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泡沫玻璃研究现状和发展趋势如何

2017-05-06

随着我国轻工玻璃和平板玻璃工业的发展,各类玻璃制品的产量迅猛上升,同时伴随着大量废旧玻璃的产生,若不加以妥善处理,将会对环境造成污染,同时也是一种资源上浪费,泡沫玻璃发明刚好可以解决此问题。
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  泡沫玻璃(foam glass)是由定量的碎玻璃、发泡剂、改性添加剂和促进剂等,经过破粉碎,混和均匀,形成配合料,将其放到特定的模具中,再经过预热、熔融、发泡、退火等工艺制成的多孔玻璃材料。泡沫玻璃是由大量的直径在0.1-5mm的均匀气泡结构组成,气泡的体积占总体积的80~95%。它的表观密度为100~500 kg/,可根据使用的要求,通过生产技术参数的变更来调整其密度。
   随着我国轻工玻璃和平板玻璃工业的发展,各类玻璃制品的产量迅猛上升,同时伴随着大量废旧玻璃的产生,若不加以妥善处理,将会对环境造成污染,同时也是一种资源上浪费,泡沫玻璃发明刚好可以解决此问题。泡沫玻璃以废旧玻璃和工业废渣为主要原料,经过破粉碎、加热、退火形成无机刚性多孔性玻璃材料。泡沫玻璃具有轻质、保温、隔热、防火、防水、隔潮等优点,它是一种性能优良的新型建筑保温材料,它将在墙体材料的改革和建筑节能工程中发挥重要作用[1]。
  2.泡沫玻璃的特性
  泡沫玻璃是由封闭或相互连通的微孔玻璃质结构组成。。由于无机玻璃的物化性质和它所具有的均匀的独立气泡组织决定了它具有如下的特性:
  (1)不燃性,能在低温到高温的广阔温度范围内使用;
  (2)能经受有害气体和药品的侵蚀,不蚀损、不霉变、不腐烂;具有良好的化学稳
  定性, 耐酸耐碱 ;
  (3)不透气、不吸水吸湿,不必担心长年使用而降低保温、隔热性能;
  (4)泡沫玻璃具有较好的机械强度,但却很容易切割加工,可锯、可钉、可钻、可研磨 、可粘结成各种所需的形状;
  (5) 耐冷热冲击,潮湿环境下抗冻性能好;具有良好的抗风化性,耐久性;
  (6)具备较好的吸音性能;
  而且以上特性特别稳定,不发生劣化现象。因此,泡沫玻璃作为一种新型轻质隔热隔音和防火建筑材料,可用于石油化工、冷库、核电站、船舶、发酵、酿造等装置和管道上的隔热保温材料:建筑和楼顶的保温防水材料;天花板、围护墙、内隔墙等室内外的隔热隔音材料;以及一些高潮湿部位的隔热防湿材料泡沫 玻 璃 的机械性能、导热系数等受容重影响。一般,容重小的制品导热系数低,但抗压、抗弯等机械强度也降低。在相同容重下,气泡的直径小,气泡壁就相对较厚,承受载荷的能力也相应较大。
  3.泡沫玻璃发展历史及研究现状
  泡沫玻璃最先由法国研制成功,随后美国、德国、前苏联、日本等国也先后投入生产。目前,国际普遍采用“二步法”生产泡沫玻璃,其特点是泡沫玻璃在发泡窑中进行发泡,随后进行脱膜,然后进行退火、切割而成。论文发表。当前,国际上最大的泡沫玻璃生产厂商是美国的康宁和日本的纺绩两家公司,它们的年产量均有50×lOOOO左右。我国对泡沫玻璃的开发起步较晚,70年代,为给某重点工程提供配套的防腐保温材料,国内有关部门通过协作研制出了体积密度为160的泡沫玻璃制品,其,技术指标可与美国康宁公司的产品媲美,但因其生产成本过高,不久即告停产。其后国内某厂采用土法上马发展泡沫玻璃生产并逐步发展起来。目前,国内泡沫玻璃的年总产量不超过5×10000,不仅与国外的固体废物利用率有较大的差距,也很难浦足国内防腐保温隔音市场的需求。
   目前,我国对泡沫玻璃的年需求量约在10万以上,仍需花费大量的外汇到美国购买。尤其是石油化工企业,每年都要进口数万立方米的泡沫玻璃用于化工设备及管道的保温和保冷;由于泡沫玻璃所具有的优良性能,各行各业也都开始乐于接受并应用这种新型材料。论文发表。可以预见,随着我国基础设施建设、建筑维修、石油化工及地下工程的发展,对泡沫玻璃的需求量也会越来越大。加大泡沫玻璃的开发研究力度,努力降低其生产成本并逐步使其代替玻璃纤维保温管和聚氨脂泡沫硬质塑料将会成为必然的趋势。生产泡沫玻璃有利于废物利用,保护环境,其产品也有显著的环保效益,属于国家大力提倡并扶持的产业,该项目的经济效益和社会效益都十分显著,发展前景极为广阔[2]。
  4.泡沫玻璃泡沫玻璃发展趋势
  泡沫玻璃研制中还存在问题,以下几个方面是今后的重点研究方面。[3,4]
  4.1 泡沫玻璃质量未达到要求,只停留于低端产品
  虽然我国早已研制出保温泡沫玻璃,并满足当时化工厂的保温隔热材料的需要,但成品率很低,经济效益不好。吸声泡沫玻璃也是如此,按当时重点工程要求,125Hz低频吸声系数已达到0.34以上,平均吸声系数达0.5以上,已批量生产,解决了急需,但成本高,既无市场,也无效益。至于一些小型企业制造的泡沫玻璃容重和热导率更高,很难用作反应塔和反应罐的保温层。对吸声泡沫玻璃而言,目前国内普通泡沫玻璃平均吸声系数在0.4左右,不能满足噪声控制对吸声系数性能的要求,例如《道路声屏学设计规范》(送审稿)对道路声屏障所采用的吸声材料,要求其平均吸声系数大于0.5。采用一般方法生产的泡沫玻璃吸声系数很难达到此要求。
  4。2 采用有模发泡,耗能量大
  国内无论连续式或间隙式生产泡沫玻璃,均将粉料装在模具中,再送人发泡窑中,模具和粉料一起加热,然后冷却,消耗了大量能源。特别是间隙式生产单位产品能耗更大,如用电炉间隙式生产保温泡沫玻璃,能源要占成本70%以上。同时保温泡沫玻璃的发泡温度在800℃ 以上,模具要用合金钢,不仅价格昂贵,而且经多次高温加热,损耗较大,有的企业用铸铁为模具,虽然价格低,但加热后氧化、掉皮、变形,损耗也严重。
    4.3 配料装模时粉尘飞扬,环境污染
  为了提高泡沫玻璃质量,粉料都磨得很细,一般泡沫玻璃比表面积要达6000,优质泡沫玻璃比表面积要达到10000。如此细的玻璃粉,又用人工加入模具中,而玻璃粉中SiO:含量在60%以上,为硅质粉尘,颗粒度小于5μM,是最有害的飘尘,此飘尘通过呼吸道进入肺泡中沉积,操作工人易得矽肺病,某泡沫玻璃厂即因工人矽肺病较多而停产。

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