CN106116162A - 一种教学用研钵及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种教学用研钵，所述研钵，主要包括以下质量份的原料：ZrO218～20份、SiO250～60份、Li2O30～34份、Ta2O510～14份、羟基磷酸钙10～20份、磷酸二氢镁4～10份、烷基苯磺酸钠3～7份、膜纤维3～7份、氟磷酸钙1～3份和硼酸钾1～3份；本发明制备方法工艺简单，环保无污染，制备的产品成功率高，良品率达到99.9%以上；本发明制备的研钵物理性能好，抗弯强度在700MPa以上，维氏硬度在8GPa以上，断裂韧性在8MPa·m1/2以上，吸水率在0.05%以下，透明度好，白度在95以上。

Description

一种教学用研钵及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种教学用研钵及其制备方法，属于教学用具领域。
背景技术
研钵是实验中研碎实验材料的容器，配有钵杵。常用的为瓷制品，也有由玻璃、铁、玛瑙、氧化铝材料制成的研钵。用于研磨固体物质或进行粉末状固体的混和。其规格用口径的大小表示。硬质材料(如瓷或黄铜)制成的通常是碗状的小器皿，用杵在其中将物质捣碎或研磨。
玻璃研钵因为其质量轻、清洗方便等受到广泛使用，但是玻璃研钵的硬度低，很多物质不能研磨，并且很多玻璃研钵的吸水率偏高，无法满足一些特殊要求物质的研磨，造成了玻璃研钵的使用范围偏窄。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种教学用研钵，具有物理性能好、透明度好和吸水率小的优点。
本发明的另一目的是提供一种教学用研钵的制备方法，具有工艺简单，环保无污染，制备的产品成功率高的优点。
为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种教学用研钵，所述研钵，主要包括以下质量份的原料：ZrO218～20份、SiO250～60份、Li2O30～34份、Ta2O510～14份、羟基磷酸钙10～20份、磷酸二氢镁4～10份、烷基苯磺酸钠3～7份、膜纤维3～7份、氟磷酸钙1～3份和硼酸钾1～3份。
以下是对上述技术方案的进一步优化：
一种教学用研钵的制备方法，所述制备方法依次包括以下步骤：原料预处理、低温烧制、洗涤除杂、高温烧制和核化晶化。
所述原料预处理步骤为：将羟基磷酸钙、磷酸二氢镁、烷基苯磺酸钠、膜纤维、氟磷酸钙和硼酸钾粉碎混合均匀，用乙醇浸泡20分钟后过滤，再将粉末加入到蒸馏水中，在60℃条件下加热搅拌10分钟，然后升温到200℃，保温半小时，得混合物粉末。
所述低温烧制步骤为：将ZrO2、SiO2、Li2O、Ta2O5和预处理后的混合物粉末研磨均匀，在1000～1100℃下加热1小时，待自然冷却至常温后研磨，过100目筛，升温速度为每小时300℃。
所述洗涤除杂步骤为：将低温烧制后的粉末用饱和碳酸铵溶液洗涤后过滤，然后用0.05mol/L的盐酸溶液洗涤后过滤，最后用0.1%的高锰酸钾溶液洗涤后过滤。
所述高温烧制步骤为：将洗涤完的粉末在2000～2150℃下加热2小时，待自然冷却至常温后研磨，过80目筛，升温速度为每小时500℃。
所述核化晶化步骤为：将高温烧制后的粉末在850～900℃温度下核化0.5小时，然后升温至1300℃进行晶化处理3小时，然后制成研钵并冷却至室温。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：本发明制备方法工艺简单，环保无污染，制备的产品成功率高，良品率达到99.9%以上；本发明制备的研钵物理性能好，抗弯强度在700MPa以上，维氏硬度在8GPa以上，断裂韧性在8MPa·m1/2以上，吸水率在0.05%以下，透明度好，白度在95以上。
下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。
具体实施方式
实施例1，一种教学用研钵，主要包括以下质量份的原料：ZrO218份、SiO250份、Li2O30份、Ta2O510份、羟基磷酸钙10份、磷酸二氢镁4份、烷基苯磺酸钠3份、膜纤维3份、氟磷酸钙1份和硼酸钾1份。
一种教学用研钵的制备方法包括以下步骤：
1.原料预处理：将羟基磷酸钙、磷酸二氢镁、烷基苯磺酸钠、膜纤维、氟磷酸钙和硼酸钾粉碎混合均匀，用乙醇浸泡20分钟后过滤，再将粉末加入到蒸馏水中，在60℃条件下加热搅拌10分钟，然后升温到200℃，保温半小时，得混合物粉末；
2.低温烧制：将ZrO2、SiO2、Li2O、Ta2O5和预处理后的混合物粉末研磨均匀，在1000～1100℃下加热1小时，待自然冷却至常温后研磨，过100目筛，升温速度为每小时300℃；
3.洗涤除杂：将低温烧制后的粉末用饱和碳酸铵溶液洗涤后过滤，然后用0.05mol/L的盐酸溶液洗涤后过滤，最后用0.1%的高锰酸钾溶液洗涤后过滤；
4.高温烧制：将洗涤完的粉末在2000～2150℃下加热2小时，待自然冷却至常温后研磨，过80目筛，升温速度为每小时500℃。
5. 核化晶化：将高温烧制后的粉末在850～900℃温度下核化0.5小时，然后升温至1300℃进行晶化处理3小时，然后制成研钵并冷却至室温。
实施例2，一种教学用研钵，主要包括以下质量份的原料：ZrO219份、SiO255份、Li2O32份、Ta2O512份、羟基磷酸钙15份、磷酸二氢镁7份、烷基苯磺酸钠5份、膜纤维5份、氟磷酸钙2份和硼酸钾2份。
一种教学用研钵的制备方法包括以下步骤：
1.原料预处理：将羟基磷酸钙、磷酸二氢镁、烷基苯磺酸钠、膜纤维、氟磷酸钙和硼酸钾粉碎混合均匀，用乙醇浸泡20分钟后过滤，再将粉末加入到蒸馏水中，在60℃条件下加热搅拌10分钟，然后升温到200℃，保温半小时，得混合物粉末；
2.低温烧制：将ZrO2、SiO2、Li2O、Ta2O5和预处理后的混合物粉末研磨均匀，在1000～1100℃下加热1小时，待自然冷却至常温后研磨，过100目筛，升温速度为每小时300℃；
3.洗涤除杂：将低温烧制后的粉末用饱和碳酸铵溶液洗涤后过滤，然后用0.05mol/L的盐酸溶液洗涤后过滤，最后用0.1%的高锰酸钾溶液洗涤后过滤；
4.高温烧制：将粉末在2000～2150℃下加热2小时，待自然冷却至常温后研磨，过80目筛，升温速度为每小时500℃。
5. 核化晶化：将高温烧制后的粉末在850～900℃温度下核化0.5小时，然后升温至1300℃进行晶化处理3小时，然后制成研钵并冷却至室温。
实施例3，一种教学用研钵，主要包括以下质量份的原料：ZrO220份、SiO260份、Li2O34份、Ta2O514份、羟基磷酸钙20份、磷酸二氢镁10份、烷基苯磺酸钠7份、膜纤维7份、氟磷酸钙3份和硼酸钾3份。
一种教学用研钵的制备方法包括以下步骤：
1.原料预处理：将羟基磷酸钙、磷酸二氢镁、烷基苯磺酸钠、膜纤维、氟磷酸钙和硼酸钾粉碎混合均匀，用乙醇浸泡20分钟后过滤，再将粉末加入到蒸馏水中，在60℃条件下加热搅拌10分钟，然后升温到200℃，保温半小时，得混合物粉末；
2.低温烧制：将ZrO2、SiO2、Li2O、Ta2O5和预处理后的混合物粉末研磨均匀，在1000～1100℃下加热1小时，待自然冷却至常温后研磨，过100目筛，升温速度为每小时300℃；
3.洗涤除杂：将低温烧制后的粉末用饱和碳酸铵溶液洗涤后过滤，然后用0.05mol/L的盐酸溶液洗涤后过滤，最后用0.1%的高锰酸钾溶液洗涤后过滤；
4.高温烧制：将粉末在2000～2150℃下加热2小时，待自然冷却至常温后研磨，过80目筛，升温速度为每小时500℃。
5. 核化晶化：将高温烧制后的粉末在850～900℃温度下核化0.5小时，然后升温至1300℃进行晶化处理3小时，然后制成研钵并冷却至室温。
由上述各实施例所制得的研钵性能如下表：
本发明制备方法工艺简单，环保无污染，制备的产品成功率高，良品率达到99.9%以上；本发明制备的研钵物理性能好，抗弯强度在700MPa以上，维氏硬度在8GPa以上，断裂韧性在8MPa·m1/2以上，吸水率在0.05%以下，透明度好，白度在95以上。
以上所述为本发明最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本发明的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本发明的技术启示而进行的等效变换，也在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种教学用研钵，其特征在于：所述研钵，主要包括以下质量份的原料：ZrO218～20份、SiO250～60份、Li2O30～34份、Ta2O510～14份、羟基磷酸钙10～20份、磷酸二氢镁4～10份、烷基苯磺酸钠3～7份、膜纤维3～7份、氟磷酸钙1～3份和硼酸钾1～3份。
2.如权利要求1所述的一种教学用研钵的制备方法，其特征在于：所述制备方法依次包括以下步骤：原料预处理、低温烧制、洗涤除杂、高温烧制和核化晶化。
3.如权利要求2所述的一种教学用研钵的制备方法，其特征在于：所述原料预处理步骤为：将羟基磷酸钙、磷酸二氢镁、烷基苯磺酸钠、膜纤维、氟磷酸钙和硼酸钾粉碎混合均匀，用乙醇浸泡20分钟后过滤，再将粉末加入到蒸馏水中，在60℃条件下加热搅拌10分钟，然后升温到200℃，保温半小时，得混合物粉末。
4.如权利要求2所述的一种教学用研钵的制备方法，其特征在于：所述低温烧制步骤为：将ZrO2、SiO2、Li2O、Ta2O5和预处理后的混合物粉末研磨均匀，在1000～1100℃下加热1小时，待自然冷却至常温后研磨，过100目筛，升温速度为每小时300℃。
5.如权利要求2所述的一种教学用研钵的制备方法，其特征在于：所述洗涤除杂步骤为：将低温烧制后的粉末用饱和碳酸铵溶液洗涤后过滤，然后用0.05mol/L的盐酸溶液洗涤后过滤，最后用0.1%的高锰酸钾溶液洗涤后过滤。
6.如权利要求2所述的一种教学用研钵的制备方法，其特征在于：所述高温烧制步骤为：将洗涤完的粉末在2000～2150℃下加热2小时，待自然冷却至常温后研磨，过80目筛，升温速度为每小时500℃。
7.如权利要求2所述的一种教学用研钵的制备方法，其特征在于：所述核化晶化步骤为：将高温烧制后的粉末在850～900℃温度下核化0.5小时，然后升温至1300℃进行晶化处理3小时，然后制成研钵并冷却至室温。
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