泡沫微晶玻璃的制备工艺与性能研究开题报告
2021-02-25 13:15:51
1. 研究目的与意义（文献综述）
一、目的与意义（含国内外的研究现状分析）
1.泡沫微晶玻璃
泡沫微晶玻璃是以废玻璃、非金属矿等为主要原料，加入发泡剂、成核剂和外加剂等，经粉碎后混合均匀形成配合料，然后将有配合料特制的模具放入电炉中加热，经过预热、熔融、发泡、析晶、退火等工艺制成的墙体材料，泡沫微晶玻璃具有质轻、耐酸碱腐蚀性强等特点，同时具有一定的机械强度能够满足实际需求，具有良好的应用前景。
2. 研究的基本内容与方案
二、研究设计的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施
1.基本内容
泡沫微晶玻璃是以废玻璃、非金属矿等为主要原料，加入发泡剂、成核剂和外加剂等，经粉碎以后混合均匀形成配合料，然后将装有配合料特制的模具放入电炉中加热，经过预热、熔融、发泡、析晶、退火的工艺制成的新型多孔微晶玻璃墙体材料。本实验要通过对各方面因素的进行探讨，制备出性能比较优越的泡沫微晶玻璃。
2.研究目标
（1）通过系列实验研究，获得较优的泡沫微晶玻璃的配方和最佳的制备工艺和热处理工艺参数；
（2）研究材料的组成及工艺参数材料孔结构和性能的影响规律。
3.拟采用的技术方案及措施
（1）制备工艺
本实验采用二次烧成工艺制备泡沫微晶玻璃，第一个阶段先制得泡沫玻璃，第二个阶段再制得泡沫微晶玻璃，其实验流程如图1； 图1.工艺流程
（2）泡沫微晶玻璃基础组分的选择
①.参照相图CaO-Al2O3-SiO2系统的相图，要形成玻璃体，对原料的基础组分含量进行大致的确认；
表1.基本组分范围
| 组分 | SiO2（wt%） | Al2O3（wt%） | CaO（wt%） |
| 含量 | 65-80 | 10-20 | 7-20 |
②.将废玻璃以及外加剂等原料放入球磨机中球磨，取三种颗粒径大小的样品备用，分别选取100微米，74微米以及65微米；
（3）其它辅助原料的选择
①发泡剂的选取
发泡剂多种多样，其中常用的有碳、碳化硅、氮化铝以及其它有机发泡剂等，选取不同的发泡剂进行试验，并且分3种不同的用量，分别为3%、5%、7%，如表2；
表2.发泡剂的选取
| 发泡剂的种类 | 碳 | 碳化硅 | 氮化铝 |
②稳泡剂的选取：常见的稳泡剂有十二水磷酸钠、硼酸等，磷酸钠的加入可以增加玻璃液的黏度，同时也阻碍气孔之间的相互连通，而硼酸的加入有可能是试样表面发生瓷化现象，阻碍气孔的产生，所以选择十二水磷酸钠为稳泡剂。
③助溶剂的选取：助溶剂通常用碱金属盐和碱土金属盐，在这里选择硼砂为助熔剂；
表3.外加剂含量的选取
| 十二水磷酸钠 （wt） | 3% | 5% | 7% |
| 硼砂 （wt） | 6% | 8% | 10% |
（4）泡沫玻璃的制备
将压制好的坯体放入模具中，进行预热、发泡，分别选取3种合适的发泡温度，在不同的温度下进行不同时间的发泡进行对比，如表4；
表4.发泡时间
| 发泡时间 （min） | 10 | 20 | 30 |
（5）泡沫玻璃的微晶化处理
分别选取3种核化温度以及晶化温度，在不同的温度下保温一定的时间，如表5；
表5.核化晶化温度及时间
| 核化时间 （h） | 1 | 2 | 3 |
| 晶化时间 （h） | 1 | 2 | 3 |
（6）材料性能的测定
对所制备出来的泡沫微晶玻璃的抗压强度、导热系数、以及孔隙率进行对比，得出能够得到最佳性能泡沫微晶玻璃的较优的配方以及各个工艺参数。
3. 研究计划与安排
三．进度安排
第1-3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。
第4-12周：完成材料制备实验和性能检测，并进行实验结果进行处理分析。
4. 参考文献（12篇以上）
四．阅读的参考文献不少于15篇（其中近五年外文文献不少于3篇）
1.郭宏伟等：泡沫微晶玻璃的研究进展，硅酸盐通报，2006.10；
2.时冬霓：用高炉矿渣制备泡沫微晶玻璃，硕士论文，2014；
