空心玻璃微珠轻质高强材料的制备与性能研究

摘要

本文采用空心玻璃微珠为主体材料,在尽量不破坏微珠的情况下,制备微珠与微珠直接相连的隔热保温材料。充分利用空气导热率低的优势,同时满足质量轻,保温性能优越的特点,研制轻质高强的隔热保温材料。
　　由于市售的微珠表面都经过了疏水处理,普通的水基氧化物溶液很难润湿微珠表面,本文采用两种方法进行探索试验,一种是采用溶胶-凝胶法制备乙醇-水基的B2O3-SiO2和P2O5-SiO2溶胶,溶胶润湿微珠,并粘结微珠。研究了烧结温度,溶胶的硼硅比和水硅比对试样性能的影响;另一种是采用氢氟酸腐蚀,高温煅烧或丙烯酸接枝对微珠表面进行亲水性改性,无机磷酸铬铝粘结剂将其粘结。尝试了不同的表面改性方法,研究磷酸铬铝浓度,烧结温度对试样性能的影响。
　　试验结果表明,采用硼硅溶胶和磷硅溶胶结合微珠制备的试样,表观密度小于0.48g/cm3,抗压强度最高达到14.9MPa。由于硼硅玻璃的熔点比较低,所以该溶胶结合微珠试样的致密化过程为液相反应烧结过程。综合性能最好的试样为硼硅摩尔比1.08,750°C烧结的H试样,收缩率为3.73％,表观密度为0.43g/cm3,显气孔率为41%,抗压强度为10MPa,导热系数为0.1W/m·K。而磷硅溶胶结合微珠的试样,致密化过程主要靠固相反应。温度升高,固相反应加快,试样的收缩率增加,致密化程度提高,表观密度增加。显气孔率受致密化程度以及微珠本身性能的影响,同时,致密化程度和显气孔率对试样的抗压强度作用明显。
　　氢氟酸腐蚀改性得到的微珠亲水性最好,制得试样的表观密度为0.4~0.5g/cm3,显气孔率为30~40%,抗压强度最高达到13MPa。

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第一章 绪论

1.1保温材料的研究现状

1.2空心玻璃微珠

1.3低熔点硼硅酸盐玻璃

1.4低熔点磷酸盐玻璃

1.5空心玻璃微珠表面改性的概述

1.6磷酸铬铝粘结剂

1.7研究内容及选题意义

第二章 试验与测试

2.1实验原料和仪器

2.2试样的制备

2.3测试表征

第三章 试验结果与讨论

3.1空心玻璃微珠的性能分析

3.2溶胶的性能研究

3.3硅溶胶结合微珠制备轻质高强材料

3.4硼硅溶胶结合微珠制备轻质高强材料

3.5磷硅溶胶结合微珠制备轻质高强材料

3.6磷酸铬铝结合表面改性的微珠制备轻质高强材料

第四章 结论

参考文献

致谢