以废玻璃为原料的泡沫玻璃的制备及性能探究

发布时间：2017-10-20 08:22

  本文关键词：以废玻璃为原料的泡沫玻璃的制备及性能探究

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【摘要】：本课题以废玻璃为主要原料,分别采用滑石粉(主要成分为含水硅酸镁,分子式Mg_3[Si_4O_(10)](OH)_2)和SiC为发泡剂,以KNO_3为发泡助剂,采用粉末烧结法成功制备出性能优异的水中浮质用泡沫玻璃制品,并对泡沫玻璃的着色原理进行了初步探究。实验研究了滑石粉的添加量、SiC微粉的粒径、KNO_3添加量、着色剂种类及添加量对泡沫玻璃的微观结构和各项物理性能的影响。采用X射线荧光光谱(XRF)、XRD、SEM、万能材料试验机等分析测试手段对样品的化学组成、物相结构、微观形貌、抗压强度等进行表征,同时对样品的体积密度、气孔率、吸水率等进行了分析测定。实验结果表明,以滑石粉为发泡剂,采用850°C的烧结温度,45 min的保温时间时,2wt%的添加量即可获得0.38 g/cm~3的体积密度、84.8%的气孔率以及5.3%的吸水率,且抗压强度达到5.6 MPa。以0.5wt%SiC为发泡剂时,在925°C保温30 min的条件下,随着SiC粒径从10μm减小到2.5μm,制品的体积密度从0.34 g/cm~3减至0.29 g/cm~3,吸水率最大不超过3.4%,且抗压强度不小于1.56 MPa。添加KNO_3作为SiC发泡的助泡剂时,在925°C烧结温度下,0.5~1wt%的KNO_3添加量就可以使制品的体积密度从0.34 g/cm~3减至0.29 g/cm~3,能够实现在更低的烧结工艺下(如925°C保温30 min)获得比更高的烧结工艺(如950°C保温20 min)还优异的体积密度和抗压强度。试验还尝试了采用离子着色法制备彩色泡沫玻璃样品,揭示了玻璃基料、发泡剂、着色剂、烧结气氛等因素对泡沫玻璃显色效果的影响。
【关键词】：废玻璃 泡沫玻璃 制备 性能 离子着色法
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ171.722
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-22
• 1.1 泡沫玻璃概述8-10
• 1.1.1 泡沫玻璃发展历史8
• 1.1.2 泡沫玻璃产品及性能8-10
• 1.2 可用于制备泡沫玻璃的废弃物原料10-12
• 1.2.1 废平板玻璃10-11
• 1.2.2 CRT玻璃11
• 1.2.3 其他固体废弃物11-12
• 1.3 发泡剂12-16
• 1.3.1 热分解型发泡剂12-13
• 1.3.2 氧化还原反应型发泡剂13-16
• 1.4 添加剂16-17
• 1.4.1 助熔剂16
• 1.4.2 稳泡剂16-17
• 1.4.3 促泡剂17
• 1.5 影响发泡效果的原料和工艺因素17-19
• 1.5.1 原始粉料和发泡剂的粒径17-18
• 1.5.2 升温速率18
• 1.5.3 发泡温度18
• 1.5.4 保温时间18-19
• 1.5.5 降温速率19
• 1.6 泡沫玻璃研究热点及发展趋势19-20
• 1.6.1 泡沫玻璃研究热点19-20
• 1.6.2 泡沫玻璃产业发展趋势20
• 1.7 课题的提出与研究内容20-22
• 1.7.1 课题提出的目的及意义20-21
• 1.7.2 研究内容21-22
• 第二章 实验内容及表征方法22-29
• 2.1 实验过程22-25
• 2.1.1 实验原料及仪器设备22-25
• 2.1.2 制备工艺及操作流程25
• 2.2 表征方法25-29
• 2.2.1 体积密度测定25-26
• 2.2.2 气孔率的测定26-27
• 2.2.3 吸水率的测定27
• 2.2.4 抗压强度测定27
• 2.2.5 示差扫描量热（DSC）和热重分析（TG）27-28
• 2.2.6 X射线衍射分析（XRD）28
• 2.2.7 扫描电子显微镜（SEM）28-29
• 第三章 发泡剂种类及含量对泡沫玻璃结构和性能的影响29-41
• 3.1 发泡剂滑石粉含量对泡沫玻璃结构及性能的影响29-34
• 3.1.1 滑石粉含量对泡沫玻璃密度、气孔率及吸水率的影响29-30
• 3.1.2 滑石粉含量对泡沫玻璃抗压强度的影响30-31
• 3.1.3 滑石粉含量对泡沫玻璃微观结构的影响31-33
• 3.1.4 滑石粉含量对泡沫玻璃的物相影响33-34
• 3.2 发泡剂SiC粒径对泡沫玻璃结构及性能的影响34-40
• 3.2.1 SiC粒径对泡沫玻璃密度、气孔率及吸水率的影响35-37
• 3.2.2 SiC粒径对泡沫玻璃表观形貌的影响37-38
• 3.2.3 SiC粒径对泡沫玻璃抗压强度的影响38-39
• 3.2.4 SiC粒径对泡沫玻璃的物相影响39-40
• 3.3 小结40-41
• 第四章 添加剂种类及含量对泡沫玻璃结构和性能的影响41-57
• 4.1 发泡助剂KNO_3含量对泡沫玻璃结构和性能的影响41-50
• 4.1.1 KNO_3添加量对泡沫玻璃体积密度及气孔率的影响43-45
• 4.1.2 KNO_3添加量对泡沫玻璃抗压强度的影响45-46
• 4.1.3 KNO_3添加量对泡沫玻璃微观结构的影响46-47
• 4.1.4 KNO_3添加量对泡沫玻璃的物相影响47-50
• 4.2 着色离子种类及含量对泡沫玻璃性能的影响50-55
• 4.2.1 着色剂Fe_2O_3对彩色泡沫玻璃颜色的影响50-51
• 4.2.2 着色剂CuO对彩色泡沫玻璃颜色的影响51-53
• 4.2.3 钴蓝颜料对彩色泡沫玻璃颜色的影响53-55
• 4.3 小结55-57
• 第五章 结论57-59
• 参考文献59-64
• 发表论文和参加科研情况说明64-65
• 致谢65-66

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