CN107777878A - 一种新型高强度玻璃及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种新型高强度玻璃及其制备方法，该新型高强度玻璃由以下重量份数配比的原料制成：石英砂30‑40份、硼酸10‑15份、聚苯硫醚6‑8份、壳聚糖2‑3份、金红石9‑11份、硅酸钠5‑7份、氟化钙5‑7份、氧化钡2‑4份、硼砂5‑6份、二羟甲基脲1‑2份、钨镍钼合金2‑3份、三氧化二锑1‑2份、硫化钴1‑2份、聚甲基氢硅氧烷1‑2份和月桂醇聚氧乙烯醚4‑6份；该玻璃机械强度大、透光性能好、耐高温，并且制备方法简单、成本低。

Description

一种新型高强度玻璃及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种新型高强度玻璃及其制备方法。

背景技术

玻璃是一种透明，不透气，并具一定硬度的物料。玻璃在日常环境中呈化学惰性，亦不会与生物起作用。玻璃一般不溶于酸，但轻微溶于强碱。玻璃是现代社会常用的物品之一，无论是装在建筑物上用以透光，还会在特殊场合应用，如高温、高压的等场合，都要求玻璃要具有很好的质量，否则，一旦玻璃损坏，除了不美观之外，可能还会产生危险。中国的玻璃制造业近年来取得了长足的发展，产量世界第一，玻璃行业的发展与国民经济的许多行业都存在着联系，玻璃行业对推动整个国民经济的发展都起着积极作用。

近年来，随着科研的进步，对于玻璃材料的研究已经取得了一定的进展，但仍有一些问题亟待解决，随着科学的进步，一些高强度、高温的工作场合需要玻璃来实时观察实际的情况，既要求玻璃耐高温特性好，又要求玻璃的强度好，而现有的玻璃材料并不具备这些特性，或者即使有这些特性，也达不到使用要求，难以满足市场需求。

因此，寻求一种机械强度大、透光性能好、耐高温，并且制备方法简单、成本低的新型高强度玻璃很有意义。

发明内容

有鉴于此，本发明目的是提供一种机械强度大、透光性能好、耐高温，并且制备方法简单、成本低的新型高强度玻璃。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种新型高强度玻璃，由以下重量份数配比的原料制成：石英砂30-40份、硼酸10-15份、聚苯硫醚6-8份、壳聚糖2-3份、金红石9-11份、硅酸钠5-7份、氟化钙5-7份、氧化钡2-4份、硼砂5-6份、二羟甲基脲1-2份、钨镍钼合金2-3份、三氧化二锑1-2份、硫化钴1-2份、聚甲基氢硅氧烷1-2份和月桂醇聚氧乙烯醚4-6份。

进一步的，所述的新型高强度玻璃，由以下重量份数配比的原料制成：石英砂40份、硼酸15份、聚苯硫醚8份、壳聚糖3份、金红石11份、硅酸钠7份、氟化钙7份、氧化钡4份、硼砂6份、二羟甲基脲2份、钨镍钼合金3份、三氧化二锑2份、硫化钴2份、聚甲基氢硅氧烷2份和月桂醇聚氧乙烯醚6份。

进一步的，所述的新型高强度玻璃，由以下重量份数配比的原料制成：石英砂30份、硼酸10份、聚苯硫醚6份、壳聚糖2份、金红石9份、硅酸钠5份、氟化钙5份、氧化钡2份、硼砂5份、二羟甲基脲1份、钨镍钼合金2份、三氧化二锑1份、硫化钴1份、聚甲基氢硅氧烷1份和月桂醇聚氧乙烯醚4份。

进一步的，所述的新型高强度玻璃，由以下重量份数配比的原料制成：石英砂35份、硼酸12.5份、聚苯硫醚7份、壳聚糖2.5份、金红石10份、硅酸钠6份、氟化钙6份、氧化钡3份、硼砂5.5份、二羟甲基脲1.5份、钨镍钼合金2.5份、三氧化二锑1.5份、硫化钴1.5份、聚甲基氢硅氧烷1.5份和月桂醇聚氧乙烯醚5份。

本发明要解决的另一技术问题为提供一种新型高强度玻璃的制备方法，包括以下步骤：

1)取石英砂30-40份和金红石9-11份放入球磨机中，以280-320r/min的速度球磨10-20min，得到混合粉末，备用；

2)将步骤1)得到的混合粉末放入搅拌机中，然后加入硼酸10-15份、聚苯硫醚6-8份、壳聚糖2-3份、硅酸钠5-7份、氟化钙5-7份、氧化钡2-4份、硼砂5-6份、二羟甲基脲1-2份、钨镍钼合金2-3份、三氧化二锑1-2份和硫化钴1-2份，以120-140r/min的速度搅拌10-15min，使各组分原料混合均匀，得到混合物，备用；

3)将步骤2)得到的混合物投入坩埚中，然后添加聚甲基氢硅氧烷1-2份和月桂醇聚氧乙烯醚4-6份，并用搅拌棒缓慢搅拌2-3min，再将其放在微波马弗炉中熔融，升温至1300℃，保温4小时，得到玻璃液，备用；

4)将步骤3)得到的玻璃液倒入石墨模具中，保持20-30min，备用；

5)将步骤4)盛有玻璃液的模具放入已经预热到900℃的微波马弗炉中，退火4.5小时，自然冷却，得到高强度玻璃。

本发明的有益效果在于：本发明通过将机械强度大、耐高温性能好的石英砂、硼酸、聚苯硫醚、金红石、氟化钙和钨镍钼合金相结合，并添加壳聚糖、硅酸钠、氧化钡、硼砂、二羟甲基脲、三氧化二锑、硫化钴、聚甲基氢硅氧烷和月桂醇聚氧乙烯醚，其中，壳聚糖和硅酸钠能够增加各组分原料的粘结度，硼砂可增强紫外线的透射率，提高玻璃的透明度及耐热性能，二羟甲基脲、三氧化二锑和硫化钴使得玻璃的透光率高、光斑均匀度高，聚甲基氢硅氧烷可以增加玻璃的防水性，同时经过本发明特有的制备方法，使得该玻璃机械强度大、透光性能好、耐高温，并且制备方法简单、成本低。

具体实施方式

实施例1

一种新型高强度玻璃，由以下重量份数配比的原料制成：石英砂40份、硼酸15份、聚苯硫醚8份、壳聚糖3份、金红石11份、硅酸钠7份、氟化钙7份、氧化钡4份、硼砂6份、二羟甲基脲2份、钨镍钼合金3份、三氧化二锑2份、硫化钴2份、聚甲基氢硅氧烷2份和月桂醇聚氧乙烯醚6份。

一种新型高强度玻璃的制备方法，包括以下步骤：

1)取石英砂40份和金红石11份放入球磨机中，以320r/min的速度球磨20min，得到混合粉末，备用；

2)将步骤1)得到的混合粉末放入搅拌机中，然后加入硼酸15份、聚苯硫醚8份、壳聚糖3份、硅酸钠7份、氟化钙7份、氧化钡4份、硼砂6份、二羟甲基脲2份、钨镍钼合金3份、三氧化二锑2份和硫化钴2份，以140r/min的速度搅拌15min，使各组分原料混合均匀，得到混合物，备用；

3)将步骤2)得到的混合物投入坩埚中，然后添加聚甲基氢硅氧烷2份和月桂醇聚氧乙烯醚6份，并用搅拌棒缓慢搅拌3min，再将其放在微波马弗炉中熔融，升温至1300℃，保温4小时，得到玻璃液，备用；

4)将步骤3)得到的玻璃液倒入石墨模具中，保持30min，备用；

5)将步骤4)盛有玻璃液的模具放入已经预热到900℃的微波马弗炉中，退火4.5小时，自然冷却，得到高强度玻璃。

实施例2

一种新型高强度玻璃，由以下重量份数配比的原料制成：石英砂30份、硼酸10份、聚苯硫醚6份、壳聚糖2份、金红石9份、硅酸钠5份、氟化钙5份、氧化钡2份、硼砂5份、二羟甲基脲1份、钨镍钼合金2份、三氧化二锑1份、硫化钴1份、聚甲基氢硅氧烷1份和月桂醇聚氧乙烯醚4份。

一种新型高强度玻璃的制备方法，包括以下步骤：

1)取石英砂30份和金红石9份放入球磨机中，以280r/min的速度球磨10min，得到混合粉末，备用；

2)将步骤1)得到的混合粉末放入搅拌机中，然后加入硼酸10份、聚苯硫醚6份、壳聚糖2份、硅酸钠5份、氟化钙5份、氧化钡2份、硼砂5份、二羟甲基脲1份、钨镍钼合金2份、三氧化二锑1份和硫化钴1份，以120r/min的速度搅拌10min，使各组分原料混合均匀，得到混合物，备用；

3)将步骤2)得到的混合物投入坩埚中，然后添加聚甲基氢硅氧烷1份和月桂醇聚氧乙烯醚4份，并用搅拌棒缓慢搅拌2min，再将其放在微波马弗炉中熔融，升温至1300℃，保温4小时，得到玻璃液，备用；

4)将步骤3)得到的玻璃液倒入石墨模具中，保持20min，备用；

5)将步骤4)盛有玻璃液的模具放入已经预热到900℃的微波马弗炉中，退火4.5小时，自然冷却，得到高强度玻璃。

实施例3

一种新型高强度玻璃，由以下重量份数配比的原料制成：石英砂35份、硼酸12.5份、聚苯硫醚7份、壳聚糖2.5份、金红石10份、硅酸钠6份、氟化钙6份、氧化钡3份、硼砂5.5份、二羟甲基脲1.5份、钨镍钼合金2.5份、三氧化二锑1.5份、硫化钴1.5份、聚甲基氢硅氧烷1.5份和月桂醇聚氧乙烯醚5份。

一种新型高强度玻璃的制备方法，包括以下步骤：

1)取石英砂35份和金红石10份放入球磨机中，以300r/min的速度球磨15min，得到混合粉末，备用；

2)将步骤1)得到的混合粉末放入搅拌机中，然后加入硼酸12.5份、聚苯硫醚7份、壳聚糖2.5份、金红石10份、硅酸钠6份、氟化钙6份、氧化钡3份、硼砂5.5份、二羟甲基脲1.5份、钨镍钼合金2.5份、三氧化二锑1.5份和硫化钴1.5份，以130r/min的速度搅拌13min，使各组分原料混合均匀，得到混合物，备用；

3)将步骤2)得到的混合物投入坩埚中，然后添加聚甲基氢硅氧烷1.5份和月桂醇聚氧乙烯醚5份，并用搅拌棒缓慢搅拌3min，再将其放在微波马弗炉中熔融，升温至1300℃，保温4小时，得到玻璃液，备用；

4)将步骤3)得到的玻璃液倒入石墨模具中，保持25min，备用；

5)将步骤4)盛有玻璃液的模具放入已经预热到900℃的微波马弗炉中，退火4.5小时，自然冷却，得到高强度玻璃。

实验例

实验对象：将本发明的新型高强度玻璃作为实验组、以二氧化硅为主要成分的普通的玻璃作为对照组一、特制的铝硅酸盐高强度浮法玻璃作为对照组二。

实验要求：上述三组玻璃材料的面积600*600mm大小、厚度1.1mm一致。

实验方法：分别对上述三组玻璃杯进行维氏硬度、抗压强度、抗折强度、抗冲击破损能量、可见光透过率和耐高温性能测试；其中，玻璃显微维氏硬度采用数显显微硬度仪，依据偏光显微镜实施细则利用莱茨ORTHOPLAN的偏光显微镜利用维氏压头，载荷为100g，施压时间为30秒，进行测试；利用落球冲击试验机，采用冲击球重量为227g，参照ASTMD256进行玻璃冲击破坏能量测试；玻璃可见光透过率采用GB5433-85，经Cary500型分光光度计测试；采用INSTRON-5566万能材料试验机，参照ASTMC109对弯曲强度和抗压强度进行测试；耐高温性能通过将玻璃材料在500℃下放置22h至65h后，观察玻璃情况。

下表为三组玻璃性能检测的具体情况记录：

结合上表，对比以二氧化硅为主要成分的普通的玻璃、特制的铝硅酸盐高强度浮法玻璃与本发明的高强度玻璃在相同的实验方法下所得的结果，本发明的高强度玻璃的测试数据和情况均处在明显优势，因此，体现出了本发明玻璃的硬度、抗压强度、抗折强度和抗冲击破损能量高，可见光透过率和耐高温性能好的优点。

本发明的有益效果在于：本发明通过将机械强度大、耐高温性能好的石英砂、硼酸、聚苯硫醚、金红石、氟化钙和钨镍钼合金相结合，并添加壳聚糖、硅酸钠、氧化钡、硼砂、二羟甲基脲、三氧化二锑、硫化钴、聚甲基氢硅氧烷和月桂醇聚氧乙烯醚，其中，壳聚糖和硅酸钠能够增加各组分原料的粘结度，硼砂可增强紫外线的透射率，提高玻璃的透明度及耐热性能，二羟甲基脲、三氧化二锑和硫化钴使得玻璃的透光率高、光斑均匀度高，聚甲基氢硅氧烷可以增加玻璃的防水性，同时经过本发明特有的制备方法，使得该玻璃机械强度大、透光性能好、耐高温，并且制备方法简单、成本低。

当然，以上只是本发明的典性实例，除此之外，本发明还可以有其它多种具体实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (5)

1.一种新型高强度玻璃，其特征在于：由以下重量份数配比的原料制成：石英砂30-40份、硼酸10-15份、聚苯硫醚6-8份、壳聚糖2-3份、金红石9-11份、硅酸钠5-7份、氟化钙5-7份、氧化钡2-4份、硼砂5-6份、二羟甲基脲1-2份、钨镍钼合金2-3份、三氧化二锑1-2份、硫化钴1-2份、聚甲基氢硅氧烷1-2份和月桂醇聚氧乙烯醚4-6份。

2.如权利要求1所述的新型高强度玻璃，其特征在于：由以下重量份数配比的原料制成：石英砂40份、硼酸15份、聚苯硫醚8份、壳聚糖3份、金红石11份、硅酸钠7份、氟化钙7份、氧化钡4份、硼砂6份、二羟甲基脲2份、钨镍钼合金3份、三氧化二锑2份、硫化钴2份、聚甲基氢硅氧烷2份和月桂醇聚氧乙烯醚6份。

3.如权利要求1所述的新型高强度玻璃，其特征在于：由以下重量份数配比的原料制成：石英砂30份、硼酸10份、聚苯硫醚6份、壳聚糖2份、金红石9份、硅酸钠5份、氟化钙5份、氧化钡2份、硼砂5份、二羟甲基脲1份、钨镍钼合金2份、三氧化二锑1份、硫化钴1份、聚甲基氢硅氧烷1份和月桂醇聚氧乙烯醚4份。

4.如权利要求1所述的新型高强度玻璃，其特征在于：由以下重量份数配比的原料制成：石英砂35份、硼酸12.5份、聚苯硫醚7份、壳聚糖2.5份、金红石10份、硅酸钠6份、氟化钙6份、氧化钡3份、硼砂5.5份、二羟甲基脲1.5份、钨镍钼合金2.5份、三氧化二锑1.5份、硫化钴1.5份、聚甲基氢硅氧烷1.5份和月桂醇聚氧乙烯醚5份。

5.一种新型高强度玻璃的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)取石英砂30-40份和金红石9-11份放入球磨机中，以280-320r/min的速度球磨10-20min，得到混合粉末，备用；

2)将步骤1)得到的混合粉末放入搅拌机中，然后加入硼酸10-15份、聚苯硫醚6-8份、壳聚糖2-3份、硅酸钠5-7份、氟化钙5-7份、氧化钡2-4份、硼砂5-6份、二羟甲基脲1-2份、钨镍钼合金2-3份、三氧化二锑1-2份和硫化钴1-2份，以120-140r/min的速度搅拌10-15min，使各组分原料混合均匀，得到混合物，备用；

3)将步骤2)得到的混合物投入坩埚中，然后添加聚甲基氢硅氧烷1-2份和月桂醇聚氧乙烯醚4-6份，并用搅拌棒缓慢搅拌2-3min，再将其放在微波马弗炉中熔融，升温至1300℃，保温4小时，得到玻璃液，备用；

4)将步骤3)得到的玻璃液倒入石墨模具中，保持20-30min，备用；

5)将步骤4)盛有玻璃液的模具放入已经预热到900℃的微波马弗炉中，退火4.5小时，自然冷却，得到高强度玻璃。