一種低膨脹硼硅酸鹽乳濁玻璃及其制備方法技術

本發明專利技術涉及低膨脹硼硅酸鹽乳濁玻璃及其制備方法。一種低膨脹硼硅酸鹽乳濁玻璃，其特征在于：該玻璃化學組成及所占質量百分數為（wt%）:SiO

Low expansion borosilicate opaque glass and preparation method thereof

The invention relates to a low expansion borosilicate opaque glass and a preparation method thereof. A low expansion borosilicate opaque glass is characterized in that the chemical composition of the glass and the mass fraction thereof are (wt%): SiO;

【技術實現步驟摘要】
一種低膨脹硼硅酸鹽乳濁玻璃及其制備方法
本專利技術涉及低膨脹硼硅酸鹽乳濁玻璃及其制備方法，所述玻璃具有較好的乳白色澤，屬于建筑裝飾用品領域。
技術介紹
乳濁玻璃是因大量未熔顆粒、液滴、微小氣泡或析出的晶粒分散在玻璃中，而其折射率有異于主體玻璃，在光線照射后發生散射而造成的。現今已有很多使玻璃乳濁的組成研究。主要有氟化物乳濁玻璃，磷酸鹽乳濁玻璃，氧化物乳濁玻璃與混和乳濁玻璃和分相乳濁玻璃。實際生產中大多數以含氟乳濁玻璃和磷酸鹽乳濁玻璃應用較多。含氟乳濁玻璃由于其對環境的污染和對熔池壁耐火材料的腐蝕問題，現在已很少采用。現有的乳濁玻璃大多為磷酸鹽乳濁玻璃，以CN102249540A為例，它介紹了一種Na2O-CaO-SiO2乳濁玻璃，其中利用磷化合物和氧化鋯乳濁。但由于其堿金屬氧化物含量較高，達16％以上，由此可能造成磷化合物揮發較大，因此可能造成對環境的污染及對熔窯的腐蝕。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供了一種低膨脹硼硅酸鹽乳濁玻璃及其制備方法，該玻璃具有較小熱膨脹系數，無氟無磷，可避免氟化物、磷化合物對環境及熔窯的影響。為實現上述目的，本專利技術所采取的技術方案是：一種低膨脹硼硅酸鹽乳濁玻璃，其特征在于：該玻璃化學組成及所占質量百分數為(wt％):SiO267-74％，B2O311-15％，Al2O30.1-3％，Li2O0.1-2.5％，Na2O0.1-3％，SrO0-5％，BaO0.1-0.5％，ZnO9-14％。配料并進行熔制，得到低膨脹硼硅酸鹽乳濁玻璃(分相乳濁玻璃)，從而避免氟化物，磷化合物對環境及熔窯的影響。該玻璃是低堿玻璃，并且所含堿金屬氧化物為氧化鋰，氧化鈉。特別的，SiO2更優為69-72％。B2O3更優為12-14％。Al2O3更優為1-2.5％。Li2O更優為0.5-2％。Na2O更優為0.1-2.5％。SrO更優為0.1-4％。BaO更優為0.3-0.5％。ZnO更優為9-12％。本專利技術通過引入氧化鍶，一方面促進玻璃的乳濁，另一方面與氧化鋇作為助熔劑促進玻璃熔化。所述氧化鋇以碳酸鋇的形式引入。其熱膨脹系數滿足：36×10-7/℃≤CTE≤47×10-7/℃。熔制溫度低于1600℃。上述一種低膨脹硼硅酸鹽乳濁玻璃的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：1)按化學組成及所占質量百分數為(wt％):SiO267-74％，B2O311-15％，Al2O30.1-3％，Li2O0.1-2.5％，Na2O0.1-3％，SrO0-5％，BaO0.1-0.5％，ZnO9-14％；配料，混合均勻，得到混合的玻璃原料；2)將混合的玻璃原料在1320-1400℃加料，并升溫至熔制溫度熔制兩個小時；3)將熔制好的玻璃液成型并立即退火。所述步驟2)中，升溫至熔制溫度為1500-1580℃，升溫速率為2-4℃/min。如上所述組成中，SiO2是主要的網絡形成體，它不僅能降低玻璃的熱膨脹系數，同時有助于提高玻璃的化學穩定性，熱穩定性，機械強度等性能。但含量過高會使熔融溫度升高，而且增加析晶傾向，所以本專利技術SiO2在含量67-74％之間，更優在69-72％之間。B2O3的作用體現在，它的加入不僅利于玻璃分相，還可以降低玻璃的熱膨脹系數，降低高溫粘度，提高玻璃的熱穩定性，改善玻璃的光澤。但B2O3引入量過高時，由于硼氧三角體[BO3]增多，玻璃的熱膨脹系數反而增大，發生反常現象。本專利技術的B2O3含量為11-15％，更優為12-14％。Al2O3的引入對玻璃的提高化學穩定性起著重要作用。尤其在B2O3含量超過9％時，玻璃耐酸性和耐堿性降低時顯得尤為重要。即Al2O3和B2O3的結合保證了乳濁玻璃優良的耐酸、堿性，因此本專利技術引入1-3％的Al2O3。Li2O和Na2O是作為網絡外體引入的，同時為了保證較低的熱膨脹系數，Na2O的引入量不易過多。本專利技術分別引入0.1-2.5％的Li2O，更優為0.5-2％；0.1-3％的Na2O，更優為0.1-2.5％。SrO也是引入的網絡外體之一，其較大的離子勢也有助于使玻璃分相。另外SrO還是良好的助熔劑，和CaO和MgO所不同的是，它的助熔范圍較寬。通常從900℃起，SrO就可以發揮助熔作用。本專利技術引入SrO為0-5％，更優為0.1-4％。BaO能增加玻璃的折射率、密度、光澤和化學穩定性。少量BaO還起到加速熔化的作用，但含量過多時，使澄清困難。因此本專利技術中引入0.3-0.5％的BaO。ZnO為網絡中間體，它的引入能提高玻璃的化學穩定性、熱穩定性，降低熱膨脹系數。同時ZnO還能提高玻璃折射率，增加玻璃的乳濁度。本專利技術引入ZnO為9-14％，更優為9-12％。本專利技術的有益效果是：該玻璃具有較小熱膨脹系數，熔制溫度不高于1580℃，同時具有較好的乳白色澤，適用于制成建筑裝飾用品。無氟無磷，可避免氟化物、磷化合物對環境及熔窯的影響。附圖說明圖1是本專利技術實施例1-6在300-1500nm的透過曲線圖。具體實施方式實施例1-6：實施例1-6的玻璃化學組成及所占質量百分數(wt％)列于表1。表1表1表明，本專利技術玻璃具有較小熱膨脹系數。根據表中所列實施例1-6，一種低膨脹硼硅酸鹽乳濁玻璃的制備方法，包括如下步驟：1)按表1中化學組成配料，混合均勻，得到混合的玻璃原料；2)將混合的玻璃原料在高溫爐升溫至1380℃時加料，相鄰兩次加料的時間間隔為25min；加料完成后逐漸升溫至1580℃熔化并澄清(升溫速率為2-4℃/min)，保溫時間為2h；3)之后將玻璃液成型并將成型后的玻璃立即在560℃退火，保溫時間為2h，最后隨爐冷卻，得到低膨脹硼硅酸鹽乳濁玻璃(玻璃試樣)。對所得玻璃試樣進行熱膨脹系數(CET)測定，測試儀器為DIL402C熱膨脹儀。測試前將玻璃試樣切成4mm×4mm的條狀，長度不超過25mm。測試發現1#至6#如表1所示。對所得玻璃試樣進行透過率測定，測試儀器為日本島津UV-3600紫外-可見-近紅外分光光度計。測試前將玻璃試樣切成2mm后的薄片，并用玻璃刀切至合適的尺寸。測試結果顯示隨著SrO含量的增加，玻璃透過率逐漸減小，5#樣品對可見光已基本不透過。1#至6#的透過率曲線見附圖1。由于5#玻璃對可見光已基本不透過，且進一步增加SrO含量的增加使玻璃的線膨脹系數增大，因此引入SrO的量優選0-4％。實施例7-10的玻璃化學組成及所占質量百分數(wt％)列于表2。表2表2表明，本專利技術玻璃具有較小熱膨脹系數。根據表中所列實施例7-10，一種低膨脹硼硅酸鹽乳濁玻璃的制備方法，包括如下步驟：3)按表2中化學組成配料，混合均勻，得到混合的玻璃原料；4)將混合的玻璃原料在高溫爐升溫至1320℃時加料，相鄰兩次加料的時間間隔為25min；加料完成后逐漸升溫至1500-1580℃熔化并澄清(升溫速率為2-4℃/min)，保溫時間為2h；3)之后將玻璃液成型并將成型后的玻璃立即在560℃退火，保溫時間為2h，最后隨爐冷卻，得到低膨脹硼硅酸鹽乳濁玻璃(玻璃試樣)。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種低膨脹硼硅酸鹽乳濁玻璃，其特征在于：該玻璃化學組成及所占質量百分數為(wt％):SiO

【技術特征摘要】
1.一種低膨脹硼硅酸鹽乳濁玻璃，其特征在于：該玻璃化學組成及所占質量百分數為(wt％):SiO267-74％，B2O311-15％，Al2O30.1-3％，Li2O0.1-2.5％，Na2O0.1-3％，SrO0-5％，BaO0.1-0.5％，ZnO9-14％。2.根據權利要求1所述的一種低膨脹硼硅酸鹽乳濁玻璃，其特征在于：SiO2所占質量百分數為69-73％。3.根據權利要求1所述的一種低膨脹硼硅酸鹽乳濁玻璃，其特征在于：B2O3所占質量百分數為12-14％。4.根據權利要求1所述的一種低膨脹硼硅酸鹽乳濁玻璃，其特征在于：Al2O3所占質量百分數為1-2.5％。5.根據權利要求1所述的一種低膨脹硼硅酸鹽乳濁玻璃，其特征在于：Li2O所占質量百分數為0.5-2％。6.根據權利要求1所述的一種低膨脹硼硅酸鹽乳濁玻璃，其特征在于：Na2O所占質量百分數為0.1-2.5％。7.根據權利要求1所述的一種低膨脹硼...

【專利技術屬性】
技術研發人員：謝俊，黃冠軍，韓建軍，陸平，王靜，劉超，張彬，周學東，趙修建，
申請(專利權)人：武漢理工大學，
類型：發明
國別省市：湖北,42