CN108275874B - 一种高强度耐腐蚀玻璃器皿及制备方法 - Google Patents

一种高强度耐腐蚀玻璃器皿及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种高强度耐腐蚀玻璃器皿及制备方法,其中,高强度耐腐蚀玻璃器皿由以下重量份的原料制成:石英砂80‑85份、氧化钙2‑5份、氧化铁0.1‑0.5份、二氧化钛0.3‑0.5份、三氧化二铋0.1‑0.3份、氧化镁0.1‑0.4份、氧化铝0.1‑0.3份、高岭土2‑4份、二氧化钒0.1‑0.3份、纯碱5‑10份、二氧化铌0.1‑0.3份、二氧二碲0.1‑0.2份、氯化银0.1‑0.2份;制备方法包括:混料、熔化、成型、诱导核化,四大步骤,通过本发明得到的玻璃器皿具有机械强度高、耐腐蚀性能强的优点,适合大规模生产应用。

Description

一种高强度耐腐蚀玻璃器皿及制备方法
技术领域
本发明涉及玻璃制造领域,具体是一种高强度耐腐蚀玻璃器皿及制备方法。
背景技术
玻璃器皿就是用玻璃所造的器皿。玻璃艺术在我国保持了连绵不断几千年的发展历史。明代万历年间,山东博山的料器制作已十分繁荣兴盛,明末清初传入北京,在清初康熙、雍正、乾隆时期,琉璃生产一度得到复兴,清康熙三十五年,北京出现大规模的“琉璃厂”,生产皇宫享用的料器。在这期间,玻璃器皿的品种丰富多彩,造型与装饰也有所变化。其中料仿玉、翡翠、玛瑙、珊瑚等制成的瓶、碗、鼻烟壶、鸟兽等,颜色逼真,具有独特风格和韵味。
由于,玻璃材质的器皿具有较为广范的应用,一系类关于玻璃器皿的组份配方和工艺改进的研究相继报道。如中国专利号为:CN.201110212088.X,公开“高性能耐热耐腐蚀玻璃纤维用组成物”,通过该技术方案得到的玻璃纤维,具有较强的抗拉伸性能。
对于玻璃器皿来说,不仅需要具有较高的艺术美感,其质量和性能也较为重要,质量和性能决定其使用寿命和应用范围,而现有的玻璃器皿质量和使用寿命均较差。针对现有技术存在的不足,至今未有一种实施有效的方式解决。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对上述现有技术存在的不足,本发明提供一种高强度耐腐蚀玻璃器皿及制备方法,通过本发明技术方案得到的玻璃器皿具有机械强度高、耐腐蚀性能强的优点,适合大规模生产应用。
(二)技术方案
为实现以上目的,本发明通过以下技术方案予以实现:
一种高强度耐腐蚀玻璃器皿,由以下重量份的原料制成:由以下重量份的原料制成:石英砂80-85份、氧化钙2-5份、氧化铁0.1-0.5份、二氧化钛0.3-0.5份、三氧化二铋0.1-0.3份、氧化镁0.1-0.4份、氧化铝0.1-0.3份、高岭土2-4份、二氧化钒0.1-0.3份、纯碱5-10份、二氧化铌0.1-0.3份、二氧化碲0.1-0.2份、氯化银0.1-0.2份。
优选地,该高强度耐腐蚀玻璃器皿,由以下重量份的原料制成:石英砂81份、氧化钙4份、氧化铁0.4份、二氧化钛0.4份、三氧化二铋0.2份、氧化镁0.3份、氧化铝0.2份、高岭土3份、二氧化钒0.2份、纯碱8份、二氧化铌0.1份、二氧化碲0.1份、氯化银0.1份。
优选地,该高强度耐腐蚀玻璃器皿,由以下重量份的原料制成:石英砂83份、氧化钙3份、氧化铁0.4份、二氧化钛0.4份、三氧化二铋0.2份、氧化镁0.3份、氧化铝0.2份、高岭土3份、二氧化钒0.2份、纯碱7份、二氧化铌0.3、二氧化碲0.1份、氯化银0.2份。
上述高强度耐腐蚀玻璃器皿的制备方法,包括以下步骤:
(1)混料:按照高强度耐腐蚀玻璃器皿的重量组份称取原料,置于粉碎机中粉碎成100-200目原料,将原料细粉充分搅拌混合得到混料;
(2)熔化:将步骤(1)中的混料置于1850-1890℃的熔炉中加热至熔融,熔化1.5-2h后得到玻璃液;
(3)成型:将步骤(2)中的玻璃液降温至1050-1100℃后放入成型机中加工成型,得到玻璃器皿半成品;
(4)诱导核化:将步骤(3)中的玻璃器皿半成品升温至400-450℃后,置于场强为450-550V/mm的静电场中,诱导处理30-45min后,取出得到成品。
优选地,所述步骤(2)中,将步骤(1)中的混料置于1850℃的熔炉中加热至熔融,熔化2h后得到玻璃液。
优选地,所述步骤(4)中将步骤(3)中的玻璃器皿半成品升温至450℃后,置于场强为550V/mm的静电场中,诱导处理5min。
有益效果
本发明公开一种高强度耐腐蚀玻璃器皿及制备方法,该高强度耐腐蚀玻璃器皿的制备组份材料中氧化铝、氧化镁、氧化钙以及石英砂中的二氧化硅形成SiO2-Al2O3-MgO-CaO体系,该体系为四元网格体系,四元网格体系进一步作为玻璃材质的骨架,起支撑作用,能够提高玻璃材质器皿的机械性能,提高玻璃器皿的压缩应力和连接能力。同时组份材料中的二氧化钛具有较为强的耐酸性能,二氧化钛与上述材料之间相互作用使得玻璃器皿具有较强的耐酸腐蚀性能。
制备方法步骤(4)中将步骤(3)中的玻璃器皿半成品升温至450℃后,置于静电场中处理,在静电场的诱导作用下,组份材料中的二氧化铌、二氧化碲以及氯化银,形成TeO2-NbO2-AgCl体系,该体系在静电场中能够促进玻璃器皿的核化和晶化过程,进一步有效提高玻璃器皿的理化性能。
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,下面将结合本发明实施例,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:
一种高强度耐腐蚀玻璃器皿,由以下重量份的原料制成:石英砂81份、氧化钙4份、氧化铁0.4份、二氧化钛0.4份、三氧化二铋0.2份、氧化镁0.3份、氧化铝0.2份、高岭土3份、二氧化钒0.2份、纯碱8份、二氧化铌0.1份、二氧化碲0.1份、氯化银0.1份。
上述高强度耐腐蚀玻璃器皿的制备方法,包括以下步骤:
(1)混料:按照高强度耐腐蚀玻璃器皿的重量组份称取原料,置于粉碎机中粉碎成100目原料,将原料细粉充分搅拌混合得到混料;
(2)熔化:将步骤(1)中的混料置于1850℃的熔炉中加热至熔融,熔化2h后得到玻璃液;
(3)成型:将步骤(2)中的玻璃液降温至1050℃后放入成型机中加工成型,得到玻璃器皿半成品;
(4)诱导核化:将步骤(3)中的玻璃器皿半成品升温至450℃后,置于场强为550V/mm的静电场中,诱导处理45min后,取出得到成品。
实施例2:
一种高强度耐腐蚀玻璃器皿,由以下重量份的原料制成:石英砂83份、氧化钙3份、氧化铁0.4份、二氧化钛0.4份、三氧化二铋0.2份、氧化镁0.3份、氧化铝0.2份、高岭土3份、二氧化钒0.2份、纯碱7份、二氧化铌0.3、二氧化碲0.1份、氯化银0.2份。
上述高强度耐腐蚀玻璃器皿的制备方法,包括以下步骤:
(1)混料:按照高强度耐腐蚀玻璃器皿的重量组份称取原料,置于粉碎机中粉碎成100目原料,将原料细粉充分搅拌混合得到混料;
(2)熔化:将步骤(1)中的混料置于1890℃的熔炉中加热至熔融,熔化2h后得到玻璃液;
(3)成型:将步骤(2)中的玻璃液降温至1100℃后放入成型机中加工成型,得到玻璃器皿半成品;
(4)诱导核化:将步骤(3)中的玻璃器皿半成品升温至400℃后,置于场强为450V/mm的静电场中,诱导处理30min后,取出得到成品。
实施例3:
一种高强度耐腐蚀玻璃器皿,由以下重量份的原料制成:石英砂80份、氧化钙2份、氧化铁0.1份、二氧化钛0.3份、三氧化二铋0.3份、氧化镁0.4份、氧化铝0.3份、高岭土2份、二氧化钒0.1份、纯碱5份、二氧化铌0.3份、二氧化碲0.2份、氯化银0.1份。
上述高强度耐腐蚀玻璃器皿的制备方法,包括以下步骤:
(1)混料:按照高强度耐腐蚀玻璃器皿的重量组份称取原料,置于粉碎机中粉碎成200目原料,将原料细粉充分搅拌混合得到混料;
(2)熔化:将步骤(1)中的混料置于1870℃的熔炉中加热至熔融,熔化1.5h后得到玻璃液;
(3)成型:将步骤(2)中的玻璃液降温至1080℃后放入成型机中加工成型,得到玻璃器皿半成品;
(4)诱导核化:将步骤(3)中的玻璃器皿半成品升温至430℃后,置于场强为480V/mm的静电场中,诱导处理40min后,取出得到成品。
实施例4:
一种高强度耐腐蚀玻璃器皿,由以下重量份的原料制成:石英砂85份、氧化钙5份、氧化铁0.5份、二氧化钛0.5份、三氧化二铋0.3份、氧化镁0.1份、氧化铝0.1份、高岭土4份、二氧化钒0.3份、纯碱10份、二氧化铌0.3份、二氧化碲0.2份、氯化银0.1份。
上述高强度耐腐蚀玻璃器皿的制备方法如同实施例1。
实施例5:
一种高强度耐腐蚀玻璃器皿,由以下重量份的原料制成:石英砂82份、氧化钙2份、氧化铁0.3份、二氧化钛0.3份、三氧化二铋0.3份、氧化镁0.4份、氧化铝0.2份、高岭土2份、二氧化钒0.1份、纯碱7份、二氧化铌0.2份、二氧化碲0.1份、氯化银0.2份。
上述高强度耐腐蚀玻璃器皿的制备方法如同实施例2。
实施例6:
一种高强度耐腐蚀玻璃器皿,其特征在于,由以下重量份的原料制成:石英砂82份、氧化钙4份、氧化铁0.4份、二氧化钛0.4份、三氧化二铋0.2份、氧化镁0.3份、氧化铝0.2份、高岭土3份、二氧化钒0.2份、纯碱9份、二氧化铌0.2份、二氧化碲0.1份、氯化银0.2份。
上述高强度耐腐蚀玻璃器皿的制备方法如同实施例3。
对本发明实时例1-6所得玻璃器皿进行理化性能测试,同时选取相同规格、形状市场上销售的普通玻璃器皿进行对比。其中耐酸性能测试方法为:实验组和对照组的玻璃器皿浸泡在2%硫酸溶液中,30天后,计算失重率。测试结果如表1:
表1:玻璃器皿性能测试
实验组 压缩应力/MPa 耐酸性(2%硫酸)
实施例1 801.3 <0.01
实施例2 802.2 <0.02
实施例3 801.6 <0.02
实施例4 802.5 <0.02
实施例5 803.0 <0.02
实施例6 801.9 <0.02
对照组 702.1 >0.06
通过表1可知:通过本发明技术方案的玻璃器皿,压缩应力能够到达801Mpa以上,酸液浸泡后失重率小于0.02,而市场上销售的常规玻璃器皿,压缩应力只有702.1Mpa,酸液浸泡后失重率大于0.06,酸液腐蚀较为严重。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,包括语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各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;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种高强度耐腐蚀玻璃器皿,其特征在于,由以下重量份的原料制成:石英砂80-85份、氧化钙2-5份、氧化铁0.1-0.5份、二氧化钛0.3-0.5份、三氧化二铋0.1-0.3份、氧化镁0.1-0.4份、氧化铝0.1-0.3份、高岭土2-4份、二氧化钒0.1-0.3份、纯碱5-10份、二氧化铌0.1-0.3份、二氧化碲0.1-0.2份、氯化银0.1-0.2份;
制备方法包括以下步骤:
(1)混料:按照高强度耐腐蚀玻璃器皿的重量组份称取原料,置于粉碎机中粉碎成100-200目原料,将原料细粉充分搅拌混合得到混料;
(2)熔化:将步骤(1)中的混料置于1850-1890℃的熔炉中加热至熔融,熔化1.5-2h后得到玻璃液;
(3)成型:将步骤(2)中的玻璃液降温至1050-1100℃后放入成型机中加工成型,得到玻璃器皿半成品;
(4)诱导核化:将步骤(3)中的玻璃器皿半成品升温至400-450℃后,置于场强为450-550V/mm的静电场中,诱导处理30-45min后,取出得到成品。
2.根据权利要求1所述的高强度耐腐蚀玻璃器皿,其特征在于,由以下重量份的原料制成:石英砂81份、氧化钙4份、氧化铁0.4份、二氧化钛0.4份、三氧化二铋0.2份、氧化镁0.3份、氧化铝0.2份、高岭土3份、二氧化钒0.2份、纯碱8份、二氧化铌0.1份、二氧化碲0.1份、氯化银0.1份。
3.根据权利要求1所述的高强度耐腐蚀玻璃器皿,其特征在于,由以下重量份的原料制成:石英砂83份、氧化钙3份、氧化铁0.4份、二氧化钛0.4份、三氧化二铋0.2份、氧化镁0.3份、氧化铝0.2份、高岭土3份、二氧化钒0.2份、纯碱7份、二氧化铌0.3、二氧化碲0.1份、氯化银0.2份。
4.根据权利要求1所述的高强度耐腐蚀玻璃器皿,其特征在于,所述步骤(2)中,将步骤(1)中的混料置于1850℃的熔炉中加热至熔融,熔化2h后得到玻璃液。
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