CN107117821A - 一种高强度微晶玻璃及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度微晶玻璃及其制备方法，由以下重量份数的原料制成：二氧化硅60‑70份、三氧化二硼30‑50份、五氧化二磷20‑40份、氧化铝8‑15份、氧化锌5‑10份、二氧化锆1‑4份、二氧化钛3‑6份、氧化镁0.5‑0.8份、澄清剂3‑8份和助剂1‑5份。该高强度微晶玻璃通过原料制备、原料熔融、玻璃成型和热处理等步骤而制得。本发明的微晶玻璃的抗压强度、抗折强度、冲击韧性和莫氏强度等性能指标均达到国家标准要求，并且优于现有的微晶玻璃，可满足工程施工对高强度微晶玻璃的需求。

Description

一种高强度微晶玻璃及其制备方法
技术领域
本发明涉及玻璃制品领域，尤其涉及一种高强度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。
但是，现有的微晶玻璃韧性较差，强度较底，冲击韧性一般在2.0-3.0KJ/m2,抗压强度一般在600MPa以下，所以在工程施工中很容易出现破损，无法满足工程施工需要。
发明内容
本发明目的在于提供一种高强度微晶玻璃及其制备方法，以解决现有技术中，微晶玻璃韧性较差、强度较低的问题，具体技术方案如下：
一种高强度微晶玻璃，其特征在于，由以下重量份数的原料制成：二氧化硅60-70份、三氧化二硼30-50份、五氧化二磷20-40份、氧化铝8-15份、氧化锌5-10份、二氧化锆1-4份、二氧化钛3-6份、氧化镁0.5-0.8份、澄清剂3-8份和助剂1-5份。
优选的，所述二氧化硅60份、三氧化二硼40份、氧化铝30份、氧化铝12份、氧化锌7份、二氧化锆2.5份、二氧化钛4.5份和氧化化镁0.6份、澄清剂5份和助剂3份。
优选的，所述澄清剂包括以下重量份的原料组分：氧化铈2-6份、氟硅酸钠1-5份、硫酸钙0.5-2.5份和碳酸钡0.2-0.8份。
优选的，所述助剂包括以下重量份的原料组分：分散剂1-3份、流平剂0.8-2份、透气剂0.4-0.8份和消泡剂0.2-0.6份。
优选的，所述分散剂为六偏磷酸钠或者脂肪酸聚乙二醇酯，所述流平剂为聚氨酯类流平剂、有机硅类流平剂和丙烯酸系流平剂中的任一种，所述透气剂为松香、酚醛树脂、双氨水和碳酸钠中的任一种，所述消泡剂为硅酮改性合成物，所述固化剂为异氰酸酯类。
一种高强度微晶玻璃的制备方法，包括如下步骤：
(1)原料制备：按重量份数计，分别称取二氧化硅、三氧化二硼、五氧化二磷、氧化铝、氧化锌、二氧化锆、二氧化钛和氧化镁放入研磨机中磨碎成100-200目的粉料，将所述粉料放入搅拌器中充分搅拌得到玻璃粉料；
(2)原料熔融：将玻璃粉料投入坩埚炉内，加热使玻璃粉料在1400-1500℃下融化，得到玻璃原液，向所述玻璃原液中加入澄清剂和助剂，混合均匀，继续加热温度至1550-1600℃，得到玻璃浆料；
(3)玻璃成型：将玻璃浆料通过浮法或者压型法制成玻璃原片；
(4)热处理：将玻璃原片放入高温炉内，在550-650℃温度下，保温1-2h，使玻璃原片产生微晶核，然后将炉温升高，在700-800℃温度下，保温1-2h进行晶化处理，冷却退火后制得高强度微晶玻璃。
优选的，对所述玻璃浆料进行玻璃成型的步骤之前，控制所述玻璃浆料的粘度为2-8Pa.s。
优选的，所述步骤（2）中的混合均匀的条件为：以350-450r/min的转速搅拌20-30min。
优选的，将所述原料熔融的步骤中，升温速率为5-8℃/min。
优选的，将所述玻璃原片进行热处理的步骤中，升温速率为5-8℃/min。
本发明与现有技术相比，具有如下的有益效果：本发明解决了高强度微晶玻璃韧性较差、强度较低的问题，提供了一种抗压强度高、冲击韧性好的微晶玻璃，具体如下：
(1)本发明采用二氧化硅、三氧化二硼、五氧化二磷、氧化铝、氧化钙、二氧化锆、二氧化钛和氧化镁，利用上述原料高强度、高耐磨特性，提高了微晶玻璃的强度，同时通过加入澄清剂助剂，可消除玻璃液中气泡，并降低玻璃液粘度，增加玻璃液流动性，使得制得微晶玻璃强度进一步加强；
(2)本发明微晶玻璃是经过原料制备、原料熔融、玻璃成型和热处理等步骤制得，该制备过程无毒无害的，同时具有成本低、工艺简单；
(3)本发明的微晶玻璃的抗压强度、抗折强度、冲击韧性和莫氏强度等性能指标均达到国家标准要求，并且优于现有的高强度微晶玻璃，可满足工程施工对高强度微晶玻璃的需求。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种高强度微晶玻璃，，由以下重量份数的原料制成：二氧化硅60份、三氧化二硼40份、氧化铝30份、氧化铝12份、氧化锌7份、二氧化锆2.5份、二氧化钛4.5份和氧化化镁0.6份、澄清剂5份和助剂3份。
其中，所述澄清剂包括以下重量份的原料组分：氧化铈4份、氟硅酸钠3份、硫酸钙1.5份和碳酸钡0.5份。
其中，所述助剂包括以下重量份的原料组分：分散剂2份、流平剂1.5份、透气剂0.6份和消泡剂0.4份。
其中，所述分散剂为六偏磷酸钠或者脂肪酸聚乙二醇酯，所述流平剂为聚氨酯类流平剂、有机硅类流平剂和丙烯酸系流平剂中的任一种，所述透气剂为松香、酚醛树脂、双氨水和碳酸钠中的任一种，所述消泡剂为硅酮改性合成物，所述固化剂为异氰酸酯类。
一种高强度微晶玻璃的制备方法，包括如下步骤：
（1）原料制备：按重量份数计，分别称取二氧化硅、三氧化二硼、五氧化二磷、氧化铝、氧化锌、二氧化锆、二氧化钛和氧化镁放入研磨机中磨碎成150目的粉料，将所述粉料放入搅拌器中充分搅拌得到玻璃粉料；
（2）原料熔融：将玻璃粉料投入坩埚炉内，加热使玻璃粉料在1450℃下融化，得到玻璃原液，向所述玻璃原液中加入澄清剂和助剂，混合均匀，继续加热温度至1570℃，得到玻璃浆料；
（3）玻璃成型：将玻璃浆料通过浮法或者压型法制成玻璃原片；
（4）热处理：将玻璃原片放入高温炉内，在600℃温度下，保温1.5h，使玻璃原片产生微晶核，然后将炉温升高，在750℃温度下，保温1.5h进行晶化处理，冷却退火后制得高强度微晶玻璃。
其中，对所述玻璃浆料进行玻璃成型的步骤之前，控制所述玻璃浆料的粘度为5Pa.s。
其中，所述步骤（2）中的混合均匀的条件为：以400r/min的转速搅拌25min。
其中，将所述原料熔融的步骤中，升温速率为7℃/min。
其中，将所述玻璃原片进行热处理的步骤中，升温速率为7℃/min。
实施例2
一种高强度微晶玻璃，由以下重量份数的原料制成：二氧化硅60份、三氧化二硼30份、五氧化二磷20份、氧化铝8份、氧化锌5份、二氧化锆1份、二氧化钛3份、氧化镁0.5份、澄清剂3份和助剂1份。
其中，所述澄清剂包括以下重量份的原料组分：氧化铈2份、氟硅酸钠1份、硫酸钙0.5份和碳酸钡0.2份。
其中，所述助剂包括以下重量份的原料组分：分散剂1份、流平剂0.8份、透气剂0.4份和消泡剂0.2份。
其中，所述分散剂为六偏磷酸钠或者脂肪酸聚乙二醇酯，所述流平剂为聚氨酯类流平剂、有机硅类流平剂和丙烯酸系流平剂中的任一种，所述透气剂为松香、酚醛树脂、双氨水和碳酸钠中的任一种，所述消泡剂为硅酮改性合成物，所述固化剂为异氰酸酯类。
一种高强度微晶玻璃的制备方法，包括如下步骤：
（1）原料制备：按重量份数计，分别称取二氧化硅、三氧化二硼、五氧化二磷、氧化铝、氧化锌、二氧化锆、二氧化钛和氧化镁放入研磨机中磨碎成100-200目的粉料，将所述粉料放入搅拌器中充分搅拌得到玻璃粉料；
（2）原料熔融：将玻璃粉料投入坩埚炉内，加热使玻璃粉料在1400-1500℃下融化，得到玻璃原液，向所述玻璃原液中加入澄清剂和助剂，混合均匀，继续加热温度至1550-1600℃，得到玻璃浆料；
（3）玻璃成型：将玻璃浆料通过浮法或者压型法制成玻璃原片；
（4）热处理：将玻璃原片放入高温炉内，在550-650℃温度下，保温1-2h，使玻璃原片产生微晶核，然后将炉温升高，在700-800℃温度下，保温1-2h进行晶化处理，冷却退火后制得高强度微晶玻璃。
其中，对所述玻璃浆料进行玻璃成型的步骤之前，控制所述玻璃浆料的粘度为2Pa.s。
其中，所述步骤（2）中的混合均匀的条件为：以350r/min的转速搅拌20min。
其中，将所述原料熔融的步骤中，升温速率为5℃/min。
其中，将所述玻璃原片进行热处理的步骤中，升温速率为5℃/min。
实施例3
一种高强度微晶玻璃，由以下重量份数的原料制成：二氧化硅70份、三氧化二硼50份、五氧化二磷40份、氧化铝15份、氧化锌10份、二氧化锆4份、二氧化钛6份、氧化镁0.8份、澄清剂8份和助剂5份。
其中，所述澄清剂包括以下重量份的原料组分：氧化铈6份、氟硅酸钠5份、硫酸钙2.5份和碳酸钡0.8份。
其中，所述助剂包括以下重量份的原料组分：分散剂3份、流平剂2份、透气剂0.8份和消泡剂0.6份。
其中，所述分散剂为六偏磷酸钠或者脂肪酸聚乙二醇酯，所述流平剂为聚氨酯类流平剂、有机硅类流平剂和丙烯酸系流平剂中的任一种，所述透气剂为松香、酚醛树脂、双氨水和碳酸钠中的任一种，所述消泡剂为硅酮改性合成物，所述固化剂为异氰酸酯类。
一种高强度微晶玻璃的制备方法，包括如下步骤：
（1）原料制备：按重量份数计，分别称取二氧化硅、三氧化二硼、五氧化二磷、氧化铝、氧化锌、二氧化锆、二氧化钛和氧化镁放入研磨机中磨碎成200目的粉料，将所述粉料放入搅拌器中充分搅拌得到玻璃粉料；
（2）原料熔融：将玻璃粉料投入坩埚炉内，加热使玻璃粉料在1500℃下融化，得到玻璃原液，向所述玻璃原液中加入澄清剂和助剂，混合均匀，继续加热温度至1600℃，得到玻璃浆料；
（3）玻璃成型：将玻璃浆料通过浮法或者压型法制成玻璃原片；
（4）热处理：将玻璃原片放入高温炉内，在650℃温度下，保温2h，使玻璃原片产生微晶核，然后将炉温升高，在800℃温度下，保温2h进行晶化处理，冷却退火后制得高强度微晶玻璃。
其中，对所述玻璃浆料进行玻璃成型的步骤之前，控制所述玻璃浆料的粘度为8Pa.s。
其中，所述步骤（2）中的混合均匀的条件为：以450r/min的转速搅拌30min。
其中，将所述原料熔融的步骤中，升温速率为8℃/min。
其中，将所述玻璃原片进行热处理的步骤中，升温速率为8℃/min。
实施例4
根据国家标准《JC/T 872-2000 建筑装饰用高强度微晶玻璃》，采取实施例1-3制得的微晶玻璃以及市售的另外两款市售的微晶玻璃分别作为对照组1和对照组2进行测试，具体结果见表1：
从表1中可以看出，本发明的微晶玻璃与对照组相比，其抗折强度、抗压强度、莫氏硬度、冲击韧性均好于现有的微晶玻璃，说明本发明的微晶玻璃具有较好的韧性及较高的强度，可满足建筑施工中对高强度高强度微晶玻璃要求。
综上，本发明采用二氧化硅、三氧化二硼、五氧化二磷、氧化铝、氧化钙、二氧化锆、二氧化钛和氧化镁，利用上述原料高强度、高耐磨特性，提高了微晶玻璃的强度，同时通过加入澄清剂助剂，可消除玻璃液中气泡，并降低玻璃液粘度，增加玻璃液流动性，使得制得微晶玻璃强度进一步加强；同时，本发明的微晶玻璃是经过原料制备、原料熔融、玻璃成型和热处理等步骤制得，该制备过程无毒无害的，同时具有成本低、工艺简单。
以上所述仅为本发明 的优选实施例而已，并不用于限制本发明 ，尽管参照前述实施例对本发明 进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明 的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高强度微晶玻璃，其特征在于，由以下重量份数的原料制成：二氧化硅60-70份、三氧化二硼30-50份、五氧化二磷20-40份、氧化铝8-15份、氧化锌5-10份、二氧化锆1-4份、二氧化钛3-6份、氧化镁0.5-0.8份、澄清剂3-8份和助剂1-5份。
2.根据权利要求1所述的高强度微晶玻璃，其特征在于，所述二氧化硅60份、三氧化二硼40份、氧化铝30份、氧化铝12份、氧化锌7份、二氧化锆2.5份、二氧化钛4.5份和氧化化镁0.6份、澄清剂5份和助剂3份。
3.根据权利要求1所述的高强度微晶玻璃，其特征在于，所述澄清剂包括以下重量份的原料组分：氧化铈2-6份、氟硅酸钠1-5份、硫酸钙0.5-2.5份和碳酸钡0.2-0.8份。
4.根据权利要求1所述的高强度微晶玻璃，其特征在于，所述助剂包括以下重量份的原料组分：分散剂1-3份、流平剂0.8-2份、透气剂0.4-0.8份和消泡剂0.2-0.6份。
5.根据权利要求4所述的高强度微晶玻璃，其特征在于，所述分散剂为六偏磷酸钠或者脂肪酸聚乙二醇酯，所述流平剂为聚氨酯类流平剂、有机硅类流平剂和丙烯酸系流平剂中的任一种，所述透气剂为松香、酚醛树脂、双氨水和碳酸钠中的任一种，所述消泡剂为硅酮改性合成物，所述固化剂为异氰酸酯类。
6.一种根据权利要求1-5任一项所述的高强度微晶玻璃的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
原料制备：按重量份数计，分别称取二氧化硅、三氧化二硼、五氧化二磷、氧化铝、氧化锌、二氧化锆、二氧化钛和氧化镁放入研磨机中磨碎成100-200目的粉料，将所述粉料放入搅拌器中充分搅拌得到玻璃粉料；
原料熔融：将玻璃粉料投入坩埚炉内，加热使玻璃粉料在1400-1500℃下融化，得到玻璃原液，向所述玻璃原液中加入澄清剂和助剂，混合均匀，继续加热温度至1550-1600℃，得到玻璃浆料；
玻璃成型：将玻璃浆料通过浮法或者压型法制成玻璃原片；
热处理：将玻璃原片放入高温炉内，在550-650℃温度下，保温1-2h，使玻璃原片产生微晶核，然后将炉温升高，在700-800℃温度下，保温1-2h进行晶化处理，冷却退火后制得高强度微晶玻璃。
7.根据权利要求6所述的高强度微晶玻璃的制备方法，其特征在于，对所述玻璃浆料进行玻璃成型的步骤之前，控制所述玻璃浆料的粘度为2～8Pa.s。
8.根据权利要求6所述的高强度微晶玻璃的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中的混合均匀的条件为：以350-450r/min的转速搅拌20-30min。
9.根据权利要求6所述的高强度微晶玻璃的制备方法，其特征在于，将所述原料熔融的步骤中，升温速率为5-8℃/min。
10.根据权利要求6所述的高强度微晶玻璃的制备方法，其特征在于，将所述玻璃原片进行热处理的步骤中，升温速率为5-8℃/min。
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