CN107162411A - 一种中透光高隔热节能浮法玻璃及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种中透光高隔热节能浮法玻璃及其制备方法,按重量百分比计,其包括如下组分:SiO2 65~80%、Na2O 10~15%、CaO 5~10%、MgO 1~8%、Al2O3 0.5~2%、SiO2/Fe3O4复合物0.2~0.7%、CuO 0.2~0.8%。本发明提供的中透光高隔热节能浮法玻璃玻璃成品中Fe2+的含量高,可见光透光率大于70%,同时具有显著的隔热节能性能和抗霉变性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种浮法玻璃,具体涉及一种中透光高隔热节能浮法玻璃及其制备方法。
背景技术
夏季,汽车及建筑物等受到太阳光紫外线和近红外线的影响,内部温度升高,极大地增加了空调的负荷,能源消耗较大。目前,在汽车、建筑等行业所用的玻璃方面,节能浮法玻璃是研究热点之一。
Fe是节能浮法玻璃中最常见的一种着色剂,通常以氧化铁(Fe2O3)的形式加入,与浮法玻璃其它原料熔化成玻璃后,在玻璃中通常以Fe2O3和FeO的形态存在,FeO(Fe2+)在近红外区有强吸收峰,而Fe2O3(Fe3+)在紫外三个不同的波长(380nn;420nm;435nm)处有三个弱吸收峰,因此,Fe2O3和FeO之间的平衡对玻璃节能性能有直接和重要的影响。但在浮法玻璃制备过程中,玻璃中的Fe2+被氧化成Fe3+,使得玻璃成品的Fe基本以Fe3+存在,进而降低玻璃对红外线的吸收,使玻璃的节能性能大大减弱。
中国专利CN 103951186 B公开了“一种生产高亚铁玻璃的配合料组分”,以已知的钠钙硅玻璃为基础组成,通过添加Fe2O3达到节能的效果,并通过添加单质硅、碳粉和SO3,增加了玻璃成品中Fe2+的含量,提高了玻璃的节能性能。但SO3的添加,在提高玻璃成品中Fe2+的含量的同时,一方面提高了熔窑澄清均化前区,玻璃液中气体的浓度,从而提高了玻璃液澄清和消泡的难度,也影响到玻璃液中小气泡内部气体的扩散,导致小气泡难以消除产生气泡缺陷,另一方面也容易导致玻璃出现硫碳着色而影响玻璃的透光率。
玻璃发霉,也成为玻璃风化,是浮法玻璃行业性的难题。玻璃发霉是在储存、运输过程中,玻璃表面接触到空气中的水分,发生一系列复杂的物理、化学变化,使玻璃表面受到腐蚀的现象。玻璃发霉主要表现为表面出现彩虹,形成白斑和大面积白色雾状物,透明度降低,直接影响其使用性能和加工性能,严重发霉的玻璃还会产生粘片现象,甚至造成整包、整箱玻璃报废,给企业造成很大的损失。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题,本发明提供了一种中透光高隔热节能浮法玻璃,以已知的钠钙硅玻璃为基础组成,通过添加Fe3O4、单质铁等组分提高了传统节能浮法玻璃的节能性能,一方面,Fe3O4以SiO2/Fe3O4复合物的形式添加,并通过添加单质铁、CuO和铈锆复合氧化物,增加了配合料的还原性,防止Fe2+被氧化成Fe3+,显著增加了玻璃成品中Fe2+的含量,提高了玻璃的节能性能,另一方面,抗霉变性能测试结果说明,本发明提供的中透光高隔热节能浮法玻璃具有显著的抗霉变效果。
本发明的技术方案将通过下面的详细描述来进一步体现和说明。
一种中透光高隔热节能浮法玻璃,按重量百分比计,包括如下组分:SiO2 65~80%、Na2O 10~15%、CaO 5~10%、MgO 1~8%、Al2O3 0.5~2%、SiO2/Fe3O4复合物0.2~0.7%、CuO 0.2~0.8%;
其中,所述SiO2/Fe3O4复合物的制备方法包括如下步骤:
S1、取Fe3O4粉末,按固液比0.01~0.02g/mL加入到浓度为0.5~0.6mol/mL的柠檬酸钠溶液中,经超声分散得到均匀的Fe3O4水分散液,超声分散的同时通入氮气;
S2、将S1所述Fe3O4水分散液在温度为55~65℃的条件下机械搅拌10~12h,搅拌同时通入氮气;搅拌结束后自然冷却至室温,用磁分离的方法将产物分离出来;产物按固液比0.2~0.35g/mL加入到无水乙醇中,搅拌10~20min,过滤,滤渣干燥即得改性Fe3O4;
S3、将乙醇、水、氨水按体积比(3~7):(1~4):(0.02~0.05)混匀,得混合液,按固液比0.05~0.1g/mL加入步骤S2所述改性Fe3O4,超声分散混匀后,加入混合液体积5~15%的正硅酸乙酯,在温度为35~45℃的条件下搅拌反应10~15h,反应结束后洗涤干燥,粉碎至200~500目,即得SiO2/Fe3O4复合物;其中,超声分散和搅拌反应过程中均通入氮气保护。
进一步地,所述SiO2/Fe3O4复合物的制备方法中,步骤S3所述氨水的质量百分数为15~20%。
进一步地,所述中透光高隔热节能浮法玻璃,按重量百分比计,还包括单质铁0.01~0.04%、铈锆复合氧化物0.1~0.3%、CaF2 0.05~0.2%。
Fe3O4在常温下比较稳定,同时含有Fe2+和Fe3+,通过将Fe3O4包裹在SiO2微球中,对Fe3O4具有保护作用,防止Fe3O4被氧化,从而有利于提高玻璃中Fe2+的含量;单质铁、CuO和铈锆复合氧化物可以增加配合料的还原性,一方面可以防止Fe3O4被氧化,从而起到对Fe3O4的保护作用,另一方面也有利于将配合料中的Fe3+还原生成Fe2+,提高玻璃成品中Fe2+的含量,从而提高玻璃的节能性能。
此外,发明人在试验过程中,意外发现,在以二氧化硅(SiO2)、氧化钠(Na2O)、氧化钙(CaO)、氧化镁(MgO)、氧化铝(Al2O3)等成分为主的钠钙硅玻璃中添加SiO2/Fe3O4复合物、单质铁、CuO和铈锆复合氧化物,制备得到的浮法玻璃,不仅节能性能显著提高,浮法玻璃的抗霉变性能也显著提高。
进一步地,所述中透光高隔热节能浮法玻璃,按重量百分比计,由如下组分组成:Na2O 12%、CaO 5%、MgO 5%、Al2O3 1.5%、SiO2/Fe3O4复合物0.5%、CuO 0.6%、单质铁0.03%、铈锆复合氧化物0.2%、CaF2 0.15%,余量为SiO2。
进一步地,所述铈锆复合氧化物的制备方法包括如下步骤:取硝酸铈和硝酸锆,按固液比0.05~0.1g/mL加水,搅拌至完全溶解,在不断搅拌的条件下加入氨水至溶液pH为9.5~11;静置1~2h,过滤,滤渣用水洗涤至滤液pH为7~8;将洗涤后的滤渣在温度为120℃的条件下干燥10~15h;在温度为600℃的条件下煅烧4~5h,即得铈锆复合氧化物。
进一步地,所述铈锆复合氧化物的制备方法中,硝酸铈和硝酸锆的摩尔比为(2~4):1。
进一步地,所述铈锆复合氧化物的制备方法中,硝酸铈和硝酸锆的摩尔比为3:1。
进一步地,所述铈锆复合氧化物的制备方法中,氨水的质量百分数为15~20%。
相应地,本发明还提供本发明所述的中透光高隔热节能浮法玻璃的制备方法,包括如下步骤:
(1)按配方取各组分,分别粉碎至200~500目后充分混合,得到混合料;
(2)将步骤(1)所述混合料加入窖炉内,加热至1400~1700℃熔化澄清得到玻璃液;
(3)将步骤(2)所述玻璃液冷却至1100~1400℃后通过锡槽成型,然后通过退火窖退火,切割后即得中透光高隔热节能浮法玻璃。
与现有技术相比,本发明的有益效果在于:本发明提供的中透光高隔热节能浮法玻璃玻璃成品中Fe2+的含量高,可见光透光率大于70%,同时具有显著的隔热节能性能和抗霉变性能。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
本发明实施例中所使用的材料,如无特殊说明,均为可从商业途径得到的材料。
实施例1 SiO2/Fe3O4复合物的制备
S1、取Fe3O4粉末,按固液比0.012g/mL加入到浓度为0.5mol/mL的柠檬酸钠溶液中,经超声分散得到均匀的Fe3O4水分散液,超声分散的同时通入氮气;
S2、将S1所述Fe3O4水分散液在温度为55℃的条件下机械搅拌12h,搅拌同时通入氮气;搅拌结束后自然冷却至室温,用磁分离的方法将产物分离出来;产物按固液比0.25g/mL加入到无水乙醇中,搅拌10min,过滤,滤渣干燥即得改性Fe3O4;
S3、将乙醇、水、氨水按体积比5:2:0.03混匀,得混合液,按固液比0.08g/mL加入步骤S2所述改性Fe3O4,超声分散混匀后,加入混合液体积10%的正硅酸乙酯,在温度为40℃的条件下搅拌反应12h,反应结束后洗涤干燥,粉碎至200目,即得SiO2/Fe3O4复合物;其中,超声分散和搅拌反应过程中均通入氮气保护,所述氨水的质量百分数为18%。
实施例2 铈锆复合氧化物的制备
按摩尔比4:1,取硝酸铈和硝酸锆,按固液比0.1g/mL加水,搅拌至完全溶解,在不断搅拌的条件下加入质量百分数为20%氨水至溶液pH为10;静置1h,过滤,滤渣用水洗涤至滤液pH为7;将洗涤后的滤渣在温度为120℃的条件下干燥12h;在温度为600℃的条件下煅烧5h,即得铈锆复合氧化物。
实施例3 铈锆复合氧化物的制备
按摩尔比3:1,取硝酸铈和硝酸锆,按固液比0.08g/mL加水,搅拌至完全溶解,在不断搅拌的条件下加入质量百分数为15%氨水至溶液pH为10;静置1.5h,过滤,滤渣用水洗涤至滤液pH为8;将洗涤后的滤渣在温度为120℃的条件下干燥12h;在温度为600℃的条件下煅烧5h,即得铈锆复合氧化物。
实施例4~8 中透光高隔热节能浮法玻璃的制备
配方:按重量百分比计,由如下组分组成:
制备方法:
(1)按配方取各组分,分别粉碎至200目后充分混合,得到混合料;
(2)将步骤(1)所述混合料加入窖炉内,加热至1400~1700℃熔化澄清得到玻璃液;
(3)将步骤(2)所述玻璃液冷却至1100~1400℃后通过锡槽成型,然后通过退火窖退火,切割后即得中透光高隔热节能浮法玻璃。
对比例1 浮法玻璃
与实施例6相比,对比例1中透光高隔热节能浮法玻璃的区别仅在于:不含单质铁。
对比例2 浮法玻璃
与实施例6相比,对比例2中透光高隔热节能浮法玻璃区别仅在于:将SiO2/Fe3O4复合物替换为Fe3O4。
对比例3 浮法玻璃
与实施例6相比,对比例3中透光高隔热节能浮法玻璃区别仅在于:不含铈锆复合氧化物。
对比例4 浮法玻璃
与实施例6相比,对比例4中透光高隔热节能浮法玻璃区别仅在于:将铈锆复合氧化物替换为氧化铈和氧化锆按摩尔比3:1组成的混合氧化物。
对比例5 浮法玻璃
中国专利CN 103951186 B实施例1制得的浮法玻璃。
试验例一、中透光高隔热节能浮法玻璃中亚铁含量的测定
1、试验样品:实施例4~8制得的中透光高隔热节能浮法玻璃,对比例1~4制得的浮法玻璃。
2、测试方法:参考GB/T 1549-2008中“8.1总铁含量的测定:化学还原分光光光度法(I法)”和“16氧化亚铁的测定”的相关方法,测定样品中的总铁含量(Fe)和亚铁含量(Fe2 +),计算Fe2+/Fe比例。
3、测试结果:见表1。
表1中透光高隔热节能浮法玻璃中亚铁含量
组别 | Fe2+/Fe(%) |
实施例4 | 38.94 |
实施例5 | 46.98 |
实施例6 | 48.46 |
实施例7 | 45.82 |
实施例8 | 47.36 |
对比例1 | 33.22 |
对比例2 | 27.45 |
对比例3 | 36.27 |
对比例4 | 36.88 |
由表1的测试结果可知,本发明提供的中透光高隔热节能浮法玻璃,玻璃成品中的Fe2+含量显著提高,其中,实施例6的Fe2+含量最高。
由对比例的测试结果可知,中透光高隔热节能浮法玻璃的制备过程中,通过将Fe3O4包裹在SiO2微球中,可以有效防止Fe3O4被氧化,达到提高Fe2+含量的目的;而同时添加单质铁和铈锆复合氧化物有利于玻璃成品中Fe2+含量的提高,单独添加铈锆复合氧化物则不利于玻璃成品中Fe2+含量的提高。
试验例二、中透光高隔热节能浮法玻璃可见光透过率测定
1、试验样品:实施例4~8制得的中透光高隔热节能浮法玻璃。
2、测试方法:参考ISO 9050:2003中测定可见光透过率的相关方法进行测定。
3、测试结果:见表2。
表2中透光高隔热节能浮法玻璃可见光透过率
组别 | 可见光透过率(%) |
实施例4 | 70.6 |
实施例5 | 78.4 |
实施例6 | 72.7 |
实施例7 | 75.2 |
实施例8 | 76.3 |
由表2测试结果可知,本发明提供的中透光高隔热节能浮法玻璃的可见光透光率在70%以上。
试验例三、中透光高隔热节能浮法玻璃隔热节能性能测定
1、试验样品:实施例4~8制得的中透光高隔热节能浮法玻璃,对比例1~4制得的浮法玻璃。
2、测试方法:采用FD-TC-B型导热系数测定仪,采用稳态法,在相同实验条件下(实验条件:室温22.5℃,加热盘温度设定为θ=75℃),分别测量计算各试验样品的导热率λ和传热系数K。
3、测试结果:见表3.
表3中透光高隔热节能浮法玻璃导热率λ和传热系数K
组别 | λ(W/m.K) | K(W/m2.K) |
实施例4 | 0.126 | 1.88 |
实施例5 | 0.078 | 1.67 |
实施例6 | 0.058 | 1.46 |
实施例7 | 0.085 | 1.74 |
实施例8 | 0.066 | 1.61 |
对比例1 | 0.193 | 2.46 |
对比例2 | 0.269 | 3.03 |
对比例3 | 0.158 | 2.24 |
对比例4 | 0.151 | 2.22 |
由表3的测试结果可知,本发明提供的中透光高隔热节能浮法玻璃具有较小的导热率λ和传热系数K,说明浮法玻璃具有显著的隔热性能,通过玻璃的能量损失较小,节能效果显著,其中,实施例5的隔热节能效果最佳。
由对比例1~4制得的浮法玻璃的测试结果可知,对比例1~4制得的浮法玻璃的隔热节能性能均不如本发明提供的中透光高隔热节能浮法玻璃,同时添加单质铁和铈锆复合氧化物有利于提高玻璃的节能性能,单独添加单质铁或单独添加铈锆复合氧化物对玻璃节能性能的改善效果不明显。
试验例四、中透光高隔热节能浮法玻璃抗霉变性能测定
1、试验样品:实施例4~8制得的中透光高隔热节能浮法玻璃,对比例1~5制得的浮法玻璃。
2、测试方法:将玻璃置于恒温恒湿箱内,温度设置为35℃,湿度设置为85RH,分别于7天、14天、21天后取出,观察玻璃表面霉变情况。
3、测试结果:见表4。
表4中透光高隔热节能浮法玻璃抗霉变性能测定结果
组别 | 霉变情况 |
实施例4 | 21天后轻微发霉 |
实施例5 | 基本无变化 |
实施例6 | 基本无变化 |
实施例7 | 基本无变化 |
实施例8 | 基本无变化 |
对比例1 | 基本无变化 |
对比例2 | 21天后轻微发霉 |
对比例3 | 14天后大面积发霉 |
对比例4 | 21天后轻微发霉 |
对比例5 | 7天后大面积发霉 |
由表4的试验结果可知,本发明提供的中透光高隔热节能浮法玻璃具有较佳的抗霉变性能。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种中透光高隔热节能浮法玻璃,其特征在于,所述中透光高隔热节能浮法玻璃,按重量百分比计,包括如下组分:SiO265~80%、Na2O 10~15%、CaO 5~10%、MgO 1~8%、Al2O30.5~2%、SiO2/Fe3O4复合物0.2~0.7%、CuO 0.2~0.8%;
其中,所述SiO2/Fe3O4复合物的制备方法包括如下步骤:
S1、取Fe3O4粉末,按固液比0.01~0.02g/mL加入到浓度为0.5~0.6mol/mL的柠檬酸钠溶液中,经超声分散得到均匀的Fe3O4水分散液,超声分散的同时通入氮气;
S2、将S1所述Fe3O4水分散液在温度为55~65℃的条件下机械搅拌10~12h,搅拌同时通入氮气;搅拌结束后自然冷却至室温,用磁分离的方法将产物分离出来;产物按固液比0.2~0.35g/mL加入到无水乙醇中,搅拌10~20min,过滤,滤渣干燥即得改性Fe3O4;
S3、将乙醇、水、氨水按体积比(3~7):(1~4):(0.02~0.05)混匀,得混合液,按固液比0.05~0.1g/mL加入步骤S2所述改性Fe3O4,超声分散混匀后,加入混合液体积5~15%的正硅酸乙酯,在温度为35~45℃的条件下搅拌反应10~15h,反应结束后洗涤干燥,粉碎至200~500目,即得SiO2/Fe3O4复合物;其中,超声分散和搅拌反应过程中均通入氮气保护。
2.根据权利要求1所述的中透光高隔热节能浮法玻璃,其特征在于,所述SiO2/Fe3O4复合物的制备方法中,步骤S3所述氨水的质量百分数为15~20%。
3.根据权利要求1所述的中透光高隔热节能浮法玻璃,其特征在于,所述中透光高隔热节能浮法玻璃,按重量百分比计,还包括单质铁0.01~0.04%、铈锆复合氧化物0.1~0.3%、CaF20.05~0.2%。
4.根据权利要求3所述的中透光高隔热节能浮法玻璃,其特征在于,所述中透光高隔热节能浮法玻璃,按重量百分比计,由如下组分组成:Na2O 12%、CaO 5%、MgO 5%、Al2O31.5%、SiO2/Fe3O4复合物0.5%、CuO 0.6%、单质铁0.03%、铈锆复合氧化物0.2%、CaF20.15%,余量为SiO2。
5.根据权利要求3所述的中透光高隔热节能浮法玻璃,其特征在于,所述铈锆复合氧化物的制备方法包括如下步骤:取硝酸铈和硝酸锆,按固液比0.05~0.1g/mL加水,搅拌至完全溶解,在不断搅拌的条件下加入氨水至溶液pH为9.5~11;静置1~2h,过滤,滤渣用水洗涤至滤液pH为7~8;将洗涤后的滤渣在温度为120℃的条件下干燥10~15h;在温度为600℃的条件下煅烧4~5h,即得铈锆复合氧化物。
6.根据权利要求5所述的中透光高隔热节能浮法玻璃,其特征在于,所述铈锆复合氧化物的制备方法中,硝酸铈和硝酸锆的摩尔比为(2~4):1。
7.根据权利要求6所述的中透光高隔热节能浮法玻璃,其特征在于,所述铈锆复合氧化物的制备方法中,硝酸铈和硝酸锆的摩尔比为3:1。
8.根据权利要求5所述的中透光高隔热节能浮法玻璃,其特征在于,所述铈锆复合氧化物的制备方法中,氨水的质量百分数为15~20%。
9.根据权利要求1~8任一所述的中透光高隔热节能浮法玻璃的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)按配方取各组分,分别粉碎至200~500目后充分混合,得到混合料;
(2)将步骤(1)所述混合料加入窖炉内,加热至1400~1700℃熔化澄清得到玻璃液;
(3)将步骤(2)所述玻璃液冷却至1100~1400℃后通过锡槽成型,然后通过退火窖退火,切割后即得中透光高隔热节能浮法玻璃。
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