一种可钉扎的盒式泡沫玻璃/微晶玻璃复合材料及其制备方法与流程

本发明涉及一种泡沫复合材料，具有涉及一种由泡沫玻璃和微晶玻璃板组成的可钉扎的盒式复合材料及其制备方法，属于建筑材料技术领域。

背景技术：

废玻璃纤维是玻璃生产过程中产生的废丝及废品，由于其纤维化及表面浸润剂等杂质的存在，很难直接回用于玻璃生产。目前关于废玻璃纤维的再利用方法和途径比较有限。已有报道的如：采用废玻璃纤维制备泡沫玻璃、陶瓷釉级釉面砖、马赛克等。

泡沫玻璃是一种内部含有大量封闭或连通气孔的玻璃材料，是一种良好的保温隔热和吸声降噪材料。部分泡沫玻璃在发泡过程中同时析晶，因而形成泡沫微晶玻璃。这两种泡沫玻璃材料均以玻璃粉为主料，添加发泡剂、稳泡剂和助熔剂等在金属或陶瓷模具中加热发泡而成。这种制备方法模具损耗大、使用寿命短；此外，为防止液化的玻璃粘模，还需要使用隔离剂或隔离纸，由于发泡后材料导热系数很小，退火时间有的达数十小时，如冷却过快有可能导致材料内部产生应力，降低材料的强度。

此外，泡沫玻璃做为墙体材料使用时，由于其表面是开孔结构，易导致吸潮、吸湿现象发生，严重时，吸收的水（汽）结冰膨胀会导致材料破环和保温性能的破坏，其表面开孔也阻碍其表面进一步的美化装饰。再者，泡沫材料表面及内部多孔，总体强度低，吃钉能力差，无法在其上直接钉扎，在其上固定物体或者将其固定需要使用膨胀栓或金属螺栓与螺母配合的形式，操作较为繁琐。

技术实现要素：

针对目前泡沫玻璃在使用中存在的缺陷，本发明提供了一种可钉扎的盒式泡沫玻璃/微晶玻璃复合材料，该复合材料外部为微晶玻璃板形成的盒式结构，盒式结构内部填充有泡沫玻璃，既便于固定，又避免了吸湿、吸潮现象的发生，性能优异。

本发明还公开了该复合材料的制备方法，该方法制作快速，不需模具、脱模剂及脱模过程，操作简单。

本发明具体技术方案如下：

一种可钉扎的盒式泡沫玻璃/微晶玻璃复合材料，该复合材料包括顶端开口的盒体，所述盒体由微晶玻璃板制成，在盒体内填充有泡沫玻璃。

上述复合材料中，所述盒体由5块微晶玻璃板制成，每块微晶玻璃板的厚度为1-10mm。盒体的尺寸可以根据实际需要进行调整。

上述复合材料中，泡沫玻璃全部或部分填满盒体，即泡沫玻璃不能超出盒体外。当泡沫玻璃部分填满盒体时，其填充量大于盒体体积的一半。

上述复合材料中，所述泡沫玻璃与盒体固定在一起，泡沫玻璃与盒体接触处紧密粘合在一起。

上述可钉扎的盒式泡沫玻璃/微晶玻璃复合材料，可以根据实际需求制成盒式泡沫玻璃/微晶玻璃复合砖或盒式泡沫玻璃/微晶玻璃复合板。

本发明还提供了上述结构的可钉扎的盒式泡沫玻璃/微晶玻璃复合材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

（1）将废玻璃纤维研磨成粉，备用；

（2）将废玻璃纤维粉平整堆放在耐火板上，压实后烧结，得到微晶玻璃板；

（3）以一块微晶玻璃板为底面，四块微晶玻璃板为侧壁，通过粘合方式制成顶端开口的盒体，将盒体进行高温处理，使各微晶玻璃板的连接处融合在一起，得盒式模具；或以一块微晶玻璃板为底面，四块微晶玻璃板为侧壁，通过插接的方式制成顶端开口的盒体，得盒式模具；

（4）将泡沫玻璃配合料加入盒式模具内，然后将带有泡沫玻璃配合料的盒式模具放入高温炉内升至发泡温度进行发泡，或在高温炉内将泡沫玻璃配合料加入盒式模具中，升至发泡温度进行发泡；发泡后进行退火处理，退火后将样品随炉冷却，得可钉扎的盒式泡沫玻璃/微晶玻璃复合材料。

上述步骤（1）中，所述废玻璃纤维为无碱废玻璃纤维，所述无碱废玻璃纤维具有稳定性高、耐温性能好、粉末易结晶的优势。

上述步骤（1）中，研磨后，废玻璃纤维粉过200目筛。

上述步骤（2）中，压实的废玻璃纤维粉在1000~1100℃烧结30分钟。

上述步骤（2）中，所述耐火板可以是莫来石、刚玉或其他耐火板，在使用时，先在耐火板上均匀刷一层氧化铝料浆，干燥后再平整堆放废玻璃纤维粉。

上述步骤（3）中，用微晶玻璃板构建一个顶端开口的盒体，开始，先用具有一定粘合作用的材料如水玻璃将各玻璃板粘合在一起，或者将玻璃板边缘开槽，通过插接的方式连接在一起。形成盒体后，将盒体在1000~1100℃的高温下保温30分钟，这样各玻璃板连接处会融合在一起，形成牢固的盒体，该盒体可以直接作为模具使用。在实际应用中，因为插接后各微晶玻璃板连接也比较牢固，插接得到的盒体不进行高温处理，直接作为模具使用。

上述步骤（4）中，发泡温度为1000℃-1100℃，发泡时间15-60min；退火温度为650℃，退火时间为3h，退火后随炉冷却。

上述步骤（4）中，泡沫玻璃配合料在盒体内的加入量可以通过实验进行摸索，保证发泡后所得的泡沫玻璃不能超出在盒体外，最佳是正好填满盒体或者填满盒体二分之一以上。所述泡沫玻璃配合料由废玻璃纤维粉、石灰石粉和硼酸组成，石灰石粉为废玻璃纤维粉质量的1-15%，硼酸为废玻璃纤维粉质量的1-15%。

本发明采用纯废玻璃纤维粉先烧结制得致密的微晶玻璃板，然后用此微晶玻璃板高温制成顶端敞口盒形模具，再在模具中填装泡沫玻璃配合料，发泡、退火制成四周及底部为微晶玻璃、内部为泡沫玻璃的盒式复合材料。泡沫玻璃在盒体内完全填满或者部分填满，在钉扎固定时，若使用的钉扎物长度超过外层微晶玻璃板厚度时，需要在存在泡沫玻璃的部分进行钉扎，以便牢固固定。

本发明复合材料及其制备方法具有以下优点：

1、泡沫玻璃在微晶玻璃板构筑的盒型模具中直接发泡，二者基本相同，膨胀匹配，冷却时模具外壁起到保温作用，并增加了复合体强度，产品可以较快冷却，无需传统泡沫玻璃生产所需的专用模具、隔离剂或隔离纸，并减少了退火时间，省去了脱模过程。

2、本发明复合材料可以制成复合砖或复合板，作为墙体或在墙体上使用时微晶玻璃板暴露在环境中，泡沫玻璃封闭在墙体内部，产品在使用时不易吸湿、吸潮，消除了其吸湿、吸潮的弊病。

3、本发明复合材料表面是高强度的微晶玻璃板，既可对其表面进行直接装饰，又可对其直接钉扎，便于在其上固定物体或将其固体在其他物体上，使用方便。

附图说明

图1 本发明可钉扎的盒式泡沫玻璃/微晶玻璃复合材料的纵截面示意图。

图2本发明微晶玻璃板构成的盒式结构的示意图。

图3为本发明盒式泡沫玻璃/微晶玻璃复合材料的立体图。

图中，1、微晶玻璃板，2、泡沫玻璃。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明进行进一步说明，下述说明仅是示例性的，并不对其内容进行限制。

实施例1

制备盒式泡沫玻璃/微晶玻璃复合砖，方法如下：

1、将无碱废玻璃纤维、石灰石粉和硼酸分别利用球磨机粉磨，过200目筛，备用；

2、然后将废玻璃纤维粉平整堆放在莫来石耐火板上，均匀刷一层氧化铝料浆，干燥后，在耐火板上平整堆放一层废玻璃纤维粉，压实，压实后在1050℃烧结，形成致密的微晶玻璃板，厚度为5-10mm；

3、取一块微晶玻璃板作为底板，四周开槽，槽中立放四块微晶玻璃板，并采用水和玻璃粉或水玻璃粘合，形成顶端开口的微晶玻璃盒体，然后将该盒体加温至1050℃保温30分钟，使各微晶玻璃板相接触的部分融合在一起，形成牢固的敞口盒式模具，如图2所示；

4、在高温下取出该模具，将24.72g无碱玻璃纤维粉、3.71g硼酸和3.71g石灰石粉放入模具中，泡沫玻璃配合料的用量不超过模具的二分之一，以保证所得泡沫玻璃不会超出微晶玻璃盒体；

5、将模具连同泡沫玻璃配合料在1000℃的温度下保温15-60min，进行发泡，发泡后降温至650℃保温3h，进行退火，退火处理后将样品随炉冷却至室温，得盒式泡沫玻璃/微晶玻璃复合砖。

不同发泡时间所得的复合砖产品中泡沫玻璃的容重和气孔率如下表1所示。容重、气孔率的测试参照标准《多孔陶瓷显气孔率、容重实验方法》中的煮沸法进行测定。

实施例2

制备盒式泡沫玻璃/微晶玻璃复合砖，方法如下：

1、将无碱废玻璃纤维、石灰石粉和硼酸分别利用球磨机粉磨，过200目筛，备用；

2、然后将废玻璃纤维粉平整堆放在莫来石耐火板上，均匀刷一层氧化铝料浆，干燥后，在耐火板上平整堆放一层废玻璃纤维粉，压实，压实后在1050℃烧结，形成致密的微晶玻璃板，厚度为5-10mm；

3、取一块微晶玻璃板作为底板，四周开槽，槽中立放四块微晶玻璃板，并采用水和玻璃粉或水玻璃粘合，形成顶端开口的微晶玻璃盒体，然后将该盒体加温至1050℃保温30分钟，使各微晶玻璃板相接触的部分融合在一起，形成牢固的敞口盒式模具；

4、在高温下取出该模具，将24.72g无碱玻璃纤维粉、3.71g硼酸和3.71g石灰石粉放入模具中，泡沫玻璃配合料的用量不超过模具的二分之一，以保证所得泡沫玻璃不会超出微晶玻璃盒体；

5、将模具连同泡沫玻璃配合料在1025℃的温度下保温15-60min，进行发泡，发泡后降温至650℃保温3h，进行退火，退火处理后将样品随炉冷却至室温，得盒式泡沫玻璃/微晶玻璃复合砖。

不同发泡时间所得的复合砖产品中泡沫玻璃的容重和气孔率如下表2所示。

实施例3

制备盒式泡沫玻璃/微晶玻璃复合砖，方法如下：

1、按照实施例1的方法制得敞口盒式模具；

2、在高温下取出该模具，将24.72g无碱玻璃纤维粉、3.71g硼酸和3.71g石灰石粉放入模具中，泡沫玻璃配合料的用量不超过模具的二分之一，以保证所得泡沫玻璃不会超出微晶玻璃盒体；

3、将模具连同泡沫玻璃配合料在1050℃的温度下保温15-60min，进行发泡，发泡后降温至650℃保温3h，进行退火，退火处理后将样品随炉冷却至室温，得盒式泡沫玻璃/微晶玻璃复合砖。

不同发泡时间所得的复合砖产品中泡沫玻璃的容重和气孔率如下表3所示。

实施例4

制备盒式泡沫玻璃/微晶玻璃复合砖，方法如下：

1、按照实施例1的方法制得敞口盒式模具；

2、在高温下取出该模具，将24.72g无碱玻璃纤维粉、3.71g硼酸和3.71g石灰石粉放入模具中，泡沫玻璃配合料的用量不超过模具的二分之一，以保证所得泡沫玻璃不会超出微晶玻璃盒体；

3、将模具连同泡沫玻璃配合料在1100℃的温度下保温30min，进行发泡，发泡后降温至650℃保温3h，进行退火，退火处理后将样品随炉冷却至室温，得盒式泡沫玻璃/微晶玻璃复合砖，经测试，产品中泡沫玻璃容重为0.77g/cm³,气孔率为37.59%。