CN105585250A

CN105585250A - 利用废平板显示器面板玻璃生产发泡保温材料的方法

Info

Publication number: CN105585250A
Application number: CN201410631880.2A
Authority: CN
Inventors: 佘玲玲; 郭玉文; 阮久莉; 乔琦
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-11-12
Filing date: 2014-11-12
Publication date: 2016-05-18

Abstract

利用废平板显示器面板玻璃生产发泡保温材料的方法，包括：将废平板显示器面板玻璃破碎、球磨至120~150目；将玻璃面板粉升温使玻璃中的偏光片分解；将去除偏光片的玻璃面板粉、发泡剂、磷酸三钠、氧化锑、助熔剂混合放入球磨坛中研磨，混合均匀即得到配合料，玻璃面板粉、磷酸三钠、氧化锑分别占配合料总重量的80%~94%、1%~3%、1%~3%；将配合料放入100℃烘箱中烘干，以10℃/min的升温速率加热至烧结温度950℃~1050℃保温10~30min，以15~20℃/min的冷却速度冷却至750~830℃，并保持35min，以5℃/min的速率缓慢降温至室温，即可得到发泡保温材料。本发明进一步提高了废平板显示器面板玻璃制备发泡保温材料技术水平，制备的硼硅酸盐泡沫玻璃具有轻质、气孔均匀、化学稳定性强、机械强度高和导热系数低的特点。

Description

利用废平板显示器面板玻璃生产发泡保温材料的方法

技术领域

本发明涉及电子废弃物回收利用，具体为一种废平板显示器面板玻璃生产发泡保温材料的方法。

背景技术

液晶显示器已成为当今世界绝对主流的显示载体。据行业数据统计，2006年液晶电视的市场销售规模将达366万台，与2005年市场规模126万台液晶电视市场销量相比，增幅达199%；而对于中国PC市场方面，2009年笔记本电脑市场销量将达到1528万台，台式机销量达2480万台。一般来说，电脑液晶显示器的寿命约3~5a，液晶电视使用寿命为8~10a，这意味着液晶显示器的报废高峰期即将来临，废液晶显示器也逐渐成为电子废弃物的重要组成部分。

面板是液晶显示器的核心组件，占其成本的80%左右，由玻璃基板、偏光片等组成，其中蕴含稀有金属铟。目前，有关废TFT-LCD面板铟再生回收方面报道较多，涉及铟的浸提、分离、再生等环节。作为面板主体材料的玻璃基板，尽管其数量巨大，但与其潜在价值相比，所受到的关注度远远不够。迄今为止，国内外所报导的液晶显示器玻璃大多作为水泥或混凝土掺料，这种资源化方法的废液晶玻璃利用率不高（<50%），制品附加值低。

中国专利CN101298369A公开在1150~1250℃生产得到泡沫玻璃制品，其密度小于1.2g/cm³体积吸收率小于20%，抗折强度可达2.0MPa。该制备过程过高的烧结温度会提高生产成本，泡沫玻璃制品的吸水率偏高、密度偏大，较难符合轻质保温材料的要求。其将废TFT-LCD玻璃破碎至43μm（325目）以下，可烧制性能优异的泡沫玻璃制品。但是废液晶玻璃为硼硅铝玻璃，机械强度高，破碎至43μm以下需要耗费大量能量和时间，生产成本较高。

发明内容

本发明旨在克服上述技术缺陷，提供一种利用废平板显示器面板玻璃生产发泡保温材料的方法，得到多闭孔、体积密度小、机械强度高和导热系数低的发泡保温材料。

本方法是通过以下方案实现的：

利用废平板显示器面板玻璃生产发泡保温材料的方法，包括以下几个步骤：

A、将废平板显示器面板玻璃破碎、球磨至120~150目得到玻璃面板粉，所述废平板显示器面板玻璃带有偏光片；

B、将步骤A所得的玻璃面板粉升温至260℃并保持15min，使玻璃中的偏光片分解，得到去除偏光片的玻璃面板粉；

C、将步骤B所得的去除偏光片的玻璃面板粉、发泡剂、磷酸三钠、氧化锑、助熔剂混合放入球磨坛中研磨10~15min，混合均匀，即得到配合料，所述去除偏光片的玻璃面板粉、磷酸三钠、氧化锑分别占所述配合料总重量的80%~94%、1%~3%、1%~3%；

D、将步骤C所得配合料放入100℃烘箱中烘干，以10℃/min的升温速率加热至烧结温度950~1050℃保温10~30min，以15~20℃/min的冷却速度冷却至750~830℃，并保持35min，以5℃/min的速率缓慢降温至室温，即可得到发泡保温材料。

进一步的，步骤C中所述发泡剂为炭黑，炭黑占所述去除偏光片的玻璃面板粉添加量的0.5%~1%。

进一步的，步骤C中所述发泡剂为碳化硅，碳化硅占所述去除偏光片的玻璃面板粉添加量的1%~3%。

进一步的，步骤C中所述助熔剂为氟化钙，氟化钙占所述配合料总重量的6%~8%。

进一步的，步骤C中所述助熔剂为碳酸钠，碳酸钠占所述配合料总重量的8%~12%。

进一步的，步骤C中所述助熔剂为六氟硅酸钠，六氟硅酸钠占所述配合料总重量的6%~10%。

进一步的，步骤C中氧化锑研磨前的粒度在140~200目。

进一步的，步骤C中碳化硅研磨前的粒度在140~200目。

有益效果：

1）本发明进一步提高了废平板显示器面板玻璃制备发泡保温材料技术水平，制备的硼硅酸盐泡沫玻璃具有低于200kg/m³（0.2g/cm³）的密度；

2）在降低硼硅酸盐泡沫玻璃密度的同时，保证产品具有气孔均匀、化学稳定性强、机械强度高和导热系数低的特点；

3）在制作过程中对废平板显示器面板玻璃球磨技术要求降低，降低制作成本；

4）降低了烧结温度，减少了耗能；

5）可广泛应用于烟道、炉窑和冷库的保温工程，以及各种气、液、油输送管道的隔热、防水、防火工程，中温/低温管道和设备，热油、沥青储槽，液体热交换***，硫磺处理***，地下蒸汽和冷却水管道，碳氢化合物生产***，冷冻、热水供应管线，近海石油平台，地面蒸汽管，纸浆、造纸厂和水处理厂，循环和双温***，加热管道和设备等。

具体实施方式：

实施例1

C、将步骤B所得的去除偏光片的玻璃面板粉、发泡剂、磷酸三钠、氧化锑（140~200目）、助熔剂混合放入球磨坛中研磨10~15min，混合均匀，即得到配合料，所述去除偏光片的玻璃面板粉、磷酸三钠、氧化锑分别占所述配合料总重量的80%~94%、1%~3%、1%~3%；

D、将步骤C所得配合料放入100℃烘箱中烘干，然后装入刷好脱模剂（高岭土）的容器中，放入箱式电炉，以10℃/min的升温速率加热至结烧温度950℃~1050℃保温10~30min，以15~20℃/min的冷却速度冷却至750~830℃，并保持35min，以5℃min的速率缓慢降温至室温，即可得到发泡保温材料。

本发泡保温材料的性能参数为：表观密度＜200kg/m³，平均泡径为1~2mm，体积吸水率≤0.3%，抗折强度为1.0MPa左右，导热系数在25℃时为0.054~0.065W/（m·K）。

本发明要求平板显示器面板玻璃的最佳粒径范围为120~150目。颗粒太粗（如100目），显著影响泡沫玻璃烧结温度，不利于得到低密度的泡沫玻璃制品，无法达到保温材料的轻质要求；颗粒太细（如325目），研磨需要耗费大量能量和时间，本发明在研究过程中发现平板显示器面板玻璃的最佳粒径范围为120~150目在本实验条件下已能够满足产品需要，太细的颗粒对产品性能改变不显著且制作成本过高，因此选择合适的面板玻璃粒径很有必要。

本发明中的主要原料为废平板显示器面板玻璃，属于铝硼硅酸盐玻璃，软化点较普通玻璃高。考虑到废面板玻璃带有偏光片，高温下可能燃烧生成其他气体而影响泡沫玻璃的发泡，因此对带有偏光片的玻璃粉进行预处理，在一定温度下保持一定时间从而去掉偏光片。

稳泡剂磷酸三钠受热分解产生P₂O₅中的P⁵⁺是网络形成离子，可形成[PO₄]四面体，[PO₄]四面体与[SiO₄]四面体一起构成连续的网络，以提高高温下的熔体粘度，有利于泡孔的稳定性，防止高温下熔融玻璃液被发泡剂产生的气体冲破而导致部分泡孔孔径过大、泡孔结构不均匀，使得制品导热系数增大、抗压强度降低。

氧化锑具有在低温下结合氧、高温下放出氧的特点，保证发泡剂反应产生大量的二氧化碳，即反应为Sb₂O₃+O₂=Sb₂O₅

Sb₂O₅=Sb₂O₃+O₂SiC+2O₂=SiO₂+CO₂。

降温程序的作用：以15~20℃/min的冷却速度冷却至750~830℃，该阶段目的是使熔融玻璃液快速冷却，固定玻璃液发泡形成的泡孔结构，避免慢速降温带来的泡孔结构收缩和变形，并保持35min，使制品的内外温度均匀，最后以5℃/min的速率缓慢降温至室温，主要作用在于解除快速降温带来的热应力，使制品具有良好的机械性能。

实施例2

在实施例1的基础上作进一步的改进，具体改进之处为，步骤A中将带有偏光片的废平板显示器面板玻璃破碎、球磨至120目；步骤C中以炭黑作为发泡剂，氟化钙作为助熔剂，炭黑占去掉偏光片废平板显示器面板玻璃粉的0.8%，氧化锑、磷酸三钠、氟化钙各占配合料总重量的2%、2%、8%；步骤D中烧结温度为1050℃，保温25min。

产品性能参数为：密度：177kg/m³，泡径：1.5mm，体积吸水率：0.52%，抗折强度：0.77MPa，25℃导热系数为0.062W/（m·K）。

实施例3

在实施例1的基础上作进一步的改进，具体改进之处为，步骤A中将带有偏光片的废平板显示器面板玻璃破碎、球磨至150目；步骤C中以碳化硅作为发泡剂，碳酸钠作为助熔剂，碳化硅占去掉偏光片废平板显示器面板玻璃粉的2%，研磨前的粒度在140~200目；氧化锑、磷酸三钠、碳酸钠各占配合料总重量的1%、1%、8%；步骤D中烧结温度为1000℃，保温15min。

产品性能参数为：密度：193kg/m³，泡径：1.2mm，体积吸水率：0.45%，抗折强度：0.82MPa，25℃导热系数为0.059W/（m·K）。

实施例4

在实施例1的基础上作进一步的改进，具体改进之处为，步骤A中将带有偏光片的废平板显示器面板玻璃破碎、球磨至150目；步骤C中以炭黑作为发泡剂，氟化钙作为助熔剂，炭黑占去掉偏光片废平板显示器面板玻璃粉的0.5%，氧化锑、磷酸三钠、氟化钙各占配合料总重量的2%、2%、6%；步骤D中烧结温度为1000℃，保温20min。

产品性能参数为：密度：169kg/m³，泡径：1.3mm，体积吸水率：0.47%，抗折强度：0.70MPa，25℃导热系数为0.062W/（m·K）。

实施例5

在实施例1的基础上作进一步的改进，具体改进之处为，步骤A中将带有偏光片的废平板显示器面板玻璃破碎、球磨至150目；步骤C中以碳化硅作为发泡剂，六氟硅酸钠作为助熔剂，碳化硅占去掉偏光片废平板显示器面板玻璃粉的1%，氧化锑、磷酸三钠、六氟硅酸钠各占配合料总重量的2.8%、2%、6%；步骤D中烧结温度为980℃，保温20min。

密度：175kg/m³，泡径：1.4mm，体积吸水率：0.53%，抗折强度：0.75MPa，25℃导热系数为0.063W/（m·K）。

实施例6

在实施例1的基础上作进一步的改进，具体改进之处为，步骤A中将带有偏光片的废平板显示器面板玻璃破碎、球磨至140目；步骤C中以碳化硅作为发泡剂，六氟硅酸钠作为助熔剂，碳化硅占去掉偏光片废平板显示器面板玻璃粉的3%，氧化锑、磷酸三钠、六氟硅酸钠各占配合料总重量的1.5%、2%、9%；步骤D中烧结温度为960℃，保温20min。

产品性能参数为：密度：167kg/m³，泡径：1.6mm，体积吸水率：0.50%，抗折强度：0.57MPa，25℃导热系数为0.059W/（m·K）。

实施例7

在实施例1的基础上作进一步的改进，具体改进之处为，步骤A中将带有偏光片的废平板显示器面板玻璃破碎、球磨至150目；步骤C中以碳化硅作为发泡剂，碳酸钠作为助熔剂，碳化硅占去掉偏光片废平板显示器面板玻璃粉的2%，氧化锑、磷酸三钠、碳酸钠各占配合料总重量的1%、1%、10%；步骤D中烧结温度为1000℃，保温15min。

产品性能参数为：密度：185kg/m³，泡径：1.5mm，体积吸水率：0.53%，抗折强度：0.73MPa，25℃导热系数为0.065W/（m·K）。

传统炭黑发泡剂的反应温度较低，而废平板显示器面板玻璃的软化点高（超950℃），炭黑在混料未充分软化前即开始反应，产生的气体易将粉料冲出而形成不均匀结构，影响制品密度和气孔结构，因此本发明选用炭黑为发泡剂时，适量增加助熔剂的添加量，选用反应温度较高的碳化硅作为发泡剂时，助熔剂添加量可适量减少。

本发明采用助剂主要为氟化钙、碳酸钠、六氟硅酸钠和氧化锑。碳酸钠受热产生碱金属氧化物，其作为易熔玻璃成分，使得玻璃熔融温度下降，氟化钙在受热可产生具有助熔效果的F^-，而六氟硅酸钠受热可产生大量具有助熔效果的Na₂O和F^-，可提供游离氧使玻璃结构中的O/Si比值增加，发生断键，因而可以降低玻璃的黏度，使玻璃易于熔融，从而降低泡沫玻璃的烧结温度，而且六氟硅酸钠还有利于泡沫玻璃晶核的形成。

Claims

1.利用废平板显示器面板玻璃生产发泡保温材料的方法，其特征在于：包括以下步骤：

D、将步骤C所得配合料放入100℃烘箱中烘干，以10℃/min的升温速率加热至烧结温度950~1050℃保温10~30min，以15~20℃/min的冷却速率冷却至750~830℃，并保持35min，以5℃/min的速率缓慢降温至室温，即可得到发泡保温材料。

2.根据权利要求1所述的利用废平板显示器面板玻璃生产发泡保温材料的方法，其特征在于：步骤C中所述发泡剂为炭黑，炭黑占所述去除偏光片的玻璃面板粉总重量的0.5%~1%。

3.根据权利要求1所述的利用废平板显示器面板玻璃生产发泡保温材料的方法，其特征在于：步骤C中所述发泡剂为碳化硅，碳化硅占所述去除偏光片的玻璃面板粉总重量的1%~3%。

4.根据权利要求1所述的利用废平板显示器面板玻璃生产发泡保温材料的方法，其特征在于：步骤C中所述助熔剂为氟化钙，氟化钙占所述配合料总重量的6%~8%。

5.根据权利要求1所述的利用废平板显示器面板玻璃生产发泡保温材料的方法，其特征在于：步骤C中所述助熔剂为碳酸钠，碳酸钠占所述配合料总重量的8%~12%。

6.根据权利要求1所述的利用废平板显示器面板玻璃生产发泡保温材料的方法，其特征在于：步骤C中所述助熔剂为六氟硅酸钠，六氟硅酸钠占所述配合料总重量的6%~10%。

7.根据权利要求1所述的利用废平板显示器面板玻璃生产发泡保温材料的方法，其特征在于：其中步骤C中氧化锑研磨前的粒度在140~200目。

8.根据权利要求3所述的利用废平板显示器面板玻璃生产发泡保温材料的方法，其特征在于：其中步骤C中碳化硅研磨前的粒度在140~200目。