究生学位论文 Abstract III
Abstract

With the development of science and technology, material is required more for modern
building, foamed glass and microcrystalline foam glass as new energy efficient and
environmentally friendly building materials have been paid wide sludge is the
waste produced by the production of borax, and 1t borax is produced when 4t Boron sludge is
discharged. Waste glass is also one kind of industrial wastes with large emissions, so preparing
foamed glass and micro