一種碳纖維增強泡沫玻璃及其製備方法與流程

2023-07-30 23:39:51 1

本發明公開了一種碳纖維增強泡沫玻璃及其製備方法，屬於泡沫玻璃領域。

背景技術：

泡沫玻璃是以廢棄的玻璃為主要原料，並加入發泡劑、穩定劑和助熔劑等其它添加劑，通過球磨混合、預熱、發泡和退火等一系列步驟而形成的具有多孔無機保溫材料。由於泡沫玻璃具有密度小、隔熱、導熱係數小、耐腐蝕、防火和耐蟲害等優點，同時能夠處理大量廢棄物，不僅作為隔熱材料被廣泛應用於石油化工業、建築行業，而且作為一種保冷材料應用於食品冷藏和船舶等行業。

但泡沫玻璃具有多孔狀結構，自身密度較低，抗壓強度不高，質地教脆，抵抗外部衝擊性能較差，故目前製備的泡沫玻璃尺寸較小，施工過程中還需額外設置加強筋來防止其斷裂，工序較為複雜，大大增加了施工的難度和建造成本。

技術實現要素：

本發明的目的在於針對上述現有技術存在的問題，提供一種具有強度高、易於加工運輸、安裝簡易等優點的碳纖維增強泡沫玻璃及其製備方法。

本發明的目的是這樣實現的，一種碳纖維增強泡沫玻璃，包括泡沫玻璃，其特徵是，所述泡沫玻璃中設置有多層碳纖維增強網，每層碳纖維增強網均由若干碳纖維編織構成。

所述碳纖維直徑為3.0~12.0μm，碳纖維的長度為25~30cm。

一種碳纖維增強泡沫玻璃的製備方法：其特徵在於，包括以下步驟：

步驟1）、準備原材料，原材料包括5%的氟矽酸鈉、5%的磷酸鈉、15%的碳酸鈉，其餘為玻璃；

步驟2）、將玻璃送入球磨機內研磨呈粉，其間加入5%的氟矽酸鈉、5%的磷酸鈉、15%的碳酸鈉一併研磨，得到研磨後的泡沫玻璃混合料；

步驟3）、用若干石蠟密封的碳纖維編織形成網格狀的碳纖維增強網；

步驟4）、在耐熱模具底部平鋪一層經步驟2）研磨好的泡沫玻璃混合料，並將碳纖維增強網鋪在泡沫玻璃混合料上，然後再在碳纖維增強網上鋪一層與碳纖維增強網下面泡沫玻璃混合料相同重量的泡沫玻璃混合料；所述碳纖維增強網可以鋪設若干層，每層石蠟密封的碳纖維增強網上下兩面均平鋪一層泡沫玻璃混合料；

步驟5）、將多層碳纖維增強網和泡沫玻璃混合料壓緊；

步驟6）、將經步驟5）壓緊後的多層碳纖維增強網和泡沫玻璃混合料進行燒制，得到最後所需要的碳纖維增強泡沫玻璃。

所述步驟6）中，經步驟5）壓緊後的多層碳纖維增強網和泡沫玻璃混合料進行燒制時，在燒制爐內，首先以20℃/min的速度升溫至500℃，保溫15min，然後以15℃/min的速度升溫至890℃，保溫15min，最後降溫至500℃，保溫30min，隨爐冷卻至室溫出爐。

所述玻璃為廢棄燈管玻璃。

所述碳纖維的添加量為泡沫玻璃混料重量的2.0%~5.0%。

本發明結構合理簡單、生產製造容易、使用方便，通過本發明，一種碳纖維增強泡沫玻璃，它包括泡沫玻璃，在泡沫玻璃中設有碳纖維增強網。所述碳纖維的直徑為3.0~12.0μm，碳纖維的長度為25~30cm。採用公知的泡沫玻璃生產工藝，首先在泡沫玻璃混合料上放置一層網格狀的碳纖維增強網，之後在碳纖維增強網上鋪一層與增強網下面相同重量的泡沫玻璃配合料，碳纖維增強網的質量為混合料質量的2.0%~5.0%，最後進行發泡退火等後續處理。

本發明針對泡沫玻璃強度低這一弱點，在保證泡沫玻璃具有均勻的多孔結構的前提下，通過加入網狀碳纖維的方法大大提高了泡沫玻璃的強度，減少了後續加工運輸過程中的破損，且碳纖維能夠和泡沫玻璃自身緊密結合在一起，在退火過程中也不易開裂，既可以生產出具有多孔狀的泡沫玻璃，又能增加其強度，減少後續加工運輸過程中的損耗，且能大量消耗廢棄玻璃，減少能源損耗。

本發明的增益效果是：通過在泡沫玻璃中鋪設增強網，大幅提高泡沫玻璃自身的強度，減少後續加工和運輸過程中的損耗，同時簡化安裝步驟，提高安裝效率。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖。

圖中：1泡沫玻璃、2碳纖維增強網。

具體實施方式

為了更好的理解本發明，下面結合實例進一步解釋本發明的內容，但本發明不僅僅局限於下面的實施例。

一種碳纖維增強泡沫玻璃，它包括泡沫玻璃1和碳纖維增強網2，在泡沫玻璃1中設置有多層碳纖維增強網2，所述碳纖維直徑為9.0μm，所述碳纖維的長度為27cm；碳纖維的添加量為泡沫玻璃混料重量的3.0%。

上述一種碳纖維增強泡沫玻璃的製備方法：使用廢棄燈管作為製備泡沫玻璃的主要原料，採用公知的泡沫玻璃生產工藝將燈管送入球磨機內研磨呈粉，其間加入5%的氟矽酸鈉，5%的磷酸鈉，15%的碳酸鈉一併研磨。隨後先在耐熱模具底部平鋪一層研磨好的泡沫玻璃混合料，之後在上面鋪一層碳纖維增強網，而後在碳纖維增強網上鋪一層與增強網下面相同重量的泡沫玻璃混合料，此步驟可以反覆多次，最後將碳纖維增強網和泡沫玻璃混合料壓緊，採用公知的泡沫玻璃燒制溫度：首先以20℃/min的速度升溫至500℃，保溫15min，然後以15℃/min的速度升溫至890℃，保溫15min，最後降溫至500℃，保溫30min，隨爐冷卻至室溫出爐。燒制完成的泡沫玻璃可鋸切呈各種形狀，經測試產品的抗壓強度為20MPa，成品機械強度高，加工、運輸和使用過程中不易開裂，施工效果好，使用安全性高。

在泡沫玻璃中增設碳纖維增強網可大幅提高泡沫玻璃自身的強度，減少後續加工運輸和使用過程中的開裂現象，同時導熱係數和吸水率與不添加碳纖維增強網的泡沫玻璃相當。

本發明所列舉的各原料以及各原料的上下限取值，以及各工藝參數的上下限取值，都能實現本發明，在此不一一舉例說明。