一种硼硅酸盐泡沫玻璃人工浮岛材料及其制备方法.pdf

摘要
申请专利号：	CN201410667324.0	申请日：	2014.11.20
公开号：	CN104445959A	公开日：	2015.03.25
当前法律状态：	撤回	有效性：	无权
法律详情：	发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):C03C 11/00申请公布日:20150325\|\|\|实质审查的生效IPC(主分类):C03C11/00申请日:20141120\|\|\|公开
IPC分类号：	C03C11/00	主分类号：	C03C11/00
申请人：	天津大学
发明人：	朱玉梅; 翟晨曦
地址：	300072天津市南开区卫津路92号
优先权：
专利代理机构：	天津市北洋有限责任专利代理事务所12201	代理人：	张宏祥
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内容摘要

本发明公开了一种硼硅酸盐泡沫玻璃人工浮岛材料，其原料组成及其质量百分比含量为SiO250％～60％、H3BO310％～20％、Na2CO315％～20％、K2CO33％～6％、Al2O32％～5％，外加发泡剂0.5％～1％、发泡促进剂1％～4％和稳泡剂4％～6％。所述的发泡剂为碳黑，发泡促进剂为硫酸钙，稳泡剂为磷酸氢二氨。实验步骤为配料，湿磨，干磨，过筛，烧制。本发明的人工浮岛材料抗压强度为2.12～4.27MPa，抗折强度为2.09～4.16MPa，密度为0.327～0.496g/cm3，可以满足人工浮岛的应用。

权利要求书

权利要求书
1.  一种硼硅酸盐泡沫玻璃人工浮岛材料，其原料组成及其质量百分比含量为SiO250％～60％、H3BO310％～20％、Na2CO315％～20％、K2CO33％～6％、Al2O32％～5％，外加发泡剂0.5％～1％、发泡促进剂1％～4％和稳泡剂4％～6％；
该硼硅酸盐泡沫玻璃人工浮岛材料的制备方法，具有如下步骤：
(1)按硼硅酸盐泡沫玻璃人工浮岛材料的原料质量百分比含量SiO250％～60％、H3BO310％～15％、Na2CO315％～18％、K2CO33％～6％、Al2O32％～5％，外加发泡剂0.5％～1％、发泡促进剂1％～4％和稳泡剂4％～6％进行配料，放入球磨罐中，按原料、氧化铝球和去离子水的质量比为1:2:1.5球磨3小时，再将浆料干燥；
(2)将步骤(1)干燥后的配合料按球和料的质量比为2:1干磨3小时；
(3)将步骤(2)干磨好的粉料过150目的标准筛；
(4)将步骤(3)过筛后的粉料放入石墨坩埚中并按如下烧成制度烧制成硼硅酸盐泡沫玻璃人工浮岛材料：
400℃以下升温速率为3℃/min；400℃保温30min；400℃到750℃升温速率为4℃/min；750℃到800℃升温速率为2℃/min；800℃保温30min；
(5)将步骤(4)烧制好的硼硅酸盐泡沫玻璃人工浮岛材料切割成标准形状。

2.  根据权利要求1所述的硼硅酸盐泡沫玻璃人工浮岛材料，其特征在于，所述的发泡剂为碳黑、碳酸钙或碳化硅中的任意一种。

3.  根据权利要求1所述的硼硅酸盐泡沫玻璃人工浮岛材料，其特征在于，所述的发泡促进剂为硫酸钙。

4.  根据权利要求1所述的硼硅酸盐泡沫玻璃人工浮岛材料，其特征在于，所述的稳泡剂为磷酸氢二铵。

5.  根据权利要求1所述的硼硅酸盐泡沫玻璃人工浮岛材料，其特征在于，所述发泡剂的粒度为100目。

6.  根据权利要求1所述的硼硅酸盐泡沫玻璃人工浮岛材料，其特征在于，所述步骤(5)切割成的规则的正方体形，其标准形状为2mm*2mm*2mm。

7.  根据权利要求1所述的硼硅酸盐泡沫玻璃人工浮岛材料，其特征在于，该泡沫玻璃的气孔率为70％～90％，抗压强度≥2.08MPa，密度≤0.5g/cm3。

说明书

说明书一种硼硅酸盐泡沫玻璃人工浮岛材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种无机非金属材料，具体涉及一种应用于人工浮岛的硼硅酸盐泡沫玻璃及其成分组成。
背景技术
人工浮岛(或称生态浮岛)是一种生长有水生植物或陆生植物的漂浮结构。早在20世纪50年代，人工浮岛技术就被用来为鱼类提供产卵礁石。近年来世界上已有许多湖泊、池塘和河流采用了这一技术，中国也已有许多人工浮岛的工程实例，如北京罗道庄河、杭州南应加河、无锡五里湖和北京什刹海等，均获得很好地应用效果，而且获得了一些自主知识产权。但有关人工浮岛对的研究仍相对较少，且缺少系统研究。目前所用的无机载体材料大部分为竹子、泡沫、木头、废旧轮胎、PVC管等，这些载体大部分是高分子材料或天然的植物根茎。然而水生植物的过度繁殖使得收获和处理过程相当不易，高分子材料也会造成白色污染，因此本发明制备了一种硼硅酸盐泡沫玻璃无机载体。
泡沫玻璃是一种内部充满无数微小的连通或封闭气孔的玻璃材料。这种材料具有密度低、强度高、导热系数小等物理性能；另外，化学稳定性好，能耐除氢氟酸以外的几乎所有酸的化学侵蚀；除此之外，抗氧化、风化，对其它物品无腐蚀作用，无毒、无放射性等，即使长期受紫外线或热辐射也不会发生老化，因此，其结构和功能特性越来越受到人们的重视。目前国内泡沫玻璃主要用于管道、容器、墙体等的保温、过滤材料、催化剂载体，隔音系统等。在化工、石化、冷藏、制药、仓储、建筑、环保等领域作为保温、保冷、吸声的首选工程材料。尤其在工业与建筑领域中，大量用作隔热材料；从烟囱内衬到乙烯生产装置，液化燃气储罐；从高温到超低温；此外还用作建筑物围护结构的保温和冷库及空调的保冷材料；大型工程上，可用于露天和埋设在地下。但是在文献中没有报道过将硼硅酸盐泡沫玻璃应用于浮体中，本发明通过调整硼硅酸盐泡沫玻璃的成分组成和烧成制度，使其具有一定小的密度和足够的强度，能够作为浮体材料应用。
发明内容
本发明的目的，是将硼硅酸盐泡沫玻璃应用于人工浮岛的浮体中，提供一种密度低，抗压强度高，无毒、无放射性、生产成本低的硼硅酸盐泡沫玻璃无机浮体材料。
本发明通过如下技术方案予以实现。
一种硼硅酸盐泡沫玻璃人工浮岛材料，其原料组成及其质量百分比含量为SiO250％～60％、H3BO310％～20％、Na2CO315％～20％、K2CO33％～6％、Al2O32％～5％，外加发泡剂0.5％～1％、发泡促进剂1％～4％和稳泡剂4％～6％；
该硼硅酸盐泡沫玻璃人工浮岛材料的制备方法，具有如下步骤：
(1)按硼硅酸盐泡沫玻璃人工浮岛材料的原料质量百分比含量SiO250％～60％、H3BO310％～15％、Na2CO315％～18％、K2CO33％～6％、Al2O32％～5％，外加发泡剂0.5％～1％、发泡促进剂1％～4％和稳泡剂4％～6％进行配料，放入球磨罐中，按原料、氧化铝球和去离子水的质量比为1:2:1.5球磨3小时，再将浆料干燥；
(2)将步骤(1)干燥后的配合料按球和料的质量比为2:1干磨3小时；
(3)将步骤(2)干磨好的粉料过150目的标准筛；
(4)将步骤(3)过筛后的粉料放入石墨坩埚中并按如下烧成制度烧制成硼硅酸盐泡沫玻璃人工浮岛材料：
400℃以下升温速率为3℃/min；400℃保温30min；400℃到750℃升温速率为4℃/min；750℃到800℃升温速率为2℃/min；800℃保温30min；
(5)将步骤(4)烧制好的硼硅酸盐泡沫玻璃人工浮岛材料切割成标准形状。
所述的发泡剂为碳黑、碳酸钙或碳化硅中的任意一种。
所述的发泡促进剂为硫酸钙。
所述的稳泡剂为磷酸氢二铵。
所述发泡剂的粒度为100目。
所述步骤(5)切割成的标准形状为2mm*2mm*2mm。
该泡沫玻璃的气孔率为70％～90％，抗压强度≥2.08MPa，密度≤0.5g/cm3。
本发明采用粉末熔烧法制备的硼硅酸盐泡沫玻璃，工艺简单，成本较低，通过调整硼硅酸盐泡沫玻璃的组成和烧成制度，使其具有一定小的密度和足够的强度；本发明的抗压强度为2.12～4.27MPa，抗折强度为2.09～4.16MPa，密度为0.327～0.496g/cm3，气孔率为70％～90％，是一种性能优良的适用于人工浮岛的硼硅酸盐泡沫玻璃的无机载体。
具体实施方式
本发明所用原料均为分析纯原料，下面结合具体实施案例对本发明做进一步描述。
(1)按硼硅酸盐泡沫玻璃人工浮岛材料的原料组成及其质量百分比含量SiO250％～60％、H3BO310％～15％、Na2CO315％～18％、K2CO33％～6％、Al2O32％～5％，外加发泡剂0.5％～1％、发泡促进剂1％～4％和稳泡剂4％～6％进行配料，放入球磨罐中，按原料、氧化铝球和去离子水的质量比为1:2:1.5球磨3小时，再将浆料干燥。
所述的发泡剂为碳黑、碳酸钙或碳化硅中的任意一种，粒度为100目，所述的发泡促进剂为硫酸钙，所述的稳泡剂为磷酸氢二铵。
具体实施例的原料配比详见表1。
表1

(2)将步骤(1)干燥后的配合料按球和料的质量比为2:1干磨3小时；
(3)将步骤(2)干磨后的粉料过150目的标准筛；
(4)将步骤(3)过筛后的粉料放入石墨坩埚中并按如下烧成制度烧制成硼硅酸盐泡沫玻璃人工浮岛材料：
400℃以下升温速率为3℃/min；400℃保温30min；400℃到750℃升温速率为4℃/min；750℃到800℃升温速率为2℃/min；800℃保温30min。
(5)将步骤(4)烧制好的硼硅酸盐泡沫玻璃人工浮岛材料切割成规则的正方体形，其标准形状为2mm*2mm*2mm。
最后，将所得制品进行性能测试，具体测试结果详见表2。
表2

上述硼硅酸盐泡沫玻璃经检验后，符合应用于人工浮岛的技术要求，是一种性能优良的无机载体。
本发明所列举的各种原料都能实现本发明，以上各种原料的上、下限取值、区间值也都能实现本发明，不再一一举例说明。
以上是对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201410667324.0 (22)申请日 2014.11.20 C03C 11/00(2006.01) (71)申请人天津大学地址 300072 天津市南开区卫津路 92 号 (72)发明人朱玉梅翟晨曦 (74)专利代理机构天津市北洋有限责任专利代理事务所 12201 代理人张宏祥 (54) 发明名称一种硼硅酸盐泡沫玻璃人工浮岛材料及其制备方法 (57) 摘要本发明公开了一种硼硅酸盐泡沫玻璃人工浮岛材料，其原料组成及其质量百分比含量为 SiO250 60、 H3BO310 20、 Na2CO315 20、 K2。

2、CO33 6、 Al2O32 5，外加发泡剂 0.5 1、发泡促进剂 1 4和稳泡剂 4 6。所述的发泡剂为碳黑，发泡促进剂为硫酸钙，稳泡剂为磷酸氢二氨。实验步骤为配料，湿磨，干磨，过筛，烧制。本发明的人工浮岛材料抗压强度为 2.12 4.27MPa，抗折强度为 2.09 4.16MPa，密度为 0.327 0.496g/cm3，可以满足人工浮岛的应用。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请权利要求书1页说明书3页 (10)申请公布号 CN 104445959 A (43)申请公布日 2015.03.25 CN 1。

3、04445959 A 1/1 页 2 1.一种硼硅酸盐泡沫玻璃人工浮岛材料，其原料组成及其质量百分比含量为 SiO250 60、 H3BO310 20、 Na2CO315 20、 K2CO33 6、 Al2O32 5，外加发泡剂 0.5 1、发泡促进剂 1 4和稳泡剂 4 6 ；该硼硅酸盐泡沫玻璃人工浮岛材料的制备方法，具有如下步骤： (1) 按硼硅酸盐泡沫玻璃人工浮岛材料的原料质量百分比含量 SiO250 60、 H3BO310 15、 Na2CO315 18、 K2CO33 6、 Al2O32 5，外加发泡剂 0.5 1、发泡促进剂 1 4和稳泡剂 4 6进行配料，放入。

4、球磨罐中，按原料、氧化铝球和去离子水的质量比为 1:2:1.5 球磨 3 小时，再将浆料干燥； (2) 将步骤 (1) 干燥后的配合料按球和料的质量比为 2:1 干磨 3 小时； (3) 将步骤 (2) 干磨好的粉料过 150 目的标准筛； (4) 将步骤 (3) 过筛后的粉料放入石墨坩埚中并按如下烧成制度烧制成硼硅酸盐泡沫玻璃人工浮岛材料： 400以下升温速率为 3 /min ； 400保温 30min ； 400到 750升温速率为 4 / min ； 750到 800升温速率为 2 /min ； 800保温 30min ； (5) 将步骤 (4) 烧制好的硼硅酸盐泡沫玻。

5、璃人工浮岛材料切割成标准形状。 2.根据权利要求 1 所述的硼硅酸盐泡沫玻璃人工浮岛材料，其特征在于，所述的发泡剂为碳黑、碳酸钙或碳化硅中的任意一种。 3.根据权利要求 1 所述的硼硅酸盐泡沫玻璃人工浮岛材料，其特征在于，所述的发泡促进剂为硫酸钙。 4.根据权利要求 1 所述的硼硅酸盐泡沫玻璃人工浮岛材料，其特征在于，所述的稳泡剂为磷酸氢二铵。 5.根据权利要求 1 所述的硼硅酸盐泡沫玻璃人工浮岛材料，其特征在于，所述发泡剂的粒度为 100 目。 6.根据权利要求1所述的硼硅酸盐泡沫玻璃人工浮岛材料，其特征在于，所述步骤(5) 切割成的规则的正方体形，其标准形状。

6、为 2mm*2mm*2mm。 7.根据权利要求 1 所述的硼硅酸盐泡沫玻璃人工浮岛材料，其特征在于，该泡沫玻璃的气孔率为 70 90，抗压强度 2.08MPa，密度 0.5g/cm3。权利要求书 CN 104445959 A 2 1/3 页 3 一种硼硅酸盐泡沫玻璃人工浮岛材料及其制备方法技术领域 0001 本发明涉及一种无机非金属材料，具体涉及一种应用于人工浮岛的硼硅酸盐泡沫玻璃及其成分组成。背景技术 0002 人工浮岛 ( 或称生态浮岛 ) 是一种生长有水生植物或陆生植物的漂浮结构。早在 20 世纪 50 年代，人工浮岛技术就被用来为鱼类提供产卵礁石。近年来世。

7、界上已有许多湖泊、池塘和河流采用了这一技术，中国也已有许多人工浮岛的工程实例，如北京罗道庄河、杭州南应加河、无锡五里湖和北京什刹海等，均获得很好地应用效果，而且获得了一些自主知识产权。但有关人工浮岛对的研究仍相对较少，且缺少系统研究。目前所用的无机载体材料大部分为竹子、泡沫、木头、废旧轮胎、 PVC 管等，这些载体大部分是高分子材料或天然的植物根茎。然而水生植物的过度繁殖使得收获和处理过程相当不易，高分子材料也会造成白色污染，因此本发明制备了一种硼硅酸盐泡沫玻璃无机载体。 0003 泡沫玻璃是一种内部充满无数微小的连通或封闭气孔的玻璃材料。这种材料具有密。

8、度低、强度高、导热系数小等物理性能；另外，化学稳定性好，能耐除氢氟酸以外的几乎所有酸的化学侵蚀；除此之外，抗氧化、风化，对其它物品无腐蚀作用，无毒、无放射性等，即使长期受紫外线或热辐射也不会发生老化，因此，其结构和功能特性越来越受到人们的重视。目前国内泡沫玻璃主要用于管道、容器、墙体等的保温、过滤材料、催化剂载体，隔音系统等。在化工、石化、冷藏、制药、仓储、建筑、环保等领域作为保温、保冷、吸声的首选工程材料。尤其在工业与建筑领域中，大量用作隔热材料；从烟囱内衬到乙烯生产装置，液化燃气储罐；从高温到超低温；此。

9、外还用作建筑物围护结构的保温和冷库及空调的保冷材料；大型工程上，可用于露天和埋设在地下。但是在文献中没有报道过将硼硅酸盐泡沫玻璃应用于浮体中，本发明通过调整硼硅酸盐泡沫玻璃的成分组成和烧成制度，使其具有一定小的密度和足够的强度，能够作为浮体材料应用。发明内容 0004 本发明的目的，是将硼硅酸盐泡沫玻璃应用于人工浮岛的浮体中，提供一种密度低，抗压强度高，无毒、无放射性、生产成本低的硼硅酸盐泡沫玻璃无机浮体材料。 0005 本发明通过如下技术方案予以实现。 0006 一种硼硅酸盐泡沫玻璃人工浮岛材料，其原料组成及其质量百分比含量为 SiO250 60、 H3B。

10、O310 20、 Na2CO315 20、 K2CO33 6、 Al2O32 5，外加发泡剂 0.5 1、发泡促进剂 1 4和稳泡剂 4 6 ； 0007 该硼硅酸盐泡沫玻璃人工浮岛材料的制备方法，具有如下步骤： 0008 (1) 按硼硅酸盐泡沫玻璃人工浮岛材料的原料质量百分比含量 SiO250 60、 H3BO310 15、 Na2CO315 18、 K2CO33 6、 Al2O32 5，外加发泡剂 0.5 1、发泡促进剂 1 4和稳泡剂 4 6进行配料，放入球磨罐中，按原料、氧化铝球说明书 CN 104445959 A 3 2/3 页 4 和去离子水的质量比为 1。

11、:2:1.5 球磨 3 小时，再将浆料干燥； 0009 (2) 将步骤 (1) 干燥后的配合料按球和料的质量比为 2:1 干磨 3 小时； 0010 (3) 将步骤 (2) 干磨好的粉料过 150 目的标准筛； 0011 (4) 将步骤 (3) 过筛后的粉料放入石墨坩埚中并按如下烧成制度烧制成硼硅酸盐泡沫玻璃人工浮岛材料： 0012 400以下升温速率为 3 /min ； 400保温 30min ； 400到 750升温速率为 4 /min ； 750到 800升温速率为 2 /min ； 800保温 30min ； 0013 (5) 将步骤 (4) 烧制好的硼硅酸盐泡沫玻璃人工浮。

12、岛材料切割成标准形状。 0014 所述的发泡剂为碳黑、碳酸钙或碳化硅中的任意一种。 0015 所述的发泡促进剂为硫酸钙。 0016 所述的稳泡剂为磷酸氢二铵。 0017 所述发泡剂的粒度为 100 目。 0018 所述步骤 (5) 切割成的标准形状为 2mm*2mm*2mm。 0019 该泡沫玻璃的气孔率为 70 90，抗压强度 2.08MPa，密度 0.5g/cm3。 0020 本发明采用粉末熔烧法制备的硼硅酸盐泡沫玻璃，工艺简单，成本较低，通过调整硼硅酸盐泡沫玻璃的组成和烧成制度，使其具有一定小的密度和足够的强度；本发明的抗压强度为 2.12 4.27MPa，抗折强。

13、度为 2.09 4.16MPa，密度为 0.327 0.496g/cm3，气孔率为 70 90，是一种性能优良的适用于人工浮岛的硼硅酸盐泡沫玻璃的无机载体。具体实施方式 0021 本发明所用原料均为分析纯原料，下面结合具体实施案例对本发明做进一步描述。 0022 (1) 按硼硅酸盐泡沫玻璃人工浮岛材料的原料组成及其质量百分比含量 SiO250 60、 H3BO310 15、 Na2CO315 18、 K2CO33 6、 Al2O32 5，外加发泡剂 0.5 1、发泡促进剂 1 4和稳泡剂 4 6进行配料，放入球磨罐中，按原料、氧化铝球和去离子水的质量比为 1:2:1.。

14、5 球磨 3 小时，再将浆料干燥。 0023 所述的发泡剂为碳黑、碳酸钙或碳化硅中的任意一种，粒度为 100 目，所述的发泡促进剂为硫酸钙，所述的稳泡剂为磷酸氢二铵。 0024 具体实施例的原料配比详见表 1。 0025 表 1 0026 0027 说明书 CN 104445959 A 4 3/3 页 5 0028 (2) 将步骤 (1) 干燥后的配合料按球和料的质量比为 2:1 干磨 3 小时； 0029 (3) 将步骤 (2) 干磨后的粉料过 150 目的标准筛； 0030 (4) 将步骤 (3) 过筛后的粉料放入石墨坩埚中并按如下烧成制度烧制成硼硅酸盐泡沫玻璃人工浮。

15、岛材料： 0031 400以下升温速率为 3 /min ； 400保温 30min ； 400到 750升温速率为 4 /min ； 750到 800升温速率为 2 /min ； 800保温 30min。 0032 (5) 将步骤 (4) 烧制好的硼硅酸盐泡沫玻璃人工浮岛材料切割成规则的正方体形，其标准形状为 2mm*2mm*2mm。 0033 最后，将所得制品进行性能测试，具体测试结果详见表 2。 0034 表 2 0035 0036 上述硼硅酸盐泡沫玻璃经检验后，符合应用于人工浮岛的技术要求，是一种性能优良的无机载体。 0037 本发明所列举的各种原料都能实现本发明，以上各种原料的上、下限取值、区间值也都能实现本发明，不再一一举例说明。 0038 以上是对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。说明书 CN 104445959 A 5 。

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