專利名稱：一種玻璃/鋁基復合材料的半固態攪拌法制備工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種玻璃/鋁基復合材料的制備工藝，具體說，是涉及一種玻 璃/鋁基復合材料的半固態攪拌法制備工藝，屬于復合材料技術領域。
背景技術：
每天工業生產及生活中產生的大量廢棄物不僅嚴重污染環境，還會造成大量可用資源的浪費。例如鋁質易拉罐每年消耗12萬噸左右，如果回收處理 不當，廢銘易拉罐將形成龐大的污染源，給環境保護帶來很大的困難；另外， 玻璃在民用和工業中的應用也很廣泛，例如建筑中的窗格玻璃、化工及醫療衛 生部門所用的玻璃器皿、汽車工業中的擋風玻璃、人們生活中的罐頭瓶、飲料 瓶、酒瓶及很多玻璃裝飾材料及功能材料等，隨著人們生活水平的提高，玻璃 制品的用量逐年攀升，雖然玻璃用途極為廣泛，但它性脆，屬易耗、易損品， 所以廢棄玻璃占居民垃圾的比例也不容忽視，處理不當不但會傷害人畜，也是 極大的資源浪費。解決這些問題的最佳方法是將這些廢棄物再生利用。眾所周知鋁韌性好但硬度低，玻璃硬度高但具有脆性，如果將兩者結合 制成玻璃/鋁基復合材料，其中玻璃既是分散相又是增強相，則能使兩者性能 揚長避短既能保留鋁韌性好的優點，又能克服鋁硬度低的缺點；既能保留玻 璃硬度高的優點，又能克服玻璃脆性的缺點，可以代替木材、鋼材、塑材，得 到廣泛應用。但如何利用廢棄的鋁制品和玻璃制品制備復合材料以再生利用， 目前還未見有關報道，尤其是以半固態攪拌法制備這樣的坡璃/鋁基復合材料 更未見報道。發明內容本發明的目的在于提供一種以廢鋁和廢坡璃為主要原料，采用半固態 攪拌法制備玻璃/鋁基復合材料的工藝，以填補現有技術的空白，實現廢棄鋁 制品和廢棄坡璃制品的再生利用。為實現上述發明目的，本發明釆用以下技術方案予以實現 本發明提供的玻璃/鋁基復合材料的半固態攪拌法制備工藝包括以下步1) 將廢玻璃制品經清洗、曬干、球磨、篩分制成40~100目的玻璃粉；2) 將廢鋁制品壓制成鋁塊，然后放入坩鍋中熔化；3) 向熔化的鋁液中加入配比量的結晶硅，攪拌使生成鋁硅合金液體；4) 將上述鋁硅合金液體加入兩段式加熱攪拌爐的坩堝中，控制兩段式加熱 攪拌爐的上段溫度在60(TC ~680°C,下段溫度在550°C ~ 580°C;5) 待鋁硅合金液體冷卻到576°C ~660°C，即成半固態時，放入可調速、升 降攪拌漿，攪拌半固態的鋁硅合金，使形成以攪拌軸為對稱中心的旋轉渦流；6) 按配比稱量步驟1制備的坡璃粉，放入烘箱中預熱到200°C ~400°C;7) —邊攪拌， 一邊將預熱后的玻璃粉加入旋轉的渦流中；8) 充分攪拌，使玻璃粉均勻分散在鋁硅合金熔體中，其中攪拌速度為 300~ 1000rpm，攪拌時間為10 ~ 60分鐘；9) 加熱，使升溫到澆鑄溫度，澆鑄制成錠，即得玻璃/鋁基復合材料。 所述廢玻璃制品來源于生活廢棄物中的碎玻璃、玻璃瓶或建筑廢棄物中的玻璃門窗。所述廢鋁制品來源于生活廢棄物中的廢鋁易拉罐或建筑廢棄物中的鋁型 材門窗或工業廢棄物中的報廢鋁制品。所述配比為廢玻璃7~30%，廢鋁64~90%,結晶硅3~6%,以上比例 為重量百分比。所述兩段式加熱攪拌爐內坩堝的長徑比為4: 1~2: 1。所述兩段式加熱攪拌爐下段纏繞的電阻絲高度為上段纏繞的電阻絲高度 的2倍，下段電阻絲功率為上段電阻絲功率的2倍，且上下段分別連接有獨立 的溫控設備。所述可調速、升降攪拌漿共有3 12片漿葉，分三組在圓周上排列。 所述可調速、升降攪拌漿的旋轉半徑為兩段式加熱攪拌爐內坩堝內徑的2/3,與軸向下成45度角。由本發明所述工藝制備的坡璃/鋁基復合材料，其組分中94%~97%為廢棄物，即廢坡璃占7~30%，廢鋁占64~90%。其中的玻璃既是分散相又是增強相，所制備的廢棄物復合材料使原來的兩種廢棄物的性能得到了揚長避短， 兩者的優點得到了疊加，致使這兩類再生資源的價值倍增，具有明顯的社會、 經濟、環境三大效益。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明作進一步詳細、完整的說明 實施例1本實施例的配料比為廢玻璃18.5%、廢鋁77%、結晶硅4.5%，以上比例為重量百分比。本實施例的玻璃/鋁基復合材料的半固態攪拌法制備工藝包括以下步驟1) 將廢玻璃制品經清洗、曬干、球磨、篩分制成60目的玻璃粉；2) 將廢鋁制品壓制成鋁塊，然后放入坩鍋中熔化；3) 向熔化的鋁液中加入配比量的結晶硅，攪拌使生成鋁硅合金液體；4) 將上述鋁硅合金液體加入兩段式加熱攪拌爐的坩堝中，控制兩段式加熱 攪拌爐的上段溫度在64(TC，下段溫度在565'C;5) 待鋁硅合金液體冷卻到62(TC,即成半固態時，放入可調速、升降攪拌 漿，攪拌半固態的鋁硅合金，使形成以攪拌軸為對稱中心的旋轉渦流；6) 按配比稱量步驟1制備的玻璃粉，放入烘箱中預熱到30(TC;7) —邊攪拌， 一邊將預熱后的玻璃粉加入旋轉的渦流中；8) 充分攪拌，使玻璃粉均勻分散在鋁硅合金熔體中，其中攪拌速度為 700rpm,攪拌時間為30分鐘；9) 加熱，使升溫到澆鑄溫度，澆鑄制成錠，即得玻璃/鋁基復合材料。 所述廢玻璃制品來源于生活廢棄物中的碎玻璃、玻璃瓶或建筑廢棄物中的玻璃門窗，廢鋁制品來源于生活廢棄物中的廢鋁易拉罐或建筑廢棄物中的鋁型 材門窗或工業廢棄物中的報廢鋁制品。所述兩段式加熱攪拌爐內坩堝的長徑比為3: 1,攪拌爐下段纏繞的電阻絲 高度為上段纏繞的電阻絲高度的2倍，下段電阻絲功率為上段電阻絲功率的2 倍，且上下段分別連接有獨立的溫控設備。所述可調速、升降攪拌漿共有9片漿葉，分三組在圓周上排列，每組3片， 攪拌漿的旋轉半徑為兩段式加熱攪拌爐內坩堝內徑的2/3，與軸向下成45度角。經性能檢測，本實施例所制備的玻璃/鋁基復合材料的抗壓強度為279.2Mpa,彈性模量為60.3Gpa,硬度為HB52。 實施例2本實施例的配料比為廢玻璃7%、廢鋁90%、結晶硅3%,以上比例為 重量百分比。本實施例的玻璃/鋁基復合材料的半固態攪拌法制備工藝包括以下步驟1) 將廢玻璃制品經清洗、曬干、球磨、篩分制成40目的玻璃粉；2) 將廢鋁制品壓制成鋁塊，然后放入坩鍋中熔化；3) 向熔化的鋁液中加入配比量的結晶硅，攪拌使生成鋁硅合金液體；4) 將上述鋁硅合金液體加入兩段式加熱攪拌爐的坩堝中，控制兩段式加熱 攪拌爐的上段溫度在60(TC，下段溫度在55(TC;5) 待鋁硅合金液體冷卻到576°C，即成半固態時，放入可調速、升降攪拌 漿，攪拌半固態的鋁硅合金，使形成以攪拌軸為對稱中心的旋轉渦流；6) 按配比稱量步驟1制備的坡璃粉，放入烘箱中預熱到200°C;7) —邊攪拌， 一邊將預熱后的玻璃粉加入旋轉的渦流中；8) 充分攪拌，使玻璃粉均勻分散在鋁硅合金熔體中，其中攪拌速度為 300rpm,攪拌時間為10分鐘；9) 加熱，使升溫到澆鑄溫度，澆鑄制成錠，即得玻璃/鋁基復合材料。 所述廢玻璃制品來源于生活廢棄物中的碎玻璃、玻璃瓶或建筑廢棄物中的玻璃門窗，廢鋁制品來源于生活廢棄物中的廢鋁易拉罐或建筑廢棄物中的鋁型 材門窗或工業廢棄物中的報廢鋁制品。所述兩段式加熱攪拌爐內坩堝的長徑比為3: 1，攪拌爐下段纏繞的電阻絲 高度為上段纏繞的電阻絲高度的2倍，下段電阻絲功率為上段電阻絲功率的2 倍，且上下段分別連接有獨立的溫控設備。所述可調速、升降攪拌漿共有6片漿葉，分三組在圓周上排列，每組2片， 攪拌漿的旋轉半徑為兩段式加熱攪拌爐內坩堝內徑的2/3，與軸向下成45度角。經性能檢測，本實施例所制備的玻璃/鋁基復合材料的抗壓強度為 300Mpa,彈性模量為50Gpa,硬度為92HB。實施例3本實施例的配料比為廢玻璃30%、廢鋁64%、結晶硅6%,以上比例為重量百分比。本實施例的玻璃/鋁基復合材料的半固態攪拌法制備工藝包括以下步驟1) 將廢玻璃制品經清洗、曬干、球磨、篩分制成100目的玻璃粉；2) 將廢鋁制品壓制成鋁塊，然后放入坩鍋中熔化；3) 向熔化的鋁液中加入配比量的結晶硅，攪拌使生成鋁硅合金液體；4) 將上述鋁硅合金液體加入兩段式加熱攪拌爐的坩堝中，控制兩段式加熱 攪拌爐的上段溫度在680。C，下段溫度在580'C;5) 待鋁硅合金液體冷卻到660°C,即成半固態時，放入可調速、升降攪拌 漿，攪拌半固態的鋁硅合金，使形成以攪拌軸為對稱中心的旋轉渦流；6) 按配比稱量步驟1制備的玻璃粉，放入烘箱中預熱到400°C;7) —邊攪拌， 一邊將預熱后的玻璃粉加入旋轉的渦流中；8) 充分攪拌，使玻璃粉均勻分散在鋁硅合金熔體中，其中攪拌速度為 1000rpm，攪拌時間為60分鐘；9) 加熱，使升溫到澆鑄溫度，澆鑄制成錠，即得玻璃/鋁基復合材料。 所述廢玻璃制品來源于生活廢棄物中的碎玻璃、玻璃瓶或建筑廢棄物中的玻璃門窗，廢鋁制品來源于生活廢棄物中的廢鋁易拉罐或建筑廢棄物中的鋁型 材門窗或工業廢棄物中的報廢鋁制品。所述兩段式加熱攪拌爐內坩堝的長徑比為3: 1,攪拌爐下段纏繞的電阻絲 高度為上段纏繞的電阻絲高度的2倍，下段電阻絲功率為上段電阻絲功率的2 倍，且上下段分別連接有獨立的溫控設備。所述可調速、升降攪拌漿共有12片漿葉，分三組在圓周上排列，每組4 片，攪拌漿的旋轉半徑為兩段式加熱攪拌爐內坩堝內徑的2/3，與軸向下成45 度角。經性能檢測，本實施例所制備的玻璃/鋁基復合材料的抗壓強度為 320Mpa，彈性模量為58Gpa,硬度為108HB。
權利要求
1.一種玻璃/鋁基復合材料的半固態攪拌法制備工藝，其特征在于，所述工藝包括以下步驟1)將廢玻璃制品經清洗、曬干、球磨、篩分制成40～100目的玻璃粉；2)將廢鋁制品壓制成鋁塊，然后放入坩鍋中熔化；3)向熔化的鋁液中加入配比量的結晶硅，攪拌使生成鋁硅合金液體；4)將上述鋁硅合金液體加入兩段式加熱攪拌爐的坩堝中，控制兩段式加熱攪拌爐的上段溫度在600℃～680℃，下段溫度在550℃～580℃；5)待鋁硅合金液體冷卻到576℃～660℃，即成半固態時，放入可調速、升降攪拌漿，攪拌半固態的鋁硅合金，使形成以攪拌軸為對稱中心的旋轉渦流；6)按配比稱量步驟1制備的玻璃粉，放入烘箱中預熱到200℃～400℃；7)一邊攪拌，一邊將預熱后的玻璃粉加入旋轉的渦流中；8)充分攪拌，使玻璃粉均勻分散在鋁硅合金熔體中，其中攪拌速度為300～1000rpm，攪拌時間為10～60分鐘；9)加熱，使升溫到澆鑄溫度，澆鑄制成錠，即得玻璃/鋁基復合材料。
2. 根據權利要求1所述的玻璃/鋁基復合材料的半固態攪拌法制備工藝， 其特征在于，所述廢玻璃制品來源于生活廢棄物中的碎玻璃、玻璃瓶或建筑 廢棄物中的玻璃門窗。
3. 根據權利要求1所述的玻璃/鋁基復合材料的半固態攪拌法制備工藝， 其特征在于，所述廢鋁制品來源于生活廢棄物中的廢鋁易拉罐或建筑廢棄物 中的鋁型材門窗或工業廢棄物中的報廢鋁制品。
4. 根據權利要求1所述的玻璃/鋁基復合材料的半固態攪拌法制備工藝， 其特征在于，所述配料比為廢玻璃7~30%，廢鋁64~90%，結晶硅3~6 %，以上比例為重量百分比。
5. 根據權利要求1所述的玻璃/鋁基復合材料的半固態攪拌法制備工藝， 其特征在于，所述兩段式加熱攪拌爐內坩堝的長徑比為4: 1~2: 1。
6. 根據權利要求1所述的玻璃/鋁基復合材料的半固態攪拌法制備工藝， 其特征在于，所述兩段式加熱攪拌爐下段纏繞的電阻絲高度為上段纏繞的電 阻絲高度的2倍，下段電阻絲功率為上段電阻絲功率的2倍，且上下段分別連接有獨立的溫控設備。
7. 根據權利要求1所述的玻璃/鋁基復合材料的半固態攪拌法制備工藝，其特征在于，所述可調速、升降攪拌漿共有3~12片漿葉，分三組在圓周上 排列。
8. 根據權利要求1所述的玻璃/鋁基復合材料的半固態攪拌法制備工藝， 其特征在于，所述可調速、升降攪拌漿的旋轉半徑為兩段式加熱攪拌爐內坩 堝內徑的2/3，與軸向下成45度角。
全文摘要
本發明公開了一種以廢鋁和廢玻璃為主要原料，采用半固態攪拌法制備玻璃/鋁基復合材料的工藝。所述工藝制備的玻璃/鋁基復合材料中94％～97％為廢棄物，即廢玻璃占7～30％，廢鋁占64～90％，其中的玻璃既是分散相又是增強相，使兩種廢棄物的性能得到了揚長避短，優點得到了疊加，致使廢棄鋁制品和廢棄玻璃制品這兩類再生資源的價值倍增，具有明顯的社會、經濟、環境三大效益，填補了現有技術的空白。
文檔編號C22C21/02GK101265535SQ200810036239
公開日2008年9月17日 申請日期2008年4月18日 優先權日2008年4月18日
發明者孫可偉, 平 宋, 李如燕, 炎 趙 申請人:上海華威環保技術有限公司