本发明属于材料科学与工程领域，涉及一种无机保温材料的制备方法，具体涉及一种玄武岩纤维增强泡沫玻璃的制备方法。
背景技术：
随着我国经济的快速发展，建筑节能问题日益受到重视。建筑保温材料的应用能够有效的降低建筑整体能耗，是能源得到更加高效的利用。建筑保温材料主要包括有机和无机两类，有机保温材料的生产技术已经较为成熟，在建筑外墙保温中使用率很高，但有机保温材料易燃、受热易变形等缺点，存在安全隐患。泡沫玻璃是一种无机保温材料，具有抗老化、无毒无害、、保温隔热，且燃烧性能可以达到A级,相比其他保温材料泡沫玻璃保温材料的安全性、耐久性更好。但泡沫玻璃保温材料硬而脆，其抗压、抗折强度较低，常给施工带来不便。泡沫玻璃的生产，消耗大量的碎玻璃等固体废弃物；其推广应用能够产生良好的经济和社会效益，是一种理想的节能型环保保温隔热材料。
玄武岩纤维是一种新型的无机环保绿色高性能纤维材料，它是由二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化铁和二氧化钛等氧化物组成的玄武岩石料在1450℃～1500℃熔融后，通过铂铑合金拉丝漏板高速拉制而成的连续纤维。玄武岩连续纤维不仅稳定性好，而且还具有电绝缘性、抗腐蚀、抗燃烧、耐高温等多种优异性能。此外，玄武岩纤维的生产工艺产生的废弃物少，对环境污染小，产品废弃后可直接转入生态环境中，无任何危害，因而是一种名副其实的绿色、环保材料。玄武岩纤维与玻璃粉混合后，在发泡剂、稳泡剂、助熔剂等外加剂的作用下可以获得抗压、抗折强度较高且保温性能良好的保温材料。不同配比的泡沫玻璃制品可以广泛应用于外墙保温、国防军工、石油化工等领域。
技术实现要素：
发明目的：本发明针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本发明公开了一种玄武岩纤维增强泡沫玻璃的制备方法，其以玻璃粉、玄武岩纤维、粉煤灰为主要原料，以碳酸钠为发泡剂，磷酸三钠为稳泡剂，硼砂为助熔剂制备玄武岩纤维增强泡沫玻璃。其充分利用玄武岩纤维的抗拉性能，特别是作为泡沫玻璃原料的一部分，可以显著提高泡沫玻璃制品机械强度，减少施工过程中泡沫玻璃的脆性断裂，节约成本。
技术方案：一种玄武岩纤维增强泡沫玻璃的制备方法，包括以下步骤：
(1)过筛
将玻璃粉、粉煤灰分别过200目筛后备用；
(2)配料
按质量分别称取70～80质量份步骤(1)得到的玻璃粉、20～30质量份步骤(1)得到的粉煤灰、0.151～0.757质量份的玄武岩纤维、2～6质量份碳酸钠，2质量份的磷酸三钠、2质量份硼砂和30～35质量份的水，混合均匀后制得配合料；
(3)装料
将步骤(2)得到的配合料放入耐高温的模具中，然后再在振动台上震动5～10秒；
(4)干燥
将震动后的模具放入烘箱，在100℃干燥0.5～2小时后制得坯体；
(5)烧结
对步骤(4)得到的坯体在840～860℃进行烧制，得到玄武岩纤维增强泡沫玻璃。
进一步地，步骤(5)中的具体的烧结制度如下：
(51)预热阶段，自室温以4℃/min的升温速率升温至300℃，保温60min；
(52)烧结阶段，以升温速率8～10℃/min的升温速率升温至840～860℃；
(53)发泡阶段，在840～860℃，保温20～30min；
(54)降温阶段，以5～6℃/min的降温速率，降温至600℃，保温40min；
(55)自然冷却阶段，随炉冷却至室温，即得到玄武岩纤维增强泡沫玻璃。
进一步，玄武岩纤维的单丝直径为7～13μm，玄武岩纤维的单丝长度为5～25mm。
更进一步地，玄武岩纤维的弹性模量为95～115GPa，玄武岩纤维的抗拉强度为3300～4500MPa，玄武岩纤维的断裂伸长率为2.4～3.0％，密度为2.6～2.8g·cm-3，热传导系数为0.031～0.038W/(m·K)。
有益效果：本发明公开的一种玄武岩纤维增强泡沫玻璃的制备方法具有以下有益效果：
1、提高了泡沫玻璃的强度，抗压强度高达8.5MPa，抗折强度可以达到0.4～0.8MPa，玄武岩纤维作为泡沫玻璃原料的一部分，可以显著提高泡沫玻璃制品机械强度，易于泡沫玻璃的加工成型，有利于泡沫玻璃的推广应用；
2、玄武岩纤维增强泡沫玻璃的孔结构大小适中且分布均匀，以封闭的气泡为主，燃烧性为A级，密度可以达到380-680Kg/m3，，不同配比的泡沫玻璃制品可以广泛应用于外墙保温、国防军工、石油化工等领域；
3、具有导热系数小，导热系数达到0.041～0.075W/(m·K)；
4、实现了对粉煤灰的废物利用，降低了成本，保护了环境。
具体实施方式：
下面对本发明的具体实施方式详细说明。
具体实施例1
一种玄武岩纤维增强泡沫玻璃的制备方法，包括以下步骤：
(1)过筛
将玻璃粉、粉煤灰分别过200目筛后备用；
(2)配料
按质量分别称取70质量份步骤(1)得到的玻璃粉、20质量份步骤(1)得到的粉煤灰、0.151质量份的玄武岩纤维、2质量份碳酸钠，2质量份的磷酸三钠、2质量份硼砂和30质量份的水，混合均匀后制得配合料；
(3)装料
将步骤(2)得到的配合料放入耐高温的模具中，然后再在振动台上震动5秒；
(4)干燥
将震动后的模具放入烘箱，在100℃干燥0.5小时后制得坯体；
(5)烧结
对步骤(4)得到的坯体在840℃进行烧制，得到玄武岩纤维增强泡沫玻璃。
进一步地，步骤(5)中的具体的烧结制度如下：
(51)预热阶段，自室温以4℃/min的升温速率升温至300℃，保温60min；
(52)烧结阶段，以升温速率8℃/min的升温速率升温至840℃；
(53)发泡阶段，在840℃，保温30min；
(54)降温阶段，以5℃/min的降温速率，降温至600℃，保温40min；
(55)自然冷却阶段，随炉冷却至室温，即得到玄武岩纤维增强泡沫玻璃。
进一步，玄武岩纤维的单丝直径为7～13μm，玄武岩纤维的单丝长度为5～25mm。
更进一步地，玄武岩纤维的弹性模量为95～115GPa，玄武岩纤维的抗拉强度为3300～4500MPa，玄武岩纤维的断裂伸长率为2.4～3.0％，密度为2.6～2.8g·cm-3，热传导系数为0.031～0.038W/(m·K)。
具体实施例2
一种玄武岩纤维增强泡沫玻璃的制备方法，包括以下步骤：
(1)过筛
将玻璃粉、粉煤灰分别过200目筛后备用；
(2)配料
按质量分别称取80质量份步骤(1)得到的玻璃粉、30质量份步骤(1)得到的粉煤灰、0.757质量份的玄武岩纤维、6质量份碳酸钠，2质量份的磷酸三钠、2质量份硼砂和35质量份的水，混合均匀后制得配合料；
(3)装料
将步骤(2)得到的配合料放入耐高温的模具中，然后再在振动台上震动10秒；
(4)干燥
将震动后的模具放入烘箱，在100℃干燥2小时后制得坯体；
(5)烧结
对步骤(4)得到的坯体在860℃进行烧制，得到玄武岩纤维增强泡沫玻璃。
进一步地，步骤(5)中的具体的烧结制度如下：
(51)预热阶段，自室温以4℃/min的升温速率升温至300℃，保温60min；
(52)烧结阶段，以升温速率10℃/min的升温速率升温至860℃；
(53)发泡阶段，在860℃，保温20min；
(54)降温阶段，以6℃/min的降温速率，降温至600℃，保温40min；
(55)自然冷却阶段，随炉冷却至室温，即得到玄武岩纤维增强泡沫玻璃。
进一步，玄武岩纤维的单丝直径为7～13μm，玄武岩纤维的单丝长度为5～25mm。
更进一步地，玄武岩纤维的弹性模量为95～115GPa，玄武岩纤维的抗拉强度为3300～4500MPa，玄武岩纤维的断裂伸长率为2.4～3.0％，密度为2.6～2.8g·cm-3，热传导系数为0.031～0.038W/(m·K)。
具体实施例3
一种玄武岩纤维增强泡沫玻璃的制备方法，包括以下步骤：
(1)过筛
将玻璃粉、粉煤灰分别过200目筛后备用；
(2)配料
按质量分别称取75质量份步骤(1)得到的玻璃粉、25质量份步骤(1)得到的粉煤灰、0.5质量份的玄武岩纤维、4质量份碳酸钠，2质量份的磷酸三钠、2质量份硼砂和32质量份的水，混合均匀后制得配合料；
(3)装料
将步骤(2)得到的配合料放入耐高温的模具中，然后再在振动台上震动8秒；
(4)干燥
将震动后的模具放入烘箱，在100℃干燥1小时后制得坯体；
(5)烧结
对步骤(4)得到的坯体在850℃进行烧制，得到玄武岩纤维增强泡沫玻璃。
进一步地，步骤(5)中的具体的烧结制度如下：
(51)预热阶段，自室温以4℃/min的升温速率升温至300℃，保温60min；
(52)烧结阶段，以升温速率8～10℃/min的升温速率升温至850℃；
(53)发泡阶段，在850℃，保温20～30min；
(54)降温阶段，以5.5℃/min的降温速率，降温至600℃，保温40min；
(55)自然冷却阶段，随炉冷却至室温，即得到玄武岩纤维增强泡沫玻璃。
进一步，玄武岩纤维的单丝直径为7～13μm，玄武岩纤维的单丝长度为5～25mm。
更进一步地，玄武岩纤维的弹性模量为95～115GPa，玄武岩纤维的抗拉强度为3300～4500MPa，玄武岩纤维的断裂伸长率为2.4～3.0％，密度为2.6～2.8g·cm-3，热传导系数为0.031～0.038W/(m·K)。
上面对本发明的实施方式做了详细说明。但是本发明并不限于上述实施方式，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。