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粉煤灰微晶玻璃的制备及应用

作者:奥固鸿已有:N多人关注
  微晶玻璃是一类含有大量微晶相及玻璃相的多晶固体材料,是特定组成的基础玻璃在热处理过程中控制晶化而制得的。微晶玻璃既有玻璃的基本性能,又有陶瓷的多晶特性,集合了陶瓷与玻璃的特点,是一类独特的新型材料。与同类型的玻璃和陶瓷相比,微晶玻璃具有许多优异的性能,如热膨胀系数可调范围大、机械强度高、硬度大、热稳定性能和化学稳定性能好、软化温度高等。传统的微晶玻璃主要由天然矿物原料制备,成本较高,因此利用工业固体废弃物,特别是硅酸盐固体废弃物制备微晶玻璃越来越受到人们的关注。
  微晶玻璃的制备方法主要归结起来有熔融法、烧结法和溶胶-凝胶法三类,其中利用粉煤灰制备微晶玻璃主要采用熔融法和烧结法。溶胶-凝胶法主要用于功能材料、非线性光学材料等领域应用的微晶玻璃的制备,以严格控制其成分及各组分的均匀性,不适用于粉煤灰微晶玻璃的制备。
  1熔融法
  熔融法制备粉煤灰微晶玻璃的工艺过程为:将粉煤灰、辅料与适量晶核剂充分混匀,然后在高温下熔融,澄清、均化后将玻璃熔体成型,经退火后在一定温度下核化和晶化,获得微晶玻璃。核化与晶化是微晶玻璃制备的关键,热处理过程中,一般先形核然后发生晶体长大;但是对于特定的微晶玻璃体系,也可在一定温度下同时发生核化和晶化过程。熔融法的玻璃熔体成型可沿用传统玻璃生产工艺,如压延、压制、吹制、拉制、浇注等,容易获得各类异型制品,且成品率高、质量稳定、无气孔等缺陷,适合自动化的生产。但其玻璃熔制温度高、能耗大且热处理制度难以有效控制。
  2烧结法
  烧结法是陶瓷材料的主要制备工艺,近些年在微晶玻璃的制备中逐渐引起了研究人员的极大关注,是具有较多优点的制备方法,有机融合了玻璃、陶瓷和天然石材加工工艺。热处理过程中,玻璃颗粒存在烧结和析晶两个趋势,一般是先产生液相发生烧结行为,然后从界面开始析晶直至整体析晶,从而获得微晶玻璃。烧结法可以通过界面和表面形核、晶化形成微晶玻璃,因此不用添加晶核剂,原料成本降低;其次,烧结法对玻璃熔体的均匀度要求较低,故所需熔制温度降低、熔制时间缩短,能耗降低;第三,其晶相和玻璃相的调控比较容易控制。但是,烧结法很难制备异型制品且不可避免的会存在气孔,常用于建筑微晶玻璃板材的生产。
  应用
  粉煤灰微晶玻璃广泛用于建材领域,是新型的高档绿色建材。与大理石、花岗石等天然石材相比,微晶玻璃具有更高的机械强度、更好的耐腐蚀性能、优异的耐候性、柔软的色泽及清晰的纹理结构,装饰效果与实用功能并重,被认为是天然石材的理想替代品。微晶玻璃可用于大型公用建筑的内外墙贴面、屋顶墙面装饰,不退色、耐腐蚀、不吸水,极具装饰效果;用作建筑地板砖,具有美观耐磨的功能。除此之外,还可用作厨卫台面板、大厅柜台面等。普通的微晶玻璃密度较大且价格昂贵,因而粉煤灰微晶玻璃在建筑材料领域的应用受到了极大的关注。

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