CN103755143B - 一种微晶玻璃及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种微晶玻璃及其制备方法,通过优化微晶玻璃的化学组成,严格控制终产品的主要组成为SiO2?55~75wt%,Al2O3?5~15wt%,MgO?7~15wt%,Na2O?1~10wt%,B2O3?1~10wt%,CaO≤6wt%、K2O≤3wt%,使得该微晶玻璃机械强度高,并具有特别优异的耐急热急冷性能,可很好的满足建筑物外墙干挂装饰,特别是厨房台面等方面的使用需求。本发明制备工艺简单,成品率高,产品性能稳定。

Description

一种微晶玻璃及其制备方法
技术领域
本发明属于装饰材料技术领域,特别涉及一种微晶玻璃及其制备方法。
背景技术
微晶玻璃是一种新型的装饰材料,集中了玻璃、陶瓷及天然石材的三重优点,并优于天石材和陶瓷,可用于建筑幕墙及室内高档装饰,是具有发展前途的新型材料。微晶玻璃与普通玻璃的主要区别是具有结晶结构,其内部的原子排列是有规律的,而玻璃是非晶体结构,的原子排列没有规则,所以,微晶玻璃比陶瓷的亮度高,韧性强。微晶玻璃与陶瓷的主要区别是,它的结晶结构要比陶瓷细得多。
微晶玻璃是将加有晶核剂的特定组合的玻璃,在有控条件(一定温度)下进行晶化热处理,成为具有微晶体和玻璃相均匀分布的,由玻璃相与结晶相组成的复合材料。两者的分布状况随其比例而变化:当玻璃相占的比例大时,玻璃相为连续的基体,晶相孤立地均匀地分布在其中;当玻璃相较少时,玻璃相分散在晶体网架之间,呈连续网状;当玻璃相数量很低,则玻璃相以薄膜状态分布在晶体之间。这种结构也决定了其机械强度高,绝缘性能优良,介电损耗少,介电常数稳定,热膨胀系数可在很大范围调节,耐化学腐蚀,耐磨,热稳定性好,使用温度高的良好性能。
微晶玻璃的综合性能主要决定于三大因素:原始组成的成份、微晶体的尺寸和数量、残余玻璃相的性质和数量。后两种因素由微晶玻璃晶化热处理工艺决定。微晶玻璃的原始组成不同,其晶相的种类也不同,例如有β硅灰石、β石英、氟金云母、二硅酸锂等,各种晶相赋予微晶玻璃的不同性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种微晶玻璃及其制备方法。
本发明所采取的技术方案是:
一种微晶玻璃,按终产品的化学组成计,包含以下组份:SiO255~75wt%,Al2O35~15wt%,MgO7~15wt%,Na2O1~10wt%,B2O31~10wt%和余量杂质。
优选的,按终产品的化学组成计,包含以下组份:SiO264~72wt%,Al2O38~13wt%,MgO9~14wt%,Na2O2~8wt%,B2O32~8wt%和杂质量的CaO、K2O。
优选的,所述微晶玻璃还包括F-1~4wt%。
优选的,CaO≤6wt%,K2O≤3wt%。
优选的,CaO≤3.5wt%,K2O≤1.5wt%。
优选的,其所使用的原料来自石英、长石、萤石、纯碱、硝酸钠、氧化铝、氟硅酸钠、硼酸、硼砂、白云石、硅灰石、氧化镁、滑石。
一种微晶玻璃的制备方法,包括以下步骤:
1)按照化学组成确定原料配比;
2)将原料混合,送入池窑熔化;
3)1000~1400℃下压延成型,得玻璃板坯料;
4)将坯料送入窑中,500~800℃核化1~3小时,800~1200℃晶化1~4小时;冷却,抛光,切割,得微晶玻璃;
所述微晶玻璃终产品的化学组成如上所述。
优选的,步骤2)熔化温度为1400~1700℃,熔化时间为20~40小时。
优选的,步骤3)玻璃板坯料的密度为2.40~2.58g/cm3
本发明的有益效果是:
本发明通过优化微晶玻璃的化学组成及制备工艺,特别是严格控制CaO≤6wt%、K2O≤3wt%,使得该微晶玻璃机械强度高,并具有特别优异的耐急热急冷性能,可很好的满足建筑物外墙干挂装饰,特别是厨房台面等方面的使用需求。并且,制备工艺简单,成品率高,性能稳定。
具体实施方式
微晶玻璃的化学组成对析晶性能有巨大的影响,对其微观结构及物化性能起到决定性的作用。发明人经长期的试验摸索发现,终产品的主要化学组成如下:SiO255~75wt%,Al2O35~15wt%,MgO7~15wt%,Na2O1~10wt%,B2O31~10wt%和余量杂质,该微晶玻璃在具有良好的光泽度、强度等性能的前提下,较普通微晶玻璃具有更优的抗热震性能,特别适用于厨房台面等温度骤变的环境。
优选的,按终产品的化学组成计,包含以下组份:SiO264~72wt%,Al2O38~13wt%,MgO9~14wt%,Na2O2~8wt%,B2O32~8wt%和杂质量的CaO、K2O。
在选择原料的时候,应选用纯度较高的原料,因为有些类型的杂质,即使是少量,也能影响到玻璃的晶化特性。本发明原料应优选自石英、长石、方解石、石灰石、萤石、纯碱、硝酸钠、碳酸钾、氧化铝、氟硅酸钠、硼酸、硼砂、白云石、硅灰石、氧化镁、滑石,严格控制终产品微晶玻璃中CaO≤6wt%、K2O≤3wt%,更优的,控制CaO≤3.5wt%、K2O≤1.5wt%。
优选的,所述微晶玻璃还包括F-1~4wt%,F-以CaF2或MgF2的形式存在。
一种微晶玻璃的制备方法,包括以下步骤:
1)按照化学组成确定原料配比;
2)将原料混合,送入池窑熔化;
3)1000~1400℃下压延成型,得玻璃板坯料;
4)将坯料送入窑中,500~800℃核化1~3小时,800~1200℃晶化1~4小时;冷却,抛光,切割,得微晶玻璃;
所述微晶玻璃终产品的化学组成如上所述。
优选的,步骤2)熔化温度为1400~1700℃,熔化时间为20~40小时。
优选的,步骤3)玻璃板坯料的密度为2.40~2.58g/cm3
优选的,玻璃板坯料厚度控制为4~35mm。
下面结合具体实施例,进一步阐述本发明内容。
实施例1
一种微晶玻璃,按终产品的化学组成计,其组成为SiO255wt%,Al2O310wt%,MgO7wt%,CaO5wt%,K2O2wt%,Na2O5wt%,B2O35wt%,F-4wt%(CaF2)和余量杂质。
制备方法:
1)按照上述化学组成确定原料配比,所用原料为石英、长石、滑石、纯碱、硝酸钠、氧化镁、硼酸、氟硅酸钠;
2)将原料混合,送入池窑,1400℃熔化40小时;
3)将熔化好的物料在1200℃下用过渡辊台压延成型,得到厚度为35mm、密度为2.40g/cm3的玻璃板坯料,直接送入辊道窑中,500℃核化3小时,800℃晶化4小时;冷却,抛光,切割,得终产品。
实施例2
一种微晶玻璃,按终产品的化学组成计,其组成为SiO255wt%,Al2O315wt%,MgO7wt%,CaO6wt%,K2O3wt%,Na2O1wt%,B2O310wt%,F-1wt%(CaF2)和余量杂质。
制备方法:
1)按照上述化学组成确定原料配比,所用原料为硅灰石、长石、滑石、纯碱、硝酸钠、氧化镁、硼酸、萤石;
2)将原料混合,送入池窑,1700℃熔化20小时;
3)将熔化好的物料在1000℃下用对辊压延成型,得到厚度为30mm、密度为2.50g/cm3的玻璃板坯料,送入辊道窑中,600℃核化2小时,1000℃晶化2小时;冷却,抛光,切割,得终产品。
实施例3
一种微晶玻璃,按终产品的化学组成计,其组成为SiO275wt%,Al2O35wt%,MgO8wt%,CaO0.5wt%,K2O1wt%,Na2O2wt%,B2O31wt%,F-2wt%(MgF2)和余量杂质。
制备方法:
1)按照上述化学组成确定原料配比,所用原料为石英、长石、滑石、纯碱、硝酸钠、氧化镁、硼酸、氟硅酸钠;
2)将原料混合,送入池窑,1500℃熔化30小时;
3)将熔化好的物料在1400℃下用对辊压延成型,得到厚度为25mm、密度为2.58g/cm3的玻璃板坯料,送入辊道窑中,800℃核化1小时,1200℃晶化1小时;冷却,抛光,切割,得终产品。
实施例4
一种微晶玻璃,按终产品的化学组成计,其组成为SiO260wt%,Al2O313wt%,MgO10wt%,CaO2wt%,K2O1wt%,Na2O4wt%,B2O34wt%,F-2wt%(MgF2)和余量杂质。
制备方法:
1)按照上述化学组成确定原料配比,所用原料为石英、长石、滑石、纯碱、硝酸钠、白云石、硼砂、氟硅酸钠、氧化铝;
2)将原料混合,送入池窑,1500℃熔化30小时;
3)将熔化好的物料在1200℃下用对辊压延成型,得到厚度为20mm、密度为2.51g/cm3的玻璃板坯料;
4)将玻璃板坯料送入辊道窑中,650℃核化2小时,1000℃晶化2小时;冷却,抛光,切割,得终产品。
实施例5
一种微晶玻璃,按终产品的化学组成计,其组成为SiO266wt%,Al2O38wt%,MgO7wt%,CaO2wt%,K2O1wt%,Na2O10wt%,B2O32wt%,F-1wt%(MgF2)和余量杂质。
制备方法:
1)按照上述化学组成确定原料配比,所用原料为石英、长石、滑石、纯碱、硝酸钠、氧化镁、硼酸、氟硅酸钠;
2)将原料混合,送入池窑,1500℃熔化30小时;
3)将熔化好的物料在1200℃下用对辊压延成型,得到厚度为35mm、密度为2.53g/cm3的玻璃板坯料;
4)将玻璃板坯料送入辊道窑中,650℃核化2小时,1000℃晶化2小时;冷却,抛光,切割,得终产品。
实施例6
一种微晶玻璃,按终产品的化学组成计,其组成为SiO260wt%,Al2O37wt%,MgO15wt%,CaO3wt%,K2O1.5wt%,Na2O5wt%,B2O32wt%,F-2wt%(CaF2)和余量杂质。
制备方法:
1)按照上述化学组成确定原料配比,所用原料为石英、长石、滑石、纯碱、硝酸钠、氧化镁、硼酸、氟硅酸钠;
2)将原料混合,送入池窑,1400℃熔化40小时;
3)将熔化好的物料在1200℃下用对辊压延成型,得到厚度为10mm、密度为2.47g/cm3的玻璃板坯料;
4)将玻璃板坯料送入辊道窑中,600℃核化2小时,900℃晶化3小时;冷却,抛光,切割,得终产品。
对比例
一种微晶玻璃,按终产品的化学组成计,其组成为:SiO255wt%,Al2O310wt%,MgO7wt%,CaO5wt%,K2O2wt%,Na2O5wt%,B2O35wt%,F-4wt%(CaF2)和余量杂质。
其制备方法同实施例1。
性能测试
微晶玻璃的性能测试结果如下表所示:
性能 实施例1 实施例3 实施例5 对比例
光泽度 105光泽单位 107光泽单位 105光泽单位 100光泽单位
抗折强度(MPa) 120 123 119 102
抗压强度(MPa) 620 625 623 605
莫氏硬度 7 7 6.5 6
抗热震性能 反复50次,无裂纹、无崩落,声音无变化 反复50次,无裂纹、无崩落,声音无变化 反复50次,无裂纹、无崩落,声音无变化 第27次,开始出现裂纹,第33次,出现崩落现象
抗热震性能测试方法:将100mm×100mm×18mm的产品放在150℃的恒温烘箱中30分钟,取出放入相当于产品20倍以上体积的25℃水中,冷却后取出观察表面是否无裂纹、崩落等现象,且敲其声音是否无变化。

Claims (1)

1.一种微晶玻璃,其特征在于,按终产品的化学组成计,其组成为SiO275wt%,Al2O35wt%,MgO8wt%,CaO0.5wt%,K2O1wt%,Na2O2wt%,B2O31wt%,MgF22wt%和余量杂质;该微晶玻璃按照以下步骤制备而得:
1)按照上述化学组成确定原料配比,所用原料为石英、长石、滑石、纯碱、硝酸钠、氧化镁、硼酸、氟硅酸钠;
2)将原料混合,送入池窑,1500℃熔化30小时;
3)将熔化好的物料在1400℃下用对辊压延成型,得到厚度为25mm、密度为2.58g/cm3的玻璃板坯料,送入辊道窑中,800℃核化1小时,1200℃晶化1小时;冷却,抛光,切割,得终产品。
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