CN105884192B - 一种特种玻璃及其制备方法和用途 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种特种玻璃，包括按氧化物为基准的以重量份计的以下组分制成30‑36份SiO2；8‑10份B2O3；2‑5份ZnO；1‑3份MgO；25‑29份BaO；2‑2.5份Al2O3；2‑3份ZrO2；10‑13份CaO；3‑5份Na2O；0.06‑0.1份Sb2O3；另外，其还包括4‑4.5份Na2SiF6。其中B2O3以硼酸形式引入；MgO以碳酸盐形式引入；CaO以碳酸盐形式引入；F以氟硅酸钠形式引入；Na2O以碳酸盐形式引入，BaO以碳酸盐和硝酸盐的形式引入。采用该配方制得的特种玻璃，且具有良好的压型性能和加工性能，不易析晶，采用氟硅酸钠作为乳浊剂，使该特种玻璃颜色与玉石相似等优点。本发明还涉及该特种玻璃的制备方法和采用其制备的工艺元件。

Description

一种特种玻璃及其制备方法和用途
技术领域
本发明涉及玻璃制备技术领域，具体为一种特种玻璃及其制备方法和用途。
背景技术
天然玉石为不可再生资源，产量日益枯竭，很难满足不断增长的需要。因此仿玉石材料和制品应运而生，得到迅速发展。仿玉石玻璃源远流长，经久不衰，而且还有发展空间，在现代化生产工艺中，将光学玻璃精密成型(手机上照相镜头成型)技术应用到人造玉石上，一次成型，尺寸精度和光洁度很高，可不必研磨、抛光。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种特种玻璃，具有良好的压型性能和良好的加工性能，不易析晶，光学特性、颜色、密度、硬度和化学稳定性与玉石相似。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种特种玻璃，包括按氧化物为基准的以重量份计的以下组分：
由按氧化物为基准的以重量份计的以下组分制成：
所述B2O3以硼酸(H3BO3)形式引入；MgO以碳酸盐(MgCO3)形式引入；CaO以碳酸盐(CaCO3)形式引入；Al2O3以氢氧化铝(Al(OH)3)形式引入；Na2O以碳酸盐(Na2CO3)形式引入，BaO以碳酸盐(BaCO3)和硝酸盐(Ba(NO3)2)形式引入；F以氟硅酸钠(Na2SiF6)形式引入。
所述配方中的BaO以碳酸盐和硝酸盐的形式引入，其中以碳酸钡(BaCO3)形式引入23-24份BaO，以硝酸钡(Ba(NO3)2)形式引入3.5-4份BaO。
特种玻璃的配方中氟硅酸钠的加入量与Al2O3的重量比为1:2～5.6。引入氟硅酸钠(Na2SiF6)作为乳浊剂使玻璃呈现出与玉石颜色相似的蛋白色，加入Al2O3能减少氟化物的挥发，有利于玻璃的乳浊，防止乳浊玻璃中的微粒粗化，氟硅酸钠(乳浊剂)的颗粒直径为1-3um，外观细腻，使玻璃颜色为蛋白色，与玉石相似。
所述特种玻璃的折射率为1.62352～1.62391，色散为0.01009～0.01015，阿贝数为61.43～61.83。
所述特种玻璃的转变温度为547-571℃；驰垂温度为651-675℃；退火温度541-558℃；膨胀系数α20℃/300℃(10-7/K)为74-91。
所述特种玻璃的析晶温度为744℃-927℃；密度为3.07g/cm3；莫氏硬度为6-6.5；化学稳定性为1级。
制备所述的特种玻璃的方法，具体步骤为
按照比例称取各组分的物料，然后用V形混料机将各组分原料按规定顺序混合均匀，再加入电气混合生产线熔化，澄清，均化，采用流料方式压制成型，退火后即得所述特种玻璃。
本发明还涉及采用所述的特种玻璃制备的工艺元件。
本发明引入大量的网络中间体和网络外体，增加玻璃稳定性，同时调整玻璃的析晶性能，防止玻璃析晶引起玻璃表面粗糙和玻璃热稳定性降低。
上述配方中，SiO2是玻璃形成氧化物，以硅-氧四面体的结构组元形成不规则的连续网络，成为玻璃的骨架。玻璃中的SiO2能降低玻璃的热膨胀系数，提高玻璃的热稳定性、化学稳定性、耐热性、硬度、机械强度。
B2O3也是玻璃的形成氧化物，以硼-氧四面体为结构组元，与硅-氧四面体共同组成结构网络。玻璃中引入B2O3能降低玻璃的析晶倾向，提高玻璃的热稳定性、化学稳定性。
ZnO是中间体氧化物，在一般情况下以锌氧八面体作为网络外体氧化物，当玻璃中的游离氧足够时，可以形成锌氧四面体而进入玻璃的结构网络，使玻璃的结构更趋稳定。ZnO能降低玻璃的热膨胀系数，增强玻璃表面的光泽，提高玻璃的化学稳定性和热稳定性。
MgO是网络外体氧化物，能缓和温度与粘度的关系，减少玻璃失透现象，降低玻璃凝固速度，有利于成型、能减少析晶倾向、降低玻璃膨胀系数，提高玻璃热稳定性和化学稳定性。
BaO是网络外体，它能增加玻璃的折射率、密度和光泽度。部分BaO以硝酸盐形式引入，配合Sb2O3起澄清作用。
CaO是网络外体，它能提高玻璃的化学稳定性，增加玻璃机械强度和硬度。
Al2O3是网络中间体，有四面体和八面体两种配位结构，能降低玻璃的析晶倾向，提高化学稳定性和机械强度，改善热稳定性，增强玻璃的弹性和硬度。
ZrO2是中间氧化物，能提高玻璃的粘度、硬度、弹性、折射率、化学稳定性，降低玻璃的热膨胀系数。但含量不能超过有效氧化物组分的3％，否则会导致析晶。
Na2O既是玻璃的成分，又是重要的助熔剂，能提高玻璃的热稳定性和化学稳定性。
上述特种玻璃的制备方法，具体步骤为：
按照比例称取各组分的物料，然后用V形混料机将各组分原料按规定顺序混合均匀，再加入电气混合生产线熔化，澄清，均化，采用流料方式压制成型，退火后即得所述特种玻璃。
按照GB/T7962.1-2010的方法测试，该特种玻璃的折射率为1.62352～1.62391，色散为0.01009～0.01015，阿贝数为61.43～61.83。
按照GB/T7962.16-2010的方法测试，所述特种玻璃的转变温度为547-571℃；驰垂温度为651-675℃；退火温度541-558℃；膨胀系数α20℃/300℃(10-7/K)为74-91。
对该特种玻璃进行析晶实验检测，其析晶温度为744℃-927℃，高于玻璃退火温度及驰垂温度，在压制成型和退火的过程中不会发生析晶，影响产品质量。
采用上述配方制成的玻璃，按照GB/T7962.8-2010的方法检测，其气泡级别达到GB/T903-87标准规定的A00；按照GB/T7962.9-2010的方法测试，其光吸收系数达到GB/T903-87标准规定的0级；按照GB/T7962.2-2010的方法测试，其光学均匀性达到GB/T903-87标准规定的1级；按照GB/T7962.19-2010的方法测试，其相对研磨硬度FA为0.31；按照GB/T7962.19-2010的方法测试，其密度为3.07g/cm3；按照GB/T7962.19-2010的方法测试，其莫氏硬度为6-6.5；按照GB/T7962.19-2010的方法测试，其化学稳定性为1级。
本发明中还涉及采用所述的特种玻璃制备的工艺饰品，如仿玉石家具，仿玉石首饰等。
本发明提供的特种玻璃，由其相对研磨硬度FA可知该特种玻璃具有良好的加工性能，由驰垂温度和膨胀系数能够看出该特种玻璃具有良好的压型性能。
具体实施方式
下面结合实施例，进一步阐明本发明。这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不是用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明记载的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求书所限定的范围。
本发明列举了3个实施例，具体原料配比见表1，制备时，按照表1中所列举的比例称取各物料，然后用V形混料机将各组分原料按规定顺序混合均匀，再加入电气混合生产线熔化，澄清，均化，采用流料方式压制成型，退火后即得所述特种玻璃。制得的特种玻璃的各光学常数同见表1，各物料称量的单位均为g。
表1
其中配方中的B2O3以硼酸(H3BO3)形式引入；MgO以碳酸盐(MgCO3)形式引入；CaO以碳酸盐(CaCO3)形式引入；Al2O3以氢氧化铝(Al(OH)3)形式引入；Na2O以碳酸盐(Na2CO3)形式引入，BaO以碳酸盐和硝酸盐的形式引入；F以氟硅酸钠(Na2SiF6)形式引入。
BaO以碳酸盐和硝酸盐的形式引入，实施例1中以碳酸钡BaCO3形式引入23gBaO，以硝酸钡Ba(NO3)2形式引入3.6gBaO；实施例2中以碳酸钡BaCO3形式引入24gBaO，以硝酸钡Ba(NO3)2形式引入3.9gBaO；实施例3中以碳酸钡BaCO3形式引入23.6gBaO，以硝酸钡Ba(NO3)2形式引入4.2gBaO；
通过上述实施例可以看出，本发明提供的特种玻璃的各项光学常数均能符合要求，具有较好的化学稳定性和机械强度，具有良好的压型性能和加工性能，不易析晶等优点。另外实施例3的配方是通过多次试验确定的最优配方，其各方面的参数都很稳定，符合相关要求。

Claims (4)

1.一种用于工艺元件的特种玻璃，其特征在于：由按氧化物为基准的以重量份计的以下组分制得：
所述特种玻璃的折射率为1.62352～1.62391，色散为0.01009～0.01015，阿贝数为61.43～61.83；所述特种玻璃的转变温度为547-571℃；弛 垂温度为651-675℃；退火温度541-558℃；膨胀系数α20℃/300℃为74×10-7/K-91×10-7/K；所述特种玻璃的析晶温度为744℃-927℃；密度为3.07g/cm3；莫氏硬度为6-6.5；化学稳定性为1级。
2.根据权利要求1所述的特种玻璃，其特征在于：由按氧化物为基准的以重量份计的以下组分制成：
3.根据权利要求1所述的特种玻璃，其特征在于：B2O3以硼酸形式引入；MgO以碳酸盐形式引入；CaO以碳酸盐形式引入；Al2O3以氢氧化铝形式引入；Na2O以碳酸盐形式引入，BaO以碳酸盐和硝酸盐形式引入；F以氟硅酸钠形式引入。
4.制备权利要求1-3任意一项所述的特种玻璃的方法，其特征在于：具体步骤为
按照比例称取各组分的物料，然后用V形混料机将各组分原料按规定顺序混合均匀，再加入电气混合生产线熔化，澄清，均化，采用流料方式压制成型，退火后即得所述特种玻璃。
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