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硼硅酸盐泡沫玻璃制备工艺及性能的研究

杜娟娟  
【摘要】: 本文研究了高硅硼硅酸盐泡沫玻璃的制备过程中不同发泡剂、添加剂的作用机理及对制品性能的影响,探索了烧成温度、升温速率、发泡时间以及原料和配合料的粒度对制品性能的影响,对泡沫玻璃的耐酸性进行了初步讨论。 研究比较了碳和石墨作为发泡剂的不同发泡效果。实验结果表明:在基础配合料和制备工艺完全相同的条件下,分别以等量的碳和石墨作为发泡剂时,碳的发泡效果较好,平均泡径较大(约1mm),体积密度为307kg/m~3;石墨发泡所得制品的泡径相对较小,体积密度为551kg/m~3,因为石墨高温时比较稳定,氧化反应不完全,降低了发泡效果。 研究证明Sb_2O_3是很好的促进发泡的添加剂,可作为供氧体在高温时与发泡剂C反应,放出大量气体,促进玻璃液发泡。添加量的质量分数为配合料的0.3%~0.9%时,所得制品发泡效果最好,太少则促进发泡的效果不明显,过多则易形成大量大气泡,影响制品性能。且随着添加量的增加,制品中Sb成核析晶现象越明显。 本研究通过多次反复实验讨论了发泡温度、升温速率和发泡时间对制品性能的影响。实验结果表明:发泡温度是一个范围,但是过低则配合料不能熔融发泡,过高则会导致大量大气泡的产生、甚至气泡完全排出,因此可以采取在小范围内调节发泡温度的方式调整制品气泡的大小。升温速率一般是越快越好,本研究证实较慢的升温速率——4oC/min所得制品气泡分布也很均匀、气泡形状规则,只是体积密度稍大,为524kg/m~3。发泡时间可据样品大小而定,尺寸大则适当延长时间,太短或太长所得制品气泡分布都不够理想,本实验中为60min~90min为宜。 本文对原料和配合料的粒度对泡沫玻璃的气孔结构及性能的影响研究结果表明:干磨后的配合料粒度在0.1~0.2mm之间时,所得制品的发泡效果最好,气泡大小分布均匀,泡壁薄;超出这一范围无论太粗或者太细都会得到气孔结构杂乱的制品,气泡大小不一且泡壁间有泡径为100μm左右的微孔分布。发泡剂碳粉的粒度为0.1mm~0.5mm时的发泡效果较好,而过200目筛(孔径为0.074mm)的碳粉因与配合料混合不均,导致气泡大小分布不均。 本实验还讨论了泡沫玻璃在质量分数为2%的稀硫酸中的耐酸性,在微沸状态腐蚀1h后的样品质量基本没有变化,说明制品耐酸性很好。


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