本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種輕質(zhì)高強泡沫玻璃的制備方法，包括以下步驟：將Pyrex玻璃粉末置于熱等靜壓爐中并通入惰性氣體，在高壓惰性氣體環(huán)境下進行兩步燒結(jié)：首先在100～200MPa及1100～1300℃條件下保溫1～3h，然后同時降低惰性氣體壓力和燒結(jié)溫度分別至10～40MPa和800～900℃，保溫5～20min后，快速冷卻至室溫，獲得閉氣孔內(nèi)含高壓氣體的輕質(zhì)高強泡沫玻璃。本發(fā)明專利技術(shù)制備的泡沫玻璃具有橢圓形閉氣孔，氣孔率和孔徑大小可控，且閉氣孔內(nèi)含有較高壓力的惰性氣體。閉氣孔內(nèi)的高壓氣體可以提高泡沫玻璃的抗壓縮強度，兼具輕質(zhì)、比剛度高和優(yōu)良的隔熱性能，同時具備優(yōu)異的材料設(shè)計性，可廣泛應(yīng)用于建筑承載與防爆、防震等領(lǐng)域。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
:本專利技術(shù)涉及，可廣泛應(yīng)用于建筑承載與防爆、防震等領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
:泡沫玻璃是一種體積密度小，閉氣孔內(nèi)充滿小氣孔的玻璃質(zhì)材料，具有吸水保溫、隔熱隔音作用，目前已經(jīng)用于熱力管道的保溫，房屋建筑內(nèi)部的輕質(zhì)隔音墻，建筑物的屋面保溫以及污水處理等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。目前國內(nèi)外用于制備泡沫玻璃普遍采用添加造孔劑發(fā)泡的方法。但是由于造孔劑自身特性及分解產(chǎn)物的作用易形成大尺寸氣孔且易形成連通結(jié)構(gòu)，孔結(jié)構(gòu)大小不一，因而以造孔劑發(fā)泡的傳統(tǒng)方法制備的泡沫玻璃強度較低，性能不穩(wěn)定，使其應(yīng)用范圍受到一定的限制，提高泡沫玻璃抗壓抗折強度，可以使擴大該產(chǎn)品應(yīng)用范圍，還可以使產(chǎn)品增值。通過發(fā)泡劑種類的選擇和優(yōu)化工藝參數(shù)可有效改善泡沫玻璃材料的微觀結(jié)構(gòu)，使得氣孔參數(shù)更為接近理想狀態(tài)。但是，在高孔隙率下導(dǎo)致材料力學(xué)性能的大幅度降低，同時由于孔結(jié)構(gòu)的不均勻性、缺陷、孔壁結(jié)構(gòu)質(zhì)量分布不均勻、及微裂紋，玻璃材料實際強度值遠遠低于理論計算值。在制備泡沫玻璃的基礎(chǔ)上，加入氧化鋁纖維、或莫來石纖維、或高硅玻璃纖維，利用這些耐高溫纖維與玻璃熔體良好的浸潤特性和優(yōu)良的剛性，可提高發(fā)泡玻璃的抗壓強度。此外，還可加入少量添加劑使玻璃種析出一定數(shù)量的晶體提高泡沫玻璃的強度。但這些方法導(dǎo)致材料密度增加，且工藝繁雜、材料穩(wěn)定性不高，很難得以廣泛的應(yīng)用。
技術(shù)實現(xiàn)思路
:本專利技術(shù)的目的在于克服現(xiàn)有泡沫玻璃力學(xué)性能差的問題，提供了。為達到上述目的，本專利技術(shù)采用如下的技術(shù)方案予以實現(xiàn):，包括以下步驟:將Pyrex玻璃粉末置于熱等靜壓爐中并通入惰性氣體，在高壓惰性氣體環(huán)境下進行兩步燒結(jié):首先在100?200MPa及1100?1300°C條件下保溫I?3h，然后同時降低惰性氣體壓力和燒結(jié)溫度分別至10?40MPa和800?900°C，保溫5?20min后，快速冷卻至室溫，獲得閉氣孔內(nèi)含高壓氣體的輕質(zhì)高強泡沫玻璃。本專利技術(shù)進一步的改進在于，惰性氣體為氬氣、氮氣或氦氣。本專利技術(shù)進一步的改進在于，Pyrex玻璃粉末的型號選用Pyrex7740玻璃粉末、Pyrex7760玻璃粉末、Pyrex 7250玻璃粉末或Pyrex 7070玻璃粉末中的一種。本專利技術(shù)進一步的改進在于，Pyrex玻璃粉末的粒徑為3-100 μπι。本專利技術(shù)進一步的改進在于，熱等靜壓爐中從室溫升至燒結(jié)溫度1100?1300°C的升溫速率為100-400°C /h，溫度從1100?1300°C降低至800-900°C的降溫速率為400?600 0C /h，從800-900 °C降至室溫的降溫速度為400-700 °C /h。本專利技術(shù)進一步的改進在于，氣體壓力從100?200MPa降低至10?40MPa的降壓時間與溫度從1100?1300°C降低至800-900°C的降溫時間相同。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有如下的技術(shù)效果:本專利技術(shù)摒棄傳統(tǒng)上普遍采用的造孔劑發(fā)泡方法制備泡沫玻璃，直接采用高溫高壓將大量惰性氣體原子溶解到玻璃中，再在低壓惰性氣氛條件下進行熱處理，使惰性氣體原子逸出而形成橢圓形閉氣孔，且閉氣孔內(nèi)含有高壓惰性氣體。這種結(jié)構(gòu)的泡沫玻璃，孔徑尺寸小且分布均勻，閉氣孔內(nèi)填充有高壓惰性氣體。因此，泡沫玻璃具有高的抗壓縮強度、抗彎強度和優(yōu)良的隔熱性能。此外，本專利技術(shù)的制備工藝簡單，易于操作，而且通過調(diào)控?zé)岬褥o壓壓力可獲得不同氣孔率、不同孔徑尺寸、不同孔內(nèi)氣體壓力的閉孔泡沫玻璃，而且還有高強度的優(yōu)點。【附圖說明】:圖1為本專利技術(shù)實施例1所得閉氣孔內(nèi)含高壓氣體的泡沫玻璃的顯微結(jié)構(gòu)照片。【具體實施方式】:以下結(jié)合實施例和附圖，對本專利技術(shù)作進一步描述，但本專利技術(shù)的實施并不僅限于此。實施例1:稱取PyreX7740玻璃粉末20g，放入涂有氮化硼粉末的石墨坩禍中，將石墨坩禍置于熱等靜壓爐中，填充氬氣至lOOMPa，以400°C /h從室溫升至1100°C，并保溫3h，以600°C /h的速率降低溫度至800°C，同時降低氣體壓力至lOMPa，保溫20min，以600°C /h冷卻至室溫，得到氣孔率為52%的Pyrex泡沫玻璃材料，材料抗壓縮強度為122MPa。實施例2:稱取Pyrex7250玻璃粉末20g，放入涂有氮化硼粉末的石墨坩禍中，將石墨坩禍置于熱等靜壓爐中，填充氬氣至100MPa，以200°C /h從室溫升至1200°C，并保溫1.5h，以4000C /h的速率降低溫度至850°C，同時降低氣體壓力至20MPa，保溫15min，以500°C /h冷卻至室溫，得到氣孔率為35%的Pyrex泡沫玻璃材料，材料抗壓縮強度為280MPa。實施例3:稱取Pyrex7760玻璃粉末20g，放入涂有氮化硼粉末的石墨坩禍中，將石墨坩禍置于熱等靜壓爐中，填充氬氣至200MPa，以300°C /h從室溫升至1300°C，并保溫2h，以500°C /h的速率降低溫度至850°C，同時降低氣體壓力至30MPa，保溫5min，以700°C /h冷卻至室溫，得到氣孔率為45%的Pyrex泡沫玻璃材料，材料抗壓縮強度為310MPa。實施例4:稱取Pyrex7070玻璃粉末20g，放入涂有氮化硼粉末的石墨坩禍中，將石墨坩禍置于熱等靜壓爐中，填充氬氣至200MPa，以100°C /h從室溫升至1250°C，并保溫lh，以600°C /h的速率降低溫度至900°C，同時降低氣體壓力至40MPa，保溫lOmin，以400°C /h冷卻至室溫，得到氣孔率為60%的Pyrex泡沫玻璃材料，材料抗壓縮強度為160MPa。實施例5:稱取Pyrex7250玻璃粉末20g，放入石墨坩禍中在熱等靜壓爐子中，其工藝參數(shù)與實施例1相同，最終制得氣孔率為51 %的Pyrex泡沫玻璃材料，材料抗壓縮強度為128MPa。實施例6:稱取Pyrex7740玻璃粉末20g，放入石墨坩禍中在熱等靜壓爐子中，工藝參數(shù)與實施例3相同，最終制得氣孔率為42%的Pyrex泡沫玻璃材料，材料抗壓縮強度為298MPa。如圖1所示，為本專利技術(shù)實施例1所得的Pyrex泡沫玻璃材料的顯微結(jié)構(gòu)照片。從附圖中可以看出，本專利技術(shù)制備的泡沫玻璃由橢圓形閉氣孔組成，孔徑分布較為均勻，且閉氣孔內(nèi)含有較高壓力的惰性氣體。橢圓形閉氣孔內(nèi)的高壓氣體可以大幅度提高Pyrex泡沫玻璃的抗壓縮強度，兼具輕質(zhì)、比強度和優(yōu)良的隔熱性能，同時可通過控制熱等靜壓壓力來調(diào)控氣孔率和孔結(jié)構(gòu)，具備優(yōu)異的材料設(shè)計靈活性，可廣泛應(yīng)用于建筑承載與防爆、防震等領(lǐng)域。【主權(quán)項】1.，其特征在于，包括以下步驟^fPyrex玻璃粉末置于熱等靜壓爐中并通入惰性氣體，在高壓惰性氣體環(huán)境下進行兩步燒結(jié):首先在100?200MPa及1100?1300°C條件下保溫I?3h，然后同時降低惰性氣體壓力和燒結(jié)溫度分別至10?40MPa和800?900°C，保溫5?20min后，快速冷卻至室溫，獲得閉氣孔內(nèi)含高壓氣體的輕質(zhì)高強泡沫玻璃。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的，其特征在于，惰性氣體為氬氣、氮氣或氦氣。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的，其特征在于，Pyrex玻璃粉末的型號選用Pyrex7740玻璃粉末、Pyrex7760玻璃粉末、Pyrex 7250玻璃粉末或Pyrex7070玻璃粉末中的一種。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的，其特征在于，Pyrex玻璃粉末的粒徑為3-100 μ m。5.根本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種輕質(zhì)高強泡沫玻璃的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：將Pyrex玻璃粉末置于熱等靜壓爐中并通入惰性氣體，在高壓惰性氣體環(huán)境下進行兩步燒結(jié)：首先在100～200MPa及1100～1300℃條件下保溫1～3h，然后同時降低惰性氣體壓力和燒結(jié)溫度分別至10～40MPa和800～900℃，保溫5～20min后，快速冷卻至室溫，獲得閉氣孔內(nèi)含高壓氣體的輕質(zhì)高強泡沫玻璃。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王波，楊建鋒，張亞明，張輝，張海鴻，史忠旗，
申請(專利權(quán))人：西安交通大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：陜西;61
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