CN105271762A - 用于制备二硅酸锂微晶玻璃的组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于制备二硅酸锂微晶玻璃的组合物及其制备方法，该组合为包括：SiO₂40-60；Li₂O20-40；K₂O3-10；P₂O₅2-10；Al₂O₃0-5；ZrO₂0-5；CeO₂0-5；CaO0-5；MgO0-5；B₂O₃0-5；ZnO0-5；光敏剂0-5；荧光剂0-5；改性剂0-5；着色剂0-10。本发明还提供一种制备二硅酸锂微晶玻璃的方法，包括：(1)：按质量百分比称量原料，将其装入混料机中，混料1min-2h；(2)：将混合好的原料，倒入铂金或铂铑坩埚中，于空气气氛或惰性气体中，加温至1350℃-1600℃时，保温0.5-4h；(3)将步骤二中经过保温的玻璃液冷却浇铸成型；(4)：将步骤三中所得成型产物，加热升温至600-900℃，保温0.5-60min，使其晶化，得到二硅酸锂微晶玻璃。本发明的材料具备了二次熔化后，透度、强度不发生变化，提高材料切削性。

Description

用于制备二硅酸锂微晶玻璃的组合物及其制备方法

技术领域

本发明属于玻璃陶瓷加工领域，尤其涉及用于制备二硅酸锂微晶玻璃的组合物及其制备方法。

背景技术

微晶玻璃是给传统玻璃的配方中加入成核剂，使加入成核剂的玻璃能够在成型后再次加温时，晶化成陶瓷，从而形成的既有一部分玻璃的特性、又有一部分陶瓷特性的新型材料。它的优点在于，通过成核剂含量及其他方式，可以控制材料玻璃成分含量与陶瓷成分含量的比，从而控制其性能偏向于陶瓷或偏向于玻璃，这个过程是可控制的。

二硅酸锂微晶玻璃，是以二硅酸锂为陶瓷部分主要晶体结构，以SiO₂、LiO₂为主要玻璃结构，再加入K₂O、P₂O₅、Al₂O₃、ZrO₂、B₂O₃、ZnO₂、MgO、CaO等起到玻璃助熔、成核、增加强度的化合物，以及Fe₂O₃、Co₂O₃、CeO₂、Er₂O₃等玻璃着色化合物。形成的一种玻璃陶瓷。

目前，二硅酸锂玻璃陶瓷，由于其切削性好、透度好、强度好、生物性能好。被广泛应用于生物医学材料中，尤其是应用于口腔修复材料中。

国内专利中，申请公布号为CN103553339B的专利“混合反应烧结法制备的二硅酸锂微晶玻璃材料及其方法”阐述了二硅酸锂微晶玻璃的过程。其步骤3中规定：“按照二硅酸锂基础玻璃粉末的原料成分配比，SiO₂为65～80wt％、Li₂O为13～18wt％、P₂O₅为0～4wt％、ZrO₂为0～4wt％、Al₂O₃为0～4wt％、K₂O为2～5wt％、CeO₂为0～3wt％和La₂O₃为0～5wt％，”其中SiO₂含量很高、Li₂O含量很低。而根据其整篇专利所述，及其最终步骤的使用情况，其专利中并未涉及二硅酸锂材料二次熔化问题。

国内专利中，申请公布号为CN103360041B的专利“一种碳/二硅酸锂复合陶瓷材料及其制备方法”中也阐述了二硅酸锂微晶玻璃的过程。其中规定：“一种碳/二硅酸锂复合陶瓷材料，其特征是：其以SiO₂、Li₂O、P₂O₅、ZnO、CaO、K2O和无定形碳粉或石墨粉为原料，各组份的质量百分比为：SiO₂67.6～73.6％、Li₂O16.9～18.7％、P₂O₅2.3～5.3％、ZnO0.8～3.1％、CaO1.1～2.3％、K₂O1.8～5.3％、无定形碳粉或石墨粉0.2～0.9％”其中SiO₂含量同样很高、Li₂O同样含量很低。而根据其整篇专利所述，及其最终步骤的使用情况，其专利中同样并未涉及二硅酸锂材料二次熔化问题。

国内专利中，申请公布号为CN101139170B的专利“以ZrO₂为增强相的二硅酸锂微晶玻璃复合材料及其制备方法”中也阐述了二硅酸锂微晶玻璃的过程。其中规定：“以ZrO₂为增强相的二硅酸锂微晶玻璃复合材料的制备方法，所述二硅酸锂微晶玻璃复合材料由二硅酸锂基础玻璃和氧化锆粉体组成，按重量百分比二硅酸锂基础玻璃为70～95wt％、氧化锆粉体为5～30wt％；其中二硅酸锂基础玻璃按重量百分比由SiO₂为63.5～77.5wt％、Li₂O为15～19wt％、P₂O₅为1～5wt％、ZnO为2～4wt％、K₂O为4～7wt％和CaO为0.5～1.5wt％组成”其中SiO₂含量同样很高、Li₂O同样含量很低。而根据其整篇专利所述，及其最终步骤的使用情况，其专利中同样并未涉及二硅酸锂材料二次熔化问题。

现有技术中并未提及以较高Li₂O含量、较低SiO₂含量的所制备的成玻璃陶瓷，能够提高材料切削性。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种使材料具备了二次熔化后，透度、强度不发生变化，能够提高材料切削性的玻璃陶瓷及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种用于制备二硅酸锂微晶玻璃的组合物，包括以下质量百分比的组分：

所述光敏剂选自硒、锶、镉、钛、锡和钨的氧化物、碳酸物和硝酸物中的至少一种。

所述荧光剂选自银、铈、铋、锡和碲的氧化物、碳酸物和硝酸物中的至少一种。

所述玻璃改性剂选自钙、硼、磷、钡和镁的酸性物质、氧化物、碳酸物和硝酸物中的至少一种。

所述着色剂选自铁、钴、镍、硒、铜、锰和稀土元素的氧化物、碳酸物和硝酸物中的至少一种。

本发明还提供一种使用上述的组合物制备二硅酸锂微晶玻璃的方法，包括以下步骤：

步骤一：按质量百分比称量原料，将其装入混料机中，混料1min-2h；

步骤二：将混合好的原料，倒入铂金或铂铑坩埚中，于空气气氛或惰性气体中，加温至1350℃-1600℃时，保温0.5-4h；

步骤三：将步骤二中经过保温的玻璃液冷却浇铸成型；

步骤四：将步骤三中所得成型产物，加热升温至600-900℃，保温0.5-60min，使其晶化，得到二硅酸锂微晶玻璃。

或；

将步骤三种所得成型产物，放置于模具正上方，加热升温至900-1100℃，保温0.5-60min，使其熔入模具中成型，得到二硅酸锂微晶玻璃。

所述步骤三的冷却成型包括：将保温的玻璃液浇铸入400℃-600℃预热的模具中成型，并退火0.5-4小时。

本发明又提供一种二硅酸锂微晶玻璃，按照上述的制备方法制备得到。

本发明再提供一种上述的二硅酸锂微晶玻璃用作牙科修复材料的用途。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过现有技术中并未提及的较高Li₂O含量、较低SiO₂含量的成分，提高材料切削性。同时，使材料具备了二次熔化后，透度、强度不发生变化，从而使材料能够多一种成型方法。本发明的微晶玻璃通过改变助溶剂、成核剂种类、含量。实现了一种较高Li₂O含量、较低SiO₂含量的二硅酸锂微晶玻璃。这是在以往二硅酸锂制微晶玻璃制备中所没有的。由于Li₂O含量较高、而SiO₂含量低，从而使得材料切削性能要高于目前其他成分的二硅酸锂玻璃陶瓷。同时，使材料具备了二次熔化后，仍然具有较高的透度及强度的性能。使材料具备了切削成型、熔化铸模成型两种使用方法，并且，熔化并不会降低材料强度。

具体实施方式

下面对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。

实施例1

按照下列质量百分比准备原料：

SiO₂50；Li₂O30；K₂O5；P₂O₅5；Al₂O₃2；ZrO₂3；CeO₂1；CaO2；MgO0.5；B₂O₃1；ZnO0；氧化锶0.3，碳酸镉0.2。

一种二硅酸锂微晶玻璃的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：按质量百分比称量原料，将其装入混料机中，混料1h；

步骤二：将混合好的原料，倒入铂金或铂铑坩埚中，于惰性气体中，加温至1500℃时，保温2.5h；

步骤三：将步骤二中经过保温的玻璃液冷却浇铸入500℃预热的模具中成型，并退火2.5小时；

步骤四：将步骤三中所得成型产物，加热升温至850℃，保温30min，使其晶化，得到二硅酸锂微晶玻璃。

实施例2

按照下列质量百分比准备原料：

SiO₂40；Li₂O40；K₂O3；P₂O₅2；Al₂O₃2；ZrO₂2；CeO₂2；CaO1；MgO1；B₂O₃1；ZnO1；硝酸硒2；硝酸铈1，氧化银1；碳酸钙0.2，氧化硼0.3；硝酸铜0.5。

一种二硅酸锂微晶玻璃的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：按质量百分比称量原料，将其装入混料机中，混料2h；

步骤二：将混合好的原料，倒入铂金坩埚中，于空气气氛中，加温至1350℃时，保温4h；

步骤三：将步骤二中经过保温的玻璃液冷却浇铸成型；将保温的玻璃液浇铸入600℃预热的模具中成型，并退火0.5小时；

步骤四：将步骤三种所得成型产物，放置于模具正上方，加热升温至1000℃，保温40min，使其熔入模具中成型，得到二硅酸锂微晶玻璃。

实施例3

按照下列质量百分比准备原料：

SiO₂60；Li₂O20；K₂O3；P₂O₅2；Al₂O₃0；ZrO₂0；CeO₂0；CaO0；MgO2；B₂O₃2；ZnO2；氧化铋1；碳酸钡4；氧化铁4。

一种二硅酸锂微晶玻璃的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：按质量百分比称量原料，将其装入混料机中，混料1.5h；

步骤二：将混合好的原料，倒入铂金坩埚中，于惰性气体中，加温至1600℃时，保温0.5h；

步骤三：将步骤二中经过保温的玻璃液冷却浇铸成型；将保温的玻璃液浇铸入400℃预热的模具中成型，并退火4小时；

步骤四：将步骤三中所得成型产物，加热升温至600℃，保温60min，使其晶化，得到二硅酸锂微晶玻璃。

实施例4

按照下列质量百分比准备原料：

SiO₂41；Li₂O21；K₂O10；P₂O₅10；Al₂O₃0.5；ZrO₂0.5；CeO₂3；CaO3；MgO3；B₂O₃0.5；ZnO4；氧化钨0.1，氧化钛0.4；硝酸锡0.5；碳酸镁1；氧化锰0.2，二氧化硒1.0。

一种二硅酸锂微晶玻璃的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：按质量百分比称量原料，将其装入混料机中，混料1min；

步骤二：将混合好的原料，倒入铂铑坩埚中，于惰性气体中，加温至1450℃时，保温3.5h；

步骤三：将步骤二中经过保温的玻璃液冷却浇铸成型；将保温的玻璃液浇铸入450℃预热的模具中成型，并退火3小时。

步骤四：将步骤三种所得成型产物，放置于模具正上方，加热升温至1100℃，保温0.5min，使其熔入模具中成型，得到二硅酸锂微晶玻璃。

本发明的微晶玻璃通过改变助溶剂、成核剂种类、含量。提供了一种较高Li₂O含量、较低SiO₂含量的二硅酸锂微晶玻璃。本发明的微晶玻璃由于其Li₂O含量高、SiO₂含量低，提高了材料切削性。同时，使材料具备了二次熔化后，透度、强度不发生变化的性能，从而使材料能够多一种使用方法。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (9)

1.一种用于制备二硅酸锂微晶玻璃的组合物，其特征在于，包括以下质量百分比的组分：

2.根据权利要求1所述的用于制备二硅酸锂微晶玻璃的组合物，其特征在于，所述光敏剂选自硒、锶、镉、钛、锡和钨的氧化物、碳酸物和硝酸物中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的用于制备二硅酸锂微晶玻璃的组合物，其特征在于，所述荧光剂选自银、铈、铋、锡和碲的氧化物、碳酸物和硝酸物中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的用于制备二硅酸锂微晶玻璃的组合物，其特征在于，所述玻璃改性剂选自钙、硼、磷、钡和镁的酸性物质、氧化物、碳酸物和硝酸物中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的用于制备二硅酸锂微晶玻璃的组合物，其特征在于，所述着色剂选自铁、钴、镍、硒、铜、锰和稀土元素的氧化物、碳酸物和硝酸物中的至少一种。

6.一种使用权利要求1-5任一项所述的组合物制备二硅酸锂微晶玻璃的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：按质量百分比称量原料，将其装入混料机中，混料1min-2h；

步骤二：将混合好的原料，倒入铂金或铂铑坩埚中，于空气气氛或惰性气体中，加温至1350℃-1600℃时，保温0.5-4h；

步骤三：将步骤二中经过保温的玻璃液冷却浇铸成型；

步骤四：将步骤三中所得成型产物，加热升温至600-900℃，保温0.5-60min，使其晶化，得到二硅酸锂微晶玻璃。

或；

将步骤三种所得成型产物，放置于模具正上方，加热升温至900-1100℃，保温0.5-60min，使其熔入模具中成型，得到二硅酸锂微晶玻璃。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤三的冷却成型包括：将保温的玻璃液浇铸入400℃-600℃预热的模具中成型，并退火0.5-4小时。

8.一种二硅酸锂微晶玻璃，其特征在于，按照权利要求6或7所述的制备方法制备得到。

9.一种权利要求8所述的二硅酸锂微晶玻璃用作牙科修复材料的用途。