偉晶巖多孔微晶玻璃的研制及性能研究.pdf

1、我國(guó)遼寧地區(qū)的非金屬礦資源非常豐富，如石英礦、石英砂、高嶺土、石灰?guī)r、白云巖、硅灰石、偉晶巖等，有些礦產(chǎn)已得到高效利用，但對(duì)于以前只作為石材的本溪礦產(chǎn)--偉晶巖來(lái)說，高效率的利用是亟待解決的問題。本文以偉晶巖為原料，研制SiO2-AI2O3-CaO-ZriO-R2O.多孔微晶玻璃，并將多孔微晶玻璃應(yīng)用于建筑保溫領(lǐng)域?qū)儆谛碌膰L試。
　　 在用偉晶巖制多孔微晶玻璃的過程中，首先對(duì)偉晶巖通過X光射線熒光光譜技術(shù)進(jìn)行化學(xué)成分定性、定量分

2、析，確定其主要成分為SiO2. Al2O3. Fe2O3. R2O、CaO和MgO等，從定量分析結(jié)果可見，偉晶巖中SiO2和Al2O3的總含量占總成分的90％以上，是生產(chǎn)微晶玻璃的可選材料。采用添加造孔劑法和二次燒結(jié)制多孔微晶玻璃，這是對(duì)偉晶巖利用的一個(gè)創(chuàng)新研究。實(shí)驗(yàn)過程中通過TGA/SDTA測(cè)試手段對(duì)偉晶巖玻璃、造孔劑硬脂酸和粘結(jié)劑聚乙烯醇進(jìn)行分析，確定燒結(jié)多孔微晶玻璃的熱處理制度。
　　 在研究新型微晶玻璃材料時(shí)，一個(gè)很重要

3、的問題就是控制玻璃的析晶，以期得到所需要的晶相，從而制得符合一定物理、化學(xué)及力學(xué)性能要求的材料。本文以一組偉晶巖玻璃為研究對(duì)象介紹了玻璃析晶動(dòng)力學(xué)方程以及晶化指數(shù)的求法，并利用修正的JMA公式計(jì)算了5種玻璃樣品的晶化活化能E和頻率因子γ，求出了樣品的析晶動(dòng)力學(xué)參數(shù)k(Tp)，并利用Augis-Bennett方程計(jì)算微晶玻璃的晶化指數(shù)n。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：五種樣品中SiO2與Al2O3的比例為61:6的樣品k值最大，且隨著溫度的升高，該樣品的

4、k值增加速率大于其它樣品，表明研制的5種微晶玻璃樣品中此樣品最易析晶；多孔微晶玻璃樣品均為體積晶化；其主晶相副硅灰石是具有單斜鏈狀結(jié)構(gòu)的ZM型硅灰石，通稱副硅灰石(α’-CaSiO3)，呈長(zhǎng)針狀或短柱狀。
　　 SiO2、 Al2O3、CaO是SiO2-Al2O3-CaO系統(tǒng)多孔微晶玻璃的三大主要成分，成分含量的變化直接影響著多孔微晶玻璃的性能，本文從CaO/SiO2比和Al2O3/SiO2比的角度出發(fā)，研究這兩組比例對(duì)多孔微晶

5、玻璃性能的影響，結(jié)果表明：1、隨著CaO/SiO2比例的增加副硅灰石的長(zhǎng)徑比逐漸減小了，主晶相沒有發(fā)生改變；多孔微晶玻璃的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度均是隨著CaO/SiO2比例的增加，先是增加到一定值后又呈下降趨勢(shì)；1?！?＃多孔微晶玻璃耐酸性的最大抗折損失率達(dá)到了0.30，耐堿性能的最大抗折損失率0.32。2、隨著Al2O3/SiO2比值的增加，析出晶體的數(shù)量有所減少，主晶相沒有發(fā)生變化；多孔微晶玻璃的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度均是隨著Al2O3/S

6、iO2比例的增加，呈下降趨勢(shì)；6?！?0＃多孔微晶玻璃耐酸性的最大抗折損失率達(dá)到了0.29，耐堿性能的最大抗折損失率0.30。
　　 為了研究多孔微晶玻璃的保溫性能，根據(jù)偉晶巖多孔微晶玻璃的內(nèi)部組成以及孔隙率情況，作者提出了三種熱傳導(dǎo)的理想等效物理模型，推導(dǎo)出了數(shù)學(xué)公式，驗(yàn)證了多孔微晶玻璃的導(dǎo)熱系數(shù)。結(jié)果顯示，實(shí)驗(yàn)測(cè)得的多孔微晶玻璃的導(dǎo)熱系數(shù)值與理論導(dǎo)熱系數(shù)之間具有較好的一致性。隨著孔隙率的增加，多孔微晶玻璃的導(dǎo)熱系數(shù)呈減小的趨