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硼硅酸盐泡沫玻璃的低温烧成研究

王磊  
【摘要】: 本文以SiO2、H3BO3、ROH和Al_2O_3等化学纯料为主要原料(其中SiO2是从粉煤灰的精细化利用中提取出的,比表面积为334m2/g),通过成分设计,在1000℃以下的较低温度制备出了硼硅酸盐泡沫玻璃;研究了发泡剂、添加剂、烧成制度、配合料粒度和成型压力对气孔结构和性能的影响。运用扫描电子显微镜观察样品的气泡孔径、形状和分布。利用X射线衍射仪,对样品的物相进行分析。测试了样品的体积密度、体积吸水率、抗压强度和耐腐蚀性能。 实验结果表明,发泡温度为750℃,发泡时间为30min时,SiO2含量质量百分比在50%~65%之间的配合料均可以熔融发泡形成泡沫玻璃。在碱含量一定的情况下,随着H3BO3代替SiO2的增多,泡沫玻璃粘度降低,孔径和体积吸水率变大,但玻璃密实化使总气孔率降低,密度增大,抗压强度提高。泡沫玻璃的耐腐蚀性随着H3BO3含量的增多而降低。 C粉、CaCO3和石墨均可作为低温发泡剂,三者相比较,以C粉和石墨做发泡剂的样品气孔结构多为闭气孔,且气孔结构均匀,耐腐蚀性好,以CaCO3做发泡剂的样品通孔、大孔居多,耐腐蚀性差。 MnO2可以促进硼硅酸盐泡沫玻璃发泡,含量质量百分比为2%时硼硅酸盐泡沫玻璃的体积密度为0.333g/cm3,吸水率为0.9%,总气孔率为86.7%。当含量达到4%时,出现Mn2O3晶相,连通气孔和开口气孔增多。用ZnO代替部分ROH,增大了硼硅酸盐泡沫玻璃的发泡粘度,致使孔径减小,抗压强度提高。添加6%ZnO的配合料在800℃发泡30min后得到的样品,有方石英晶相析出,孔径1.5mm,密度为0.630g/cm3,开口气孔率0.05%,抗压强度3.34MPa,耐腐蚀性测试质量变化率为0%。 实验还对工艺参数的影响进行了研究,结果表明:发泡温度为750℃、发泡时间为30min,成型压力1~4MPa时,可以制得气孔分布均匀的泡沫玻璃。另外,本实验对配合料粒度的研究表明,粒度愈细,得到的样品孔径愈小、密度愈大、体积吸水率愈低、气孔结构愈均匀。


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