一種玻璃/鋁基複合材料的製作方法

2023-05-08 10:42:56 3

專利名稱：：一種玻璃/鋁基複合材料的製作方法
技術領域：
：本發明涉及一種玻璃/鋁基複合材料，具體說，是涉及一種主要由廢玻璃和廢鉬組成的坡璃/鋁基複合材料，屬於複合材料
技術領域：
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背景技術：
：每天工業生產及生活中產生的大量廢棄物不僅嚴重汙染環境，還會造成大量可用資源的浪費。例如鋁質易拉罐每年消耗12萬噸左右，如果回收處理不當，廢鋁易拉罐將形成龐大的汙染源，給環境保護帶來很大的困難；另外，玻璃在民用和工業中的應用也很廣泛，例如建築中的窗格玻璃、化工及醫療衛生部門所用的玻璃器皿、汽車工業中的擋風玻璃、人們生活中的罐頭瓶、飲料瓶、酒瓶及很多玻璃裝飾材料及功能材料等，隨著人們生活水平的提高，玻璃製品的用量逐年攀升，雖然玻璃用途極為廣泛，但它性脆，屬易耗、易損品，所以廢棄玻璃佔居民垃圾的比例也不容忽視，處理不當不但會傷害人畜，也是極大的資源浪費。解決這些問題的最佳方法是將這些廢棄物再生利用。眾所周知鋁韌性好但硬度低，玻璃硬度高但具有脆性，如果將兩者結合製成玻璃/鋁基複合材料，其中玻璃既是分散相又是增強相，則能使兩者性能揚長避短既能保留鋁韌性好的優點，又能克服鋁硬度低的缺點；既能保留玻璃硬度高的優點，又能克服玻璃脆性的缺點，可以代替木材、鋼材、塑材，得到廣泛應用。但如何利用廢棄的鋁製品和坡璃製品製備複合材料以再生利用，目前還未見有關報導。
發明內容本發明的目的在於提供一種主要由廢玻璃和廢鋁組成的玻璃/鋁基複合材料，以填補現有技術的空白，實現廢棄鋁製品和廢棄玻璃製品的再生利用。為實現上述發明目的，本發明採用以下技術方案予以實現本發明提供的玻璃/鉬基複合材料的組成及各組成所佔重量百分比為廢玻璃7~30%廢鉬60~90%添加劑1~10%以上三者之和為100%。所述廢玻璃來源於生活廢棄物中的碎玻璃、玻璃瓶或建築廢棄物中的玻璃門窗。所述廢鋁來源於生活廢棄物中的廢鋁易拉罐或建築廢棄物中的鋁型材門窗或工業廢棄物中的報廢鉬製品。所述添加劑為成型劑、結晶矽或粘結劑；如果添加劑為成型劑，其所佔重量百分比以1~3%最佳；如果添加劑為結晶矽，其所佔重量百分比以3~6%最佳；如果添加劑為粘結劑，其所佔重量百分比以5~10%最佳。所述成型劑優選硬脂酸鋅。所述粘結劑優選水玻璃。本發明所述的玻璃/鋁基複合材料可釆用粉末冶金法、半固態攪拌法、液態擠壓法或真空壓力浸漬法製備而成。本發明所述的玻璃/鋁基複合材料，其組分中90%~99%為廢棄物，即廢玻璃佔7~30%，廢鋁佔60~90%。其中的玻璃既是分散相又是增強相，所製備的廢棄物複合材料使原來的兩種廢棄物的性能得到揚長避短，兩類廢棄物的優點得到了疊加，致使這兩類再生資源的價值倍增，具有明顯的社會、經濟、環境三大效益。具體實施方式下面結合實施例對本發明作進一步詳細、完整的說明實施例1本實施例提供的玻璃/鋁基複合材料的組成及各組成所佔重量百分比為廢玻璃7%絲,結晶矽3%。所述廢玻璃來源於生活廢棄物中的碎玻璃、玻璃瓶或建築廢棄物中的玻璃門窗。所述廢鋁來源於生活廢棄物中的廢鋁易拉罐或建築廢棄物中的鋁型材門窗或工業廢棄物中的報廢鋁製品。本實施例提供的玻璃/鋁基複合材料的製備工藝如下1)將廢玻璃製品經清洗、曬乾、球磨、篩分製成40~100目的玻璃粉；2)將廢鋁製品壓製成鋁塊，然後放入坩鍋中熔化；3)向熔化的鋁液中加入配比量的結晶矽，撹拌使生成銷矽合金液體；4)將上述鋁矽合金液體加入兩段式加熱攪拌爐的坩堝中，控制兩段式加熱攪拌爐的上段溫度在600°C~680°C,下段溫度在550°C~580°C;5)待鋁矽合金液體冷卻到576°C~660°C,即成半固態時，放入可調速、升降攪拌漿，攪拌半固態的鋁矽合金，使形成以撹拌軸為對稱中心的旋轉渦流；6)按配比稱量步驟1製備的坡璃粉，放入烘箱中預熱到20CTC~400°C;7)—邊攪拌，一邊將預熱後的玻璃粉加入旋轉的渦流中；8)充分攪拌，使玻璃粉均勾分散在鋁矽合金熔體中，其中攪拌速度為300-1000rpm,攪拌時間為10~60分鐘；9)加熱，使升溫到澆鑄溫度，澆鑄製成錠，即得玻璃/鋁基複合材料。經性能檢測，本實施例所製備的玻璃/鋁基複合材料的抗壓強度為300Mpa，彈性模量為50Gpa，硬度為92HB。實施例2本實施例提供的玻璃/鋁基複合材料的組成及各組成所佔重量百分比為廢玻璃30%廢鋁64%結晶矽6%。所述廢玻璃來源於生活廢棄物中的碎玻璃、玻璃瓶或建築廢棄物中的玻璃門窗。所述廢鋁來源於生活廢棄物中的廢鋁易拉罐或建築廢棄物中的鋁型材門窗或工M^WWtt^)品。本實施例提供的玻璃/鋁基複合材料的製備工藝同實施例1所述。經性能檢測，本實施例所製備的玻璃/鋁基複合材料的抗壓強度為320Mpa,彈性模量為58Gpa，硬度為108HB。實施例3本實施例提供的玻璃/鋁基複合材料的組成及各組成所佔重量百分比為廢玻璃9%廢鋁90%成型劑1%。所述廢玻璃來源於生活廢棄物中的碎玻璃、玻璃瓶或建築廢棄物中的玻璃門窗。所述廢鋁來源於生活廢棄物中的廢鋁易拉罐或建築廢棄物中的鋁型材門窗或工業廢棄物中的報廢鋁製品。所述成型劑為硬脂酸鋅。本實施例提供的玻璃/鋁基複合材料的製備工藝如下1)將廢玻璃製品經清洗、曬乾、球磨、篩分製成100-200目的玻璃粉；2)將廢鋁製品壓製成鋁塊，然後放入坩鍋中熔化，精煉後霧化製成100~200目的鋁粉；3)將上述玻璃粉、鋁粉及成型劑按配比混合均勻；4)將上述混合體裝入模壁塗有成型劑的陰模，合上陽模進行施壓；5)在50~100Mpa的壓力下壓制粉末混合體使成為坯塊，保壓0.5~1分鐘，脫模得到預製塊；6)將預製塊在氮氣氣氛下燒結，爐溫的升溫速度為3~4°C/min,燒結溫度為600°C~700°C,保溫時間為23小時；7)冷卻爐溫，冷卻速度為rC/min-2°C/min,待冷卻到15°C~30°C,即得玻璃/鋁基複合材料。經性能檢測，本實施例所製備的玻璃/鋁基複合材料的抗壓強度為309Mpa,抗拉強度為87Mpa,硬度為105HB,密度為2.41g/cm3。實施例44^^^WWW^WIfW盈成及谷組成所佔重量百分比為廢玻璃29%廢鋁68%成型劑3%。所述廢玻璃來源於生活廢棄物中的碎玻璃、玻璃瓶或建築廢棄物中的玻璃門窗。所述廢鋁來源於生活廢棄物中的廢鋁易拉罐或建築廢棄物中的鋁型材門窗或工業廢棄物中的報廢鋁製品。所述成型劑為硬脂酸鋅。本實施例提供的玻璃/鋁基複合材料的製備工藝同實施例3所述。經性能檢測，本實施例所製備的坡璃/鋁基複合材料的抗壓強度為331MPa，抗拉強度為78MPa，硬度為112HB,密度為2.47g/cm3。實施例5本實施例提供的玻璃/鋁基複合材料的組成及各組成所佔重量百分比為廢玻璃30%廢鋁60%粘結劑10%。所述廢玻璃來源於生活廢棄物中的碎玻璃、玻璃瓶或建築廢棄物中的坡璃門窗。所述廢鋁來源於生活廢棄物中的廢鋁易拉罐或建築廢棄物中的鋁型材門窗或工業廢棄物中的報廢鋁製品。所述粘結劑為水玻璃。本實施例提供的玻璃/鋁基複合材料的製備工藝如下1)將廢玻璃製品經清洗、曬乾、球磨、篩分製成100-200目的玻璃粉；2)按配比稱量玻璃粉、造孔劑和粘結劑，其中玻璃粉與造孔劑的比例之和為100%;3)攪拌上述物料使混合均勻；4)壓製成型，最終壓力為1020MPa,保壓IO分鐘，脫模，得到玻璃預製件坯體；§)#}##*#^結，熱處最萵溫度為700~750°C,升溫速率為23。C/min,在最高溫度下保溫1~1.5小時；6)冷卻爐溫，冷卻速度為rC/min~2°C/min,待玻璃預製件隨爐冷卻到15°C~30°C，用水浸泡玻璃預製件以脫除造孔劑；7)待浸泡24小時後，取出玻璃預製件，在20040(TC乾燥1~5小時，即得有孔隙率的玻璃預製件；8)將廢鋁製品壓製成鋁塊後放入坩鍋中熔化，加熱熔化的鋁液至750°C;9)將步驟7製備的有孔隙率的玻璃預製件放入模具中，加熱到450-500。C,然後將配比量的鋁液倒入模具中，施加3050MPa壓力，使鋁液滲入整個玻璃預製件的孔隙中；10)待鋁液開始凝固時，提高壓力至90100MPa,然後保壓11.5分鐘，即得玻璃/鋁基複合材料。經性能檢測，本實施例所製備的玻璃/鋁基複合材料的的性能數據見表l所示表1本實施例所製備的坡璃/鋁基複合材料的性能數據tableseeoriginaldocumentpage8實施例6本實施例提供的玻璃/鋁基複合材料的組成及各組成所佔重量百分比為廢玻璃25%廢鋁70%粘結劑5%。BWM^源於生活嚴羿物中的碎玻璃、玻璃瓶或建築廢棄物中的玻璃門窗。所述廢鋁來源於生活廢棄物中的廢鋁易拉罐或建築廢棄物中的鋁型材門窗或工業廢棄物中的報廢鋁製品。所述粘結劑為水坡璃。本實施例提供的玻璃/鋁基複合材料的製備工藝同實施例5所述。經性能檢測，本實施例所製備的玻璃/鋁基複合材料的的性能數據見表2所示表2本實施例所製備的玻璃/鋁基複合材料的性能數據密度g/cm32.53軟化溫度t:575線膨脹係數廠c電阻率)aQ.cm21.4彈性模量Gpa50抗拉強度Mpa108抗彎強度Mpa155抗壓強度Mpa340布氏硬度HB120實施例7本實施例提供的玻璃/鋁基複合材料的組成及各組成所佔重量百分比為廢玻璃15%廢鋁80%粘結劑5%。所述廢玻璃來源於生活廢棄物中的碎玻璃、玻璃瓶或建築廢棄物中的玻璃門窗。所述廢鋁來源於生活廢棄物中的廢鋁易拉罐或建築廢棄物中的鋁型材門窗或工業廢棄物中的報廢鋁製品。所述粘結劑為水玻璃。本實施例提供的玻璃/鋁基複合材料的製備工藝如下nW坡璃製品經清洗、曬乾、球磨、篩分製成100-200目的玻璃粉；2)按配比稱量玻璃粉、造孔劑和粘結劑，其中玻璃粉與造孔劑的比例之和為100%;3)攪拌上述物料使混合均勻；4)裝入模具中，在壓機上冷壓成型得到圓柱體試塊，最終壓力為10~20MPa，保壓10分鐘，脫模，得到玻璃預製件坯體；5)對玻璃預製件坯體進行燒結，熱處理的最高溫度為667~70(TC,升溫速率為2~3。C/min，在最高溫度下保溫0.5~1.0小時；6)冷卻爐溫，冷卻速度為rC/min~2°C/min，待玻璃預製件隨爐冷卻到15°C~30°C,即得有孔隙率的玻璃預製件；7)將有孔隙率的玻璃預製件和壓製成鋁塊的廢鋁製品裝入真空壓力浸漬成型容器中，當容器內達到lMPa真空度時，開始加熱到鋁熔化；8)將模具升液管插入鋁液中，繼續保持真空和通入惰性氣體，使鋁液在真空下滲入玻璃預製件的孔隙中，完成鋁液浸漬；9)凝固後即得玻璃/鋁基複合材料。經性能檢測，本實施例所製備的坡璃/鋁基複合材料的的性能數據見表3所示表3本實施例所製備的玻璃/鋁基複合材料的性能數據測試項目試樣尺寸(mm)結果拉伸強度4)3x647MPa壓縮強度5x5x10MOMPa彎曲強度5x5x6087.8MPa硬度34.9HB實施例8本實施例提供的坡璃/鋁基複合材料的組成及各組成所佔重量百分比為廢玻璃20%廢銷72.5%粘結劑7.5%。所述廢玻璃來源於生活廢棄物中的碎玻璃、玻璃瓶或建築廢棄物中的玻璃1、憤。所述廢鋁來源於生活廢棄物中的廢鋁易拉罐或建築廢棄物中的鋁型材門窗或工業廢棄物中的報廢鋁製品。所述粘結劑為水玻璃。本實施例提供的玻璃/鋁基複合材料的製備工藝同實施例7所述。經性能檢測，本實施例所製備的玻璃/鋁基複合材料的的性能數據見表4所示表4本實施例所製備的玻璃/鋁基複合材料的性能數據測試項目試樣尺寸(mm)結果拉伸強度4)3x64編pa壓縮強度5x5x10142Mpa彎曲強度5x5x6090Mpa硬度35HB權利要求1.一種玻璃/鋁基複合材料，其特徵在於，其組成及各組成所佔重量百分比為廢玻璃7～30％廢鋁60～90％添加劑1～10％以上三者之和為100％。2.根據權利要求1所述的玻璃/鋁基複合材料，其特徵在於，所述廢玻璃來源於生活廢棄物中的碎玻璃、玻璃瓶或建築廢棄物中的玻璃門窗。3.根據權利要求l所述的玻璃/鋁基複合材料，其特徵在於，所述廢鋁來源於生活廢棄物中的廢鋁易拉罐或建築廢棄物中的鋁型材門窗或工業廢棄物中的報廢鋁製品。4.根據權利要求1所述的玻璃/鋁基複合材料，其特徵在於，所述添加劑為成型劑、結晶矽或粘結劑。5.根據權利要求4所述的玻璃/鋁基複合材料，其特徵在於，所述成型劑所佔重量百分比為1~3%。6.根據權利要求4所述的玻璃/鋁基複合材料，其特徵在於，所述結晶矽所佔重量百分比為3~6%。7.根據權利要求4所述的玻璃/鋁基複合材料，其特徵在於，所述粘結劑所佔重量百分比為5~10%。8.根據權利要求4所述的玻璃/鋁基複合材料，其特徵在於，所述成型劑為硬脂酸鋅。9.根據權利要求4所述的玻璃/鋁基複合材料，其特徵在於，所述粘結劑為水玻璃。全文摘要本發明公開了一種主要由廢玻璃和廢鋁組成的玻璃/鋁基複合材料，其組成及各組成所佔重量百分比為廢玻璃7～30％，廢鋁60～90％，添加劑1～10％，三者之和為100％。所述廢玻璃來源於生活廢棄物中的碎玻璃、玻璃瓶或建築廢棄物中的玻璃門窗，廢鋁來源於生活廢棄物中的廢鋁易拉罐或建築廢棄物中的鋁型材門窗或工業廢棄物中的報廢鋁製品，添加劑為成型劑、結晶矽或粘結劑。本發明所述的玻璃/鋁基複合材料，其組分中90％～99％為廢棄物，其中的玻璃既是分散相又是增強相，使原來的兩種廢棄物的性能得到了揚長避短，兩類廢棄物的優點得到了疊加，致使這兩類再生資源的價值倍增，具有明顯的社會、經濟、環境三大效益。文檔編號C22C1/10GK101265539SQ20081003624公開日2008年9月17日申請日期2008年4月18日優先權日2008年4月18日發明者孫可偉,李如燕,炎趙申請人:上海華威環保技術有限公司