CN102730970A - 一种红色硅酸盐玻璃及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种红色硅酸盐玻璃，各氧化物组分的摩尔百分比为：SiO2，33~69%；Li2O 0~18%；Na2O，0~20%；K2O，0~13%；B2O3，0~30%；Al2O3，0~23%；P2O5，0~20%；MgO，0~22.4%；CaO，0~22.4%；BaO，0~22.4%；ZnO，0~10.6%；TiO2，0~6%；Bi2O3，0.01~5%；ZrO2，0~3.2%，SrO，0~22.4%。本发明还公开了上述红色硅酸盐玻璃的制备方法。本发明以廉价的铋作为着色剂，制备过程简单易行，制备的红色玻璃，着色均匀，热稳定性好；本发明还可调整组分，实现玻璃颜色的变化，有望获得广泛的应用。

Description

一种红色硅酸盐玻璃及其制备方法
技术领域
本发明涉及玻璃制备技术，特别涉及一种红色硅酸盐玻璃及其制备方法。
背景技术
颜色玻璃在日常生活中有着极为广泛的应用，例如在门窗、瓷砖釉面、装修饰面材料及工艺品等方面。造型别致的玻璃艺术作品，因为颜色玻璃的使用，而变得更有表现力和感染力，给观赏者带来不一样的视觉感受和人生体验。芬芳宜人的香水，因为瓶体造型及玻璃颜色的渲染，而尽显雍容华贵。颜色玻璃也可应用在光学领域譬如滤光片。颜色玻璃中的红色玻璃，因其绚丽的色彩，格外引人注目。已有的红色玻璃主要有：红宝石色金红玻璃、橙红色含硫化镉玻璃、大红色含硒化镉玻璃、砖红色铜玻璃、含硫化锑的樱桃红玻璃、粉红色含铒玻璃。除含铒玻璃源于铒离子吸收着色外，其他红色玻璃基本是源于半导体或金属胶体着色。在母体玻璃熔制、成型后，这些玻璃需要额外的后续热处理，使这些着色基团聚集、长大，随基团尺寸的不同，会对可见光产生不同的吸收，进而表现为不同的红色。耳熟能详的这些红色玻璃，要么采用剧毒的如镉、硒、铜、锑、硫，要么采用昂贵的金属如金或稀土离子，做为着色元素。对基于胶体着色的玻璃，需要后期热处理，诱导玻璃显色。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种红色硅酸盐玻璃，以廉价的铋作为着色剂。
本发明的另一目的在于提供红色硅酸盐玻璃的制备方法，不需后期附加热处理。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种红色硅酸盐玻璃，各氧化物组分的摩尔百分比为：
SiO2     33~69%；
Li2O     0~18%；
Na2O     0~20%；
K2O      0~13%；
B2O3     30~30%；
Al2O3   0~23%；
P2O5    0~20%；
MgO     0~22.4%；
CaO     0~22.4%；
BaO     0~22.4%；
ZnO     0~10.6%；
TiO2    0~6%；
Bi2O3   0.01~5%；
ZrO2    0~3.2%；
SrO     0~22.4%。
一种红色硅酸盐玻璃的制备方法，包括以下步骤：
（1）按各氧化物组分的摩尔百分比称取原料：
SiO2   33~69%；
Li2O   0~18%；
Na2O   0~20%；
K2O    0~13%；
B2O3   0~30%；
Al2O3  0~23%；
P2O5   0~20%；
MgO    0~22.4%；
CaO    0~22.4%；
BaO    0~22.4%；
ZnO    0~10.6%；
TiO2   0~6%；
Bi2O3  0.01~5%；
ZrO2   0~3.2%；
SrO    0~22.4%；
（2）步骤（1）中称量好的原料经球磨混匀后置于坩埚中压实，在温度为1450~1650°C下熔制1~5小时；
（3）将步骤（2）得到的熔体浇铸在模具中，冷却后，退火，去除残余应力，即制得红色硅酸盐玻璃。
所述熔制过程中进行搅拌，以去除气泡，提高玻璃的均匀性。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：
（1）本发明采用铋作为着色剂，而非贵重金属金或稀土离子或剧毒离子如镉等做着色剂，降低了生产成本；
（2）本发明的利用高温熔融法一次成型、显色，不再需要后期繁琐的热处理控制胶体颗粒大小显色，制备过程简单易行；
（3）本发明通过调整组分，可实现玻璃颜色在粉红、紫红、橙红、棕红、酒红、棕色、黑色等区间变化；
（4）本发明制得的红色玻璃，着色均匀，热稳定性好，高温(<500°C)处理不变色，室温下久置不退或变色。
附图说明
图1为本发明的实施例制备的红棕色玻璃的典型透过曲线图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此，对于未特别注明的工艺参数，可参照常规技术进行。
实施例
本实施例的红色硅酸盐玻璃的制备过程如下：
（1）以二氧化硅、碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾、三氧化二硼（或硼酸）、五氧化二磷（或磷酸二氢铵）、氧化镁、碳酸钙（或氧化钙）、碳酸锶（或氧化锶）、碳酸钡、氧化铝（或氢氧化铝）、二氧化钛、三氧化二铋（或铋粉）、氧化锆、氧化锌为原料，按表1中所述的摩尔组成称量原料，控制总重为100g。
（2）步骤（1）中称量好的原料经球磨混匀后置于坩埚中压实，按照表1中所述的工艺参数进行熔制；熔制过程中进行搅拌，以去除气泡，提高玻璃的均匀性；
（3）将步骤（2）得到的熔体浇铸在模具中，冷却后，退火，去除残余应力，即制得红色硅酸盐玻璃。
表1本实施例制备的玻璃样品的组成、工艺参数及颜色
  组成玻璃的氧化物的摩尔百分比(mol%)   熔制温度/时间   玻璃颜色
  13Li2O-23Al2O3-63SiO2-1.0Bi2O3   1650°C/2小时   棕红
  13Na2O-23Al2O3-63SiO2-1.0Bi2O3   1650°C/2小时   棕红
  13K2O-23Al2O3-63SiO2-1.0Bi2O3   1650°C/2小时   棕红
  1399Li2O-23Al2O3-63SiO2-0.01Bi2O3   1650°C/2小时   浅粉红
  13.95Li2O-23Al2O3-63SiO2-0.05Bi2O3   1650°C/2小时   粉红
  12Li2O-20Al2O3-63SiO2-5.0Bi2O3   1650°C/2小时   深红棕
  13Li2O-23Al2O3-53SiO2-10B2O3-1.0Bi2O3   1550°C/5小时   红棕
  18Li2O-23Al2O3-45SiO2-10B2O3-1.0Bi2O3   1550°C/5小时   红棕
  13Li2O-23Al2O3-43SiO2-20B2O3-1.0Bi2O3   1550°C/1小时   浅红棕
  13Li2O-23Al2O3-33SiO2-30B2O3-1.0Bi2O3   1500°C/1小时   黑
  13Li2O-23Al2O3-53SiO2-10P2O5-1.0Bi2O3   1550°C/5小时   红棕
  13Li2O-23Al2O3-43SiO2-20P2O5-1.0Bi2O3   1500°C/5小时   橙红
  9K2O-25Al2O3-45SiO2-20B2O3-1.0Bi2O3   1640°C/5小时   酒红
  57.3SiO2-26.2AlO1.5-10.6ZnO-0.9BaO-4.0TiO2-1.0Bi2O3   1600°C/15小时   粉红
  59.4SiO2-22.9AlO1.5-6.8ZnO-3.8MgO-0.9BaO-3.9TiO2-1.5ZrO2-1.0Bi2O3   1600°C/15小时   粉红
  22.4MgO-19.7Al2O3-48.2SiO2-6TiO2-3.2ZrO2-0.5Bi2O3   1640°C/5小时   酒红
  22.4CaO-19.7Al2O3-48.2SiO2-6TiO2-3.2ZrO2-0.5Bi2O3   1640°C/5小时   酒红
  22.4SrO-19.7Al2O3-48.2SiO2-6TiO2-3.2ZrO2-0.5Bi2O3   1640°C/5小时   酒红
  22.4BaO-19.7Al2O3-48.2SiO2-6TiO2-3.2ZrO2-0.5Bi2O3   1640°C/5小时   酒红
  1.9MgO-17.1Al2O3-1.2ZnO-64.9SiO2-1.7TiO2-1.1ZrO2-3.2P2O5-1.0Bi2O3   1620°C/5小时   红棕
  1.9MgO-17.1Al2O3-1.2CaO-64.9SiO2-1.7TiO2-1.1ZrO2-3.2P2O5-1.0Bi2O3   1620°C/5小时   红棕
  1.9MgO-17.1Al2O3-1.2SrO-64.9SiO2-1.7TiO2-1.1ZrO2-3.2P2O5-1.0Bi2O3   1620°C/5小时   红棕
  1.9MgO-17.1Al2O3-1.2BaO-64.9SiO2-1.7TiO2-1.1ZrO2-3.2P2O5-1.0Bi2O3   1620°C/5小时   红棕
  20Na2O-10CaO-69SiO2-1.0Bi2O3   1450°C/5小时   棕
图1为本实施例制备的红棕色玻璃的典型透过曲线，由图可见，玻璃含有两个明显吸收峰，分别位于500nm与692nm，玻璃样品呈现红棕色。
本实施例制备的玻璃在100~500°C下热处理，不变色。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种红色硅酸盐玻璃，其特征在于，各氧化物组分的摩尔百分比为：
SiO2    33~69%；
Li2O    0~18%；
Na2O    0~20%；
K2O     0~13%；
B2O3    0~30%；
Al2O3   0~23%；
P2O5    0~20%；
MgO     0~22.4%；
CaO     0~22.4%；
BaO     0~22.4%；
ZnO     0~10.6%；
TiO2    0~6%；
Bi2O3   0.01~5%；
ZrO2    0~3.2%；
SrO     0~22.4%。
2.一种红色硅酸盐玻璃的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按各氧化物组分的摩尔百分比称取原料：
SiO2    33~69%；
Li2O    0~18%；
Na2O    0~20%；
K2O     0~13%；
B2O3    0~30%；
Al2O3   0~23%；
P2O5    0~20%；
MgO     0~22.4%；
CaO     0~22.4%；
BaO     0~22.4%；
ZnO     0~10.6%；
TiO2    0~6%；
Bi2O3   0.01~5%；
ZrO2    0~3.2%；
SrO     0~22.4%；
（2）步骤（1）中称量好的原料经球磨混匀后置于坩埚中压实，在温度为1450~1650°C下熔制1~5小时；
（3）将步骤（2）得到的熔体浇铸在模具中，冷却后，退火，去除残余应力，即制得红色硅酸盐玻璃。
3.根据权利要求2所述的红色硅酸盐玻璃的制备方法，其特征在于，所述熔制过程中进行搅拌。
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