CN105819817B - 一种微波辅助发泡块状粉煤灰基绝热材料的制备方法 - Google Patents

一种微波辅助发泡块状粉煤灰基绝热材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种微波辅助发泡块状粉煤灰基绝热材料的制备方法，先将粉煤灰加入到水玻璃中，搅拌均匀，将搅拌均匀的混合浆料倒入容器中发泡，冷却，再进行煅烧，脱模，即得到粉煤灰基绝热制品。本发明的有益效果在于：1)本发明所制备的粉煤灰基发泡材料，具有相当低的导热系数(0.030～0.052W/(m·K))；2)本发明的粉煤灰基绝热材料的制备方法，原料价廉易得；3)本发明所制备的粉煤灰基发泡材料，无需压塑成型，更无需脱模剂等，显著降低了成本；4)本发明具有生产工序简单。

Description

一种微波辅助发泡块状粉煤灰基绝热材料的制备方法
技术领域
本发明属于轻质保温绝热绿色材料领域，具体涉及一种微波辅助发泡块状粉煤灰基绝热材料的制备方法。
背景技术
粉煤灰是我国当前排量较大的工业废渣之一，该种材料是由燃煤发电厂中的燃煤粉锅炉排出的。随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加。大量的粉煤灰不加处理，就会产生扬尘，污染大气，若排入水系会造成河流淤塞，而其中的有毒化学物质还会对人体和生物造成危害。对于粉煤灰而言，最好的处置方法是将其应用到建筑材料中，将污染性物质转变为节能环保型的新型建筑材料，有效减少粉煤灰对环境的污染，实现变废为宝。
目前，国内外粉煤灰综合利用途径归纳起来主要有以下几种：粉煤灰混凝土轻质隔墙板、粉煤灰混凝土空心砌块、水泥粉煤灰膨胀珍珠岩混凝土保温砌块、粉煤灰砖、粉煤灰混凝土路面砖、粉煤灰混凝土路面砖、粉煤灰陶粒及混凝土制品、粉煤灰加气混凝土等。
其中利用粉煤灰制备绝热材料的报导也很多。中国专利CN 104310946A涉及一种粉煤灰保温材料及其制备方法，主要以粉煤灰、玻璃纤维为原料，加入单硬脂酸酯、木炭、蒙脱土、松香、等经高压搅拌、并在880～910℃下烧制2～3h，即得粉煤灰保温材料。虽然该方法制备产品的导热系数较低，但是反应温度高，制备条件苛刻、能源消耗大。中国专利CN105236951A涉及一种绝热材料的制备方法，提供轻量而热导率增加得以抑制的包括多孔烧结体的绝热材料，即，维持在高温下的绝热特性，同时轻量、可提高施工时的操作性的绝热材料。在1000℃以上且1500℃以下的导热系数为0.4W/(m·K)。该方法反应温度高，制备时间长、能源消耗大。尽管抗压强度得到了很大的提高，但是导热系数大0.4W/(m·K)。中国专利CN 101905961 A涉及一种粉煤灰保温烧结材料及其生产工艺，主要由粉煤灰、固化剂、激发剂、轻集料和其他固体原料制备。原料按配比进行混合成型、烘干、烧结制得产品。使用该方法制得的产品导热系数在0.46W/(m·K)，相对较低、粉煤灰利用率达到30％～99％。总体看来，虽然上述技术实现了粉煤灰的综合利用，但所制成品性能有待提高，成品附加值低。利用粉煤灰生产的粉煤灰基绝热材料质量好，抗压强度较高，抗冻、耐火、等性能均较好。从未来建材市场看，利用粉煤灰生产新型环保建材产品由于其本身节能、轻质、保暖的特点，同时该产品能够消化大量的工业废料，减少污染，保护环境。因此，如何克服现有技术的不足并提供一种具有优异保温隔热性能，同时达到工业废弃物高掺量的绝热材料制品是本发明需要解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术而提供一种能耗小、反应迅速，通过微波反应得到块状粉煤灰基绝热材料的方法，所获得粉煤灰基绝热材料发泡效率较高、导热系数低、质轻、有一定强度且具有很好的防火性能，有效实现粉煤灰的回收和再利用，避免资源的浪费。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种微波辅助发泡粉煤灰基绝热材料的制备方法，其特征在于，先将粉煤灰加入到水玻璃中，搅拌均匀，将搅拌均匀的混合浆料倒入容器中发泡，冷却，再进行煅烧，脱模，即得到粉煤灰基绝热制品。
按上述方案，所述的发泡方式为微波辅助发泡，微波功率为200W～800W，微波时间5～10min。
按上述方案，所述的搅拌时间是5～10min，所述的冷却时间是5～15min。
按上述方案，所述的水玻璃为钠水玻璃或钾水玻璃，在混合浆料中的质量百分比为80％～92％，所述的粉煤灰在混合浆料中的质量百分含量为8％～20％。
按上述方案，所述的煅烧机制是以2～20℃/min的升温速率升至100～550℃煅烧2～6h。
本发明的有益效果在于：
1)本发明所制备的粉煤灰基发泡材料，具有相当低的导热系数(0.030～0.052W/(m·K))，其保温性能远高于其他无机保温隔热材料。所制备的粉煤灰基发泡绝热材料具有低密度、有一定强度，可加工性能好等性能；防火性能好、视密度低(50～110kg/m3)；
2)本发明的粉煤灰基绝热材料的制备方法，原料价廉易得、采用微波与煅烧结合加热的方法，大大提高了反应速率与产品的发泡效率，制备工艺简单，易于工业化，对工业废弃物的利用也达到最大化；
3)本发明所制备的粉煤灰基发泡材料，无需压塑成型，更无需脱模剂等，显著降低了成本；
4)本发明具有生产工序简单、反应条件温和、生产成本低等特点；并且不使用发泡剂，大幅减少了发泡剂逸散产生的污染，便于推广应用。所制得的制品的隔热性能优于现行的无机绝热材料，为固体废弃物粉煤灰的利用提供了一种有效方法，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
以下通过实施例来进一步描述本发明，应该理解的是，这些实施例仅用于例证的目的，绝不限制本发明的范围。
实施例1
按下述重量称取各原料：先将1.5g粉煤灰加入到35ml的钠水玻璃(其中溶质含量为17.3g)中，搅拌10min，将搅拌均匀的浆料倒入方形坩埚中，在600W功率下微波8.5min，冷却10min，再以10℃/min的升温速率升至400℃煅烧2h，脱模，即得到粉煤灰基绝热制品。
本实施例所制得粉煤灰基绝热材料制品的视密度为51.19kg/m3，导热系数为0.03048W/(m·K)，抗压强度为0.4639MPa。
对比实例1
对比实例1的具体步骤与实施例1基本相同，所不同的是，原料中不加入粉煤灰。
对比实例1制得的绝热制品煅烧后有收缩，抗压强度相对较低。制品的视密度为69.67kg/m3，导热系数为0.03451W/(m·K)，抗压强度为0.05581MPa。
对比实例2
对比实例2的具体步骤与实施例1基本相同，所不同的是，原料中加入粉煤灰的质量为0.5g。
对比实例2制得的绝热制品煅烧后有轻微收缩，抗压强度相对较低。制品的视密度为62.1kg/m3，导热系数为0.03232W/(m·K)，抗压强度为0.21784MPa。
对比实例3
对比实例3的具体步骤与实施例1基本相同，所不同的是，原料中加入粉煤灰的质量为1.0g。
对比实例3制得的粉煤灰基绝热材料制品的视密度为58.7kg/m3，导热系数为0.03169W/(m·K)，抗压强度为0.12994MPa。
对比实例4
对比实例4的具体步骤与实施例1基本相同，所不同的是，原料中加入粉煤灰的质量为2.0g。
对比实例4所制得粉煤灰基绝热材料制品的视密度为52.36kg/m3，导热系数为0.03212W/(m·K)，抗压前度为0.35806MPa。
对比实例5
对比实例5的具体步骤与实施例1基本相同，所不同的是，原料中加入粉煤灰的质量为3.0g。
对比实例5制得的粉煤灰基绝热制品虽然抗压强度较高，但是导热系数较大。制品的视密度为109.7kg/m3，导热系数为0.05281W/(m·K)，抗压强度为0.85791MPa。
实施例2
按下述重量称取各原料：先将1.5g粉煤灰加入到35ml的钾水玻璃(其中溶质含量为17.3g)中，搅拌10min，将搅拌均匀的浆料倒入方形坩埚中，在600W功率下微波8.5min，冷却10min，再以10℃/min的升温速率升至400℃煅烧2h，脱模，即得到粉煤灰基绝热制品。
本实施例所制得粉煤灰基绝热材料制品的视密度为71.3kg/m3，导热系数为0.03857W/(m·K)。
实施例3
按下述重量称取各原料：先将1.5g粉煤灰加入到35ml的钠水玻璃(其中溶质含量为17.3g)中，搅拌10min，将搅拌均匀的浆料倒入方形坩埚中，在800W功率下微波8.5min，冷却10min，再以10℃/min的升温速率升至200℃煅烧2h，脱模，即得到粉煤灰基发泡材料。
本实施例所制得粉煤灰基绝热材料制品的视密度为82.8kg/m3，导热系数为0.04529W/(m·K)。
实施例4
按下述重量称取各原料：先将1.5g粉煤灰加入到35ml的钠水玻璃(其中溶质含量为17.3g)中，搅拌10min，将搅拌均匀的浆料倒入方形坩埚中在700W功率下微波8.5min，冷却10min，再以10℃/min的升温速率升至300℃煅烧2h，脱模，脱模，即得到粉煤灰基发泡材料。
本实施例所制得粉煤灰基绝热材料制品的视密度为69.3kg/m3，导热系数为0.03752W/(m·K)。
实施例5
按下述重量称取各原料：先将1.5g粉煤灰加入到35ml的钠水玻璃(其中溶质含量为17.3g)中，搅拌10min，将搅拌均匀的浆料倒入方形坩埚中，在300W功率下微波8.5min，冷却10min，再以10℃/min的升温速率升至500℃煅烧2h，脱模，即得到粉煤灰基发泡材料。
本实施例所制得粉煤灰基绝热材料制品的视密度为85.4kg/m3，导热系数为0.04673W/(m·K)。

Claims (3)

1.一种微波辅助发泡粉煤灰基绝热材料的制备方法，其特征在于，先将粉煤灰加入到水玻璃中，搅拌均匀，将搅拌均匀的混合浆料倒入容器中发泡，冷却，再进行煅烧，脱模，即得到粉煤灰基绝热制品，所述的发泡方式为微波辅助发泡，微波功率为200W～800W，微波时间5～10min，所述的水玻璃为钠水玻璃或钾水玻璃，在混合浆料中的质量百分比为80％～92％，所述的粉煤灰在混合浆料中的质量百分含量为8％～20％。
2.根据权利要求1所述的粉煤灰基绝热材料的制备方法，其特征在于：所述的搅拌时间是5～10min，所述的冷却时间是5～15min。
3.根据权利要求1所述的粉煤灰基绝热材料的制备方法，其特征在于：所述的煅烧机制是以2～20℃/min的升温速率升至100～550℃煅烧2～6h。
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