廢玻璃化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，很難通過自然循環(huán)和簡單的物理化學(xué)方法分解和處理，因此，廢玻璃處理不當(dāng)既會(huì)造成環(huán)境污染，又會(huì)浪費(fèi)大量資源。泡沫玻璃是一種以玻璃細(xì)粉為基體，通過加入一定比例的發(fā)泡劑、改性劑和促進(jìn)劑等添加劑，在經(jīng)過預(yù)熱、高溫熔融、起泡、析出、退火等工藝過程之后而制成的一種無機(jī)非金屬玻璃材料。它的表面往往分布著大量直徑為0.5～3.5 mm 的均勻氣孔。從用途上可以分成吸聲泡沫玻璃和絕熱泡沫玻璃等。制備泡沫玻璃所需的碎玻璃的來源比較廣泛，主要包括玻璃殘次品、工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的邊角料、玻璃殘?jiān)约吧罾械牟ＡU棄物。泡沫玻璃的生產(chǎn)不僅能滿足社會(huì)對(duì)玻璃的特定功能的需求，還能解決生活垃圾中碎玻璃處理的難題，具有顯著的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)雙重效益。因此，對(duì)泡沫玻璃的研究和開發(fā)就顯得十分必要。

  本文旨在設(shè)計(jì)出一條利用廢玻璃制備泡沫玻璃的工藝路線，并制備出多孔泡沫玻璃，對(duì)其隔熱性能、抗壓強(qiáng)度、顯氣孔率、泡孔直徑和發(fā)泡效果等進(jìn)行檢測，比較后確定相關(guān)的工藝參數(shù)，為廢玻璃的資源化利用提供一個(gè)行之有效的方法。

實(shí)驗(yàn)

試劑與儀器

  以生活垃圾中回收的廢玻璃殘?jiān)鼮槠鹗荚?、以碳酸鈣（天津市福晨化學(xué)試劑廠）作為發(fā)泡劑、以磷酸鈉（天津市福晨化學(xué)試劑廠）作為穩(wěn)泡劑、以硼酸（天津市福晨化學(xué)試劑廠）作為助溶劑，其他試劑均為國產(chǎn)分析純。

SB 手扳式制樣機(jī)（湘潭湘儀儀器有限公司），KSL-1700X-A2 箱式爐（合肥科晶材料技術(shù)有限公司），KM 快速研磨機(jī)（湘潭湘儀儀器有限公司），8411 電動(dòng)震篩機(jī)（湘潭湘儀儀器有限公司）。

泡沫玻璃的制備

原料處理：將廢玻璃用球磨機(jī)粉碎成玻璃粉末（150～200 目）。之后與發(fā)泡劑以及輔助添加劑按一定比例混合球磨，置入模具模壓成型。

退火處理：將混合均勻的配合料放入箱式馬弗爐內(nèi)按照一定的溫度進(jìn)行預(yù)熱、燒結(jié)、發(fā)泡、退火。

產(chǎn)品成型：待溫度冷卻至常溫時(shí)即可得到成型的泡沫玻璃。

產(chǎn)品性能測試方法

  按照 JC/f 647-2005《泡沫玻璃絕熱制品》的規(guī)定進(jìn)行泡沫玻璃的性能測試；用SK-DR300A+型導(dǎo)熱儀測定試樣的導(dǎo)熱性能；用CMT5105 型萬能試驗(yàn)機(jī)測定泡沫玻璃的常溫抗壓強(qiáng)度，將同一樣品，取3 份分別測量然后求平均值；通過觀察考察泡沫玻璃發(fā)泡效果；通過選取每個(gè)樣品中最大的3 個(gè)泡孔進(jìn)行直徑測量來研究發(fā)泡溫度對(duì)泡孔直徑的影響；按照《陶瓷坯體顯氣孔率、體積密度測試方法》（QB/T 1642-2012）來測定泡沫玻璃的顯氣孔率。

結(jié)果與討論

發(fā)泡劑摻量對(duì)泡沫玻璃導(dǎo)熱系數(shù)和抗壓性能的影響

  在 800℃的發(fā)泡溫度條件下，研究發(fā)泡劑碳酸鈣的摻量對(duì)泡沫玻璃導(dǎo)熱系數(shù)和抗壓強(qiáng)度的影響.隨著碳酸鈣摻量的增加，泡沫玻璃的導(dǎo)熱系數(shù)逐漸減小，抗壓強(qiáng)度也逐漸減小。摻量為0.5%時(shí)，泡沫玻璃導(dǎo)熱系數(shù)和抗壓強(qiáng)度最大，分別為0.084 9 W/（m·K）和3.19 MPa；當(dāng)摻

量為4.5%時(shí)，泡沫玻璃導(dǎo)熱系數(shù)和抗壓強(qiáng)度最小，分別為0.064 8 W/（m·K）和1.81 MPa。說明在相同發(fā)泡溫度條件下，隨著發(fā)泡劑摻量的增加，泡沫玻璃的隔熱效果逐漸增加，強(qiáng)度逐漸減小。這是由于發(fā)泡溫度相同時(shí)，隨著發(fā)泡劑含量的升高，氣孔數(shù)量增多，泡沫玻璃的孔壁變薄，泡沫玻璃的抗壓強(qiáng)度減小。

發(fā)泡劑摻量對(duì)泡沫玻璃泡孔直徑和氣孔率的影響

  在 800℃的發(fā)泡溫度條件下，研究發(fā)泡劑碳酸鈣摻量對(duì)泡沫玻璃的泡孔直徑和氣孔率的影響曲線，。，發(fā)泡溫度相同時(shí)，隨著碳酸鈣摻量的增加，泡沫玻璃的泡孔直徑逐漸增

大，氣孔率也逐漸增大。其原因是隨著發(fā)泡劑含量的增加，分解產(chǎn)生的CO2 氣體量逐漸增多，氣孔內(nèi)氣壓逐漸增大，原料混合物內(nèi)各氣孔膨脹長大的趨勢逐漸增大，微氣孔逐漸結(jié)合為大氣孔的趨勢增大，導(dǎo)致泡孔直徑不斷地增大，氣孔率也不斷增大。

發(fā)泡劑摻量對(duì)泡沫玻璃發(fā)泡效果的影響在相同發(fā)泡溫度（800℃）下，不同發(fā)泡劑摻量的發(fā)泡效果如圖3 所示。隨著發(fā)泡劑摻量的增加，泡沫玻璃的孔隙逐漸明顯，孔直徑逐漸變大且趨于均勻，發(fā)泡效果越來越好。原因是隨著發(fā)泡劑含量的增加，分解產(chǎn)生的CO2 氣體量逐漸增多，導(dǎo)致泡孔直徑不斷地增大，氣孔數(shù)量也增多且趨于均勻發(fā)泡溫度對(duì)泡孔直徑和顯氣孔率的影響在 4.0%的碳酸鈣摻量下，發(fā)泡溫度對(duì)泡孔直徑和顯氣孔率的影響.隨著發(fā)泡溫度的升高，泡沫玻璃表面的泡孔直徑先逐漸升高，在800℃時(shí)，其泡孔直徑最大，達(dá)到3.6 mm，然后隨著發(fā)泡溫度的繼續(xù)升高，產(chǎn)品的泡孔直徑隨之下降。這是因?yàn)殡S著發(fā)泡溫度的升高，原料混合物的粘度會(huì)逐漸減小，發(fā)泡劑產(chǎn)生的氣體被包覆在原料混合物內(nèi)受熱容易膨脹，產(chǎn)生的氣泡逐漸變大，從而泡孔直徑也就逐漸增大。但是當(dāng)溫度達(dá)到一定值時(shí)，液相粘度過低，反應(yīng)產(chǎn)生的氣體壓力過高反應(yīng)十分劇烈，容易沖破原料混合物的包覆而匯集成大氣泡形成過多的通孔和大孔。隨著發(fā)泡溫度的升高，顯氣孔率隨之先增大后減小?？梢钥闯?，發(fā)泡劑含量4.0%時(shí)，發(fā)泡溫度在800℃之間顯氣孔率出現(xiàn)最大值，之后逐漸減小。這是由于溫度高導(dǎo)致表面開孔在熔融玻璃的表面張力作用下的收縮，甚至消失。

 發(fā)泡溫度對(duì)抗壓強(qiáng)度和導(dǎo)熱系數(shù)的影響

  在 4.0%的碳酸鈣摻量下，發(fā)泡溫度對(duì)泡沫玻璃導(dǎo)熱系數(shù)和抗壓強(qiáng)度的影響。隨著發(fā)泡溫度的升高，泡沫玻璃的導(dǎo)熱系數(shù)先逐漸減小，到800℃達(dá)到最小值0.066 W/（m·K），然后隨著溫度的繼續(xù)升高，其導(dǎo)熱系數(shù)迅速增加，即在相同發(fā)泡劑摻量條件下，泡沫玻璃的隔熱性能隨溫度的升高先增強(qiáng)后減弱，這是因?yàn)殡S著溫度的升高，氣孔率先上升后下降，使得泡沫玻璃的隔熱性能先上升后下降；隨著發(fā)泡溫度的升高，抗壓強(qiáng)度整體呈下降趨勢，這是因?yàn)殡S著發(fā)泡溫度升高，泡沫玻璃孔徑變大，

孔壁變薄，導(dǎo)致泡沫玻璃抗壓強(qiáng)度減小，但燒結(jié)溫度過高，會(huì)導(dǎo)致原料混合物粘度過低，試樣中形成過多的大孔和通孔，其抗壓強(qiáng)度隨之急劇下降。

結(jié)論

1）以生活垃圾中回收的廢玻璃殘?jiān)鼮樵?、以碳酸鈣作為發(fā)泡劑，加入適量的磷酸鈉作為穩(wěn)泡劑、硼酸作為助溶劑，經(jīng)過預(yù)熱、燒結(jié)、發(fā)泡、穩(wěn)泡和退火等過程可以合成制備出性能穩(wěn)定、孔徑均勻、成份均質(zhì)的多孔泡沫玻璃。

2）在相同發(fā)泡溫度條件下，隨著發(fā)泡劑碳酸鈣摻量的增加，泡沫玻璃的導(dǎo)熱系數(shù)逐漸減小，隔熱效果逐漸增加；抗壓強(qiáng)度逐漸減小；泡沫玻璃的泡孔直徑逐漸增大，氣孔率也逐漸增大；泡沫玻璃的孔隙逐漸明顯，孔直徑逐漸變大且趨于均勻，發(fā)泡效果越來越好。

3）在相同發(fā)泡劑摻量條件下，隨著發(fā)泡溫度的升高，泡沫玻璃表面的氣孔泡孔直徑先升高后下降，顯氣孔率隨之先增大后減小，泡沫玻璃的隔熱性能隨溫度的升高先增強(qiáng)后減弱，抗壓強(qiáng)度整體呈下降趨勢。