本發(fā)明涉及一種泡沫復合材料，具有涉及一種由泡沫玻璃和微晶玻璃板組成的可釘扎的盒式復合材料及其制備方法，屬于建筑材料技術領域。

背景技術：

廢玻璃纖維是玻璃生產過程中產生的廢絲及廢品，由于其纖維化及表面浸潤劑等雜質的存在，很難直接回用于玻璃生產。目前關于廢玻璃纖維的再利用方法和途徑比較有限。已有報道的如：采用廢玻璃纖維制備泡沫玻璃、陶瓷釉級釉面磚、馬賽克等。

泡沫玻璃是一種內部含有大量封閉或連通氣孔的玻璃材料，是一種良好的保溫隔熱和吸聲降噪材料。部分泡沫玻璃在發(fā)泡過程中同時析晶，因而形成泡沫微晶玻璃。這兩種泡沫玻璃材料均以玻璃粉為主料，添加發(fā)泡劑、穩(wěn)泡劑和助熔劑等在金屬或陶瓷模具中加熱發(fā)泡而成。這種制備方法模具損耗大、使用壽命短；此外，為防止液化的玻璃粘模，還需要使用隔離劑或隔離紙，由于發(fā)泡后材料導熱系數(shù)很小，退火時間有的達數(shù)十小時，如冷卻過快有可能導致材料內部產生應力，降低材料的強度。

此外，泡沫玻璃做為墻體材料使用時，由于其表面是開孔結構，易導致吸潮、吸濕現(xiàn)象發(fā)生，嚴重時，吸收的水（汽）結冰膨脹會導致材料破環(huán)和保溫性能的破壞，其表面開孔也阻礙其表面進一步的美化裝飾。再者，泡沫材料表面及內部多孔，總體強度低，吃釘能力差，無法在其上直接釘扎，在其上固定物體或者將其固定需要使用膨脹栓或金屬螺栓與螺母配合的形式，操作較為繁瑣。

技術實現(xiàn)要素：

針對目前泡沫玻璃在使用中存在的缺陷，本發(fā)明提供了一種可釘扎的盒式泡沫玻璃/微晶玻璃復合材料，該復合材料外部為微晶玻璃板形成的盒式結構，盒式結構內部填充有泡沫玻璃，既便于固定，又避免了吸濕、吸潮現(xiàn)象的發(fā)生，性能優(yōu)異。

本發(fā)明還公開了該復合材料的制備方法，該方法制作快速，不需模具、脫模劑及脫模過程，操作簡單。

本發(fā)明具體技術方案如下：

一種可釘扎的盒式泡沫玻璃/微晶玻璃復合材料，該復合材料包括頂端開口的盒體，所述盒體由微晶玻璃板制成，在盒體內填充有泡沫玻璃。

上述復合材料中，所述盒體由5塊微晶玻璃板制成，每塊微晶玻璃板的厚度為1-10mm。盒體的尺寸可以根據(jù)實際需要進行調整。

上述復合材料中，泡沫玻璃全部或部分填滿盒體，即泡沫玻璃不能超出盒體外。當泡沫玻璃部分填滿盒體時，其填充量大于盒體體積的一半。

上述復合材料中，所述泡沫玻璃與盒體固定在一起，泡沫玻璃與盒體接觸處緊密粘合在一起。

上述可釘扎的盒式泡沫玻璃/微晶玻璃復合材料，可以根據(jù)實際需求制成盒式泡沫玻璃/微晶玻璃復合磚或盒式泡沫玻璃/微晶玻璃復合板。

本發(fā)明還提供了上述結構的可釘扎的盒式泡沫玻璃/微晶玻璃復合材料的制備方法，該方法包括以下步驟：

（1）將廢玻璃纖維研磨成粉，備用；

（2）將廢玻璃纖維粉平整堆放在耐火板上，壓實后燒結，得到微晶玻璃板；

（3）以一塊微晶玻璃板為底面，四塊微晶玻璃板為側壁，通過粘合方式制成頂端開口的盒體，將盒體進行高溫處理，使各微晶玻璃板的連接處融合在一起，得盒式模具；或以一塊微晶玻璃板為底面，四塊微晶玻璃板為側壁，通過插接的方式制成頂端開口的盒體，得盒式模具；

（4）將泡沫玻璃配合料加入盒式模具內，然后將帶有泡沫玻璃配合料的盒式模具放入高溫爐內升至發(fā)泡溫度進行發(fā)泡，或在高溫爐內將泡沫玻璃配合料加入盒式模具中，升至發(fā)泡溫度進行發(fā)泡；發(fā)泡后進行退火處理，退火后將樣品隨爐冷卻，得可釘扎的盒式泡沫玻璃/微晶玻璃復合材料。

上述步驟（1）中，所述廢玻璃纖維為無堿廢玻璃纖維，所述無堿廢玻璃纖維具有穩(wěn)定性高、耐溫性能好、粉末易結晶的優(yōu)勢。

上述步驟（1）中，研磨后，廢玻璃纖維粉過200目篩。

上述步驟（2）中，壓實的廢玻璃纖維粉在1000~1100℃燒結30分鐘。

上述步驟（2）中，所述耐火板可以是莫來石、剛玉或其他耐火板，在使用時，先在耐火板上均勻刷一層氧化鋁料漿，干燥后再平整堆放廢玻璃纖維粉。

上述步驟（3）中，用微晶玻璃板構建一個頂端開口的盒體，開始，先用具有一定粘合作用的材料如水玻璃將各玻璃板粘合在一起，或者將玻璃板邊緣開槽，通過插接的方式連接在一起。形成盒體后，將盒體在1000~1100℃的高溫下保溫30分鐘，這樣各玻璃板連接處會融合在一起，形成牢固的盒體，該盒體可以直接作為模具使用。在實際應用中，因為插接后各微晶玻璃板連接也比較牢固，插接得到的盒體不進行高溫處理，直接作為模具使用。

上述步驟（4）中，發(fā)泡溫度為1000℃-1100℃，發(fā)泡時間15-60min；退火溫度為650℃，退火時間為3h，退火后隨爐冷卻。

上述步驟（4）中，泡沫玻璃配合料在盒體內的加入量可以通過實驗進行摸索，保證發(fā)泡后所得的泡沫玻璃不能超出在盒體外，最佳是正好填滿盒體或者填滿盒體二分之一以上。所述泡沫玻璃配合料由廢玻璃纖維粉、石灰石粉和硼酸組成，石灰石粉為廢玻璃纖維粉質量的1-15%，硼酸為廢玻璃纖維粉質量的1-15%。

本發(fā)明采用純廢玻璃纖維粉先燒結制得致密的微晶玻璃板，然后用此微晶玻璃板高溫制成頂端敞口盒形模具，再在模具中填裝泡沫玻璃配合料，發(fā)泡、退火制成四周及底部為微晶玻璃、內部為泡沫玻璃的盒式復合材料。泡沫玻璃在盒體內完全填滿或者部分填滿，在釘扎固定時，若使用的釘扎物長度超過外層微晶玻璃板厚度時，需要在存在泡沫玻璃的部分進行釘扎，以便牢固固定。

本發(fā)明復合材料及其制備方法具有以下優(yōu)點：

1、泡沫玻璃在微晶玻璃板構筑的盒型模具中直接發(fā)泡，二者基本相同，膨脹匹配，冷卻時模具外壁起到保溫作用，并增加了復合體強度，產品可以較快冷卻，無需傳統(tǒng)泡沫玻璃生產所需的專用模具、隔離劑或隔離紙，并減少了退火時間，省去了脫模過程。

2、本發(fā)明復合材料可以制成復合磚或復合板，作為墻體或在墻體上使用時微晶玻璃板暴露在環(huán)境中，泡沫玻璃封閉在墻體內部，產品在使用時不易吸濕、吸潮，消除了其吸濕、吸潮的弊病。

3、本發(fā)明復合材料表面是高強度的微晶玻璃板，既可對其表面進行直接裝飾，又可對其直接釘扎，便于在其上固定物體或將其固體在其他物體上，使用方便。

附圖說明

圖1 本發(fā)明可釘扎的盒式泡沫玻璃/微晶玻璃復合材料的縱截面示意圖。

圖2本發(fā)明微晶玻璃板構成的盒式結構的示意圖。

圖3為本發(fā)明盒式泡沫玻璃/微晶玻璃復合材料的立體圖。

圖中，1、微晶玻璃板，2、泡沫玻璃。

具體實施方式

下面通過具體實施例對本發(fā)明進行進一步說明，下述說明僅是示例性的，并不對其內容進行限制。

實施例1

制備盒式泡沫玻璃/微晶玻璃復合磚，方法如下：

1、將無堿廢玻璃纖維、石灰石粉和硼酸分別利用球磨機粉磨，過200目篩，備用；

2、然后將廢玻璃纖維粉平整堆放在莫來石耐火板上，均勻刷一層氧化鋁料漿，干燥后，在耐火板上平整堆放一層廢玻璃纖維粉，壓實，壓實后在1050℃燒結，形成致密的微晶玻璃板，厚度為5-10mm；

3、取一塊微晶玻璃板作為底板，四周開槽，槽中立放四塊微晶玻璃板，并采用水和玻璃粉或水玻璃粘合，形成頂端開口的微晶玻璃盒體，然后將該盒體加溫至1050℃保溫30分鐘，使各微晶玻璃板相接觸的部分融合在一起，形成牢固的敞口盒式模具，如圖2所示；

4、在高溫下取出該模具，將24.72g無堿玻璃纖維粉、3.71g硼酸和3.71g石灰石粉放入模具中，泡沫玻璃配合料的用量不超過模具的二分之一，以保證所得泡沫玻璃不會超出微晶玻璃盒體；

5、將模具連同泡沫玻璃配合料在1000℃的溫度下保溫15-60min，進行發(fā)泡，發(fā)泡后降溫至650℃保溫3h，進行退火，退火處理后將樣品隨爐冷卻至室溫，得盒式泡沫玻璃/微晶玻璃復合磚。

不同發(fā)泡時間所得的復合磚產品中泡沫玻璃的容重和氣孔率如下表1所示。容重、氣孔率的測試參照標準《多孔陶瓷顯氣孔率、容重實驗方法》中的煮沸法進行測定。

實施例2

制備盒式泡沫玻璃/微晶玻璃復合磚，方法如下：

1、將無堿廢玻璃纖維、石灰石粉和硼酸分別利用球磨機粉磨，過200目篩，備用；

2、然后將廢玻璃纖維粉平整堆放在莫來石耐火板上，均勻刷一層氧化鋁料漿，干燥后，在耐火板上平整堆放一層廢玻璃纖維粉，壓實，壓實后在1050℃燒結，形成致密的微晶玻璃板，厚度為5-10mm；

3、取一塊微晶玻璃板作為底板，四周開槽，槽中立放四塊微晶玻璃板，并采用水和玻璃粉或水玻璃粘合，形成頂端開口的微晶玻璃盒體，然后將該盒體加溫至1050℃保溫30分鐘，使各微晶玻璃板相接觸的部分融合在一起，形成牢固的敞口盒式模具；

4、在高溫下取出該模具，將24.72g無堿玻璃纖維粉、3.71g硼酸和3.71g石灰石粉放入模具中，泡沫玻璃配合料的用量不超過模具的二分之一，以保證所得泡沫玻璃不會超出微晶玻璃盒體；

5、將模具連同泡沫玻璃配合料在1025℃的溫度下保溫15-60min，進行發(fā)泡，發(fā)泡后降溫至650℃保溫3h，進行退火，退火處理后將樣品隨爐冷卻至室溫，得盒式泡沫玻璃/微晶玻璃復合磚。

不同發(fā)泡時間所得的復合磚產品中泡沫玻璃的容重和氣孔率如下表2所示。

實施例3

制備盒式泡沫玻璃/微晶玻璃復合磚，方法如下：

1、按照實施例1的方法制得敞口盒式模具；

2、在高溫下取出該模具，將24.72g無堿玻璃纖維粉、3.71g硼酸和3.71g石灰石粉放入模具中，泡沫玻璃配合料的用量不超過模具的二分之一，以保證所得泡沫玻璃不會超出微晶玻璃盒體；

3、將模具連同泡沫玻璃配合料在1050℃的溫度下保溫15-60min，進行發(fā)泡，發(fā)泡后降溫至650℃保溫3h，進行退火，退火處理后將樣品隨爐冷卻至室溫，得盒式泡沫玻璃/微晶玻璃復合磚。

不同發(fā)泡時間所得的復合磚產品中泡沫玻璃的容重和氣孔率如下表3所示。

實施例4

制備盒式泡沫玻璃/微晶玻璃復合磚，方法如下：

1、按照實施例1的方法制得敞口盒式模具；

2、在高溫下取出該模具，將24.72g無堿玻璃纖維粉、3.71g硼酸和3.71g石灰石粉放入模具中，泡沫玻璃配合料的用量不超過模具的二分之一，以保證所得泡沫玻璃不會超出微晶玻璃盒體；

3、將模具連同泡沫玻璃配合料在1100℃的溫度下保溫30min，進行發(fā)泡，發(fā)泡后降溫至650℃保溫3h，進行退火，退火處理后將樣品隨爐冷卻至室溫，得盒式泡沫玻璃/微晶玻璃復合磚，經測試，產品中泡沫玻璃容重為0.77g/cm³,氣孔率為37.59%。