CN109502982A - 超薄纳米微晶新材料及其制备方法 - Google Patents

超薄纳米微晶新材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明所提供的超薄纳米微晶新材料，包括有以下按重量份数计的原料：主成分：SiO2:SiO2:68‑72份；Al2O3:3‑5份；CaO:12‑18份；K2O:0‑2份；Na2O:7‑12份；澄清剂：0.5‑1份；‑助溶剂：0.3‑1份；核化剂：0.2‑0.8份；晶化剂：0.2‑0.8份。本发明采用上述的方案，其有益效果在于：1）解决了生产超薄微晶新材料过程中易膨胀开裂、化学性能不稳定等问题，并且增加了产品韧性，易于切割加工；2）增强了超薄微晶新材料的强度和硬度，拓广了超薄微晶新材料的应用范围；3）制备方法降低了生产成本，市场竞争力更强。

Description

超薄纳米微晶新材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及微晶新材料生产的技术领域，尤其是指超薄纳米微晶新材料及其制备方法。
背景技术
微晶玻璃最初是由感光玻璃发展而来，后来美国康宁玻璃公司发表了通过调整热处理工艺制取微晶玻璃的方法。国内是从90年代也开始研究和工业化生产烧结法微晶玻璃装饰板。后逐渐进行改进，利用压延成型工艺克服了烧结法中气泡多、平整度难控制等缺陷。但是产品的各项性能仍存在化学性能不稳定，机械性能弱，对人产生辐射，吸水率高等缺陷。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种属于无机非金属新型环保材料，化学性能稳定，机械性能强的超薄纳米微晶新材料及其制备方法。
为了实现上述的目的，本发明所提供的超薄纳米微晶新材料，包括有以下按重量份数计的原料：
-主成分：SiO2 : SiO2 : 68-72份；Al2O3 : 3-5 份；CaO :12-18 份； K2O : 0-2份；Na2O : 7-12 份；
-澄清剂：0.5-1份；
-助溶剂：0.3-1份；
-核化剂：0.2-0.8份；
-晶化剂：0.2-0.8份。
进一步，主成分还包括有以下按重量份数计的组分：F：0-2份。
一种超薄纳米微晶新材料的制备方法，包括有以下步骤：
步骤S1.按重量份数依次称取原料进行混合配合，随后在1350-1450℃下充分熔化制得玻璃液，同时，留有足够供玻璃液澄清、均化的时间；
步骤S2.将熔制合格的玻璃液送入压制成型阶段，具体步骤操作为：首先将熔制好的玻璃液冷却至900-1100℃以降低玻璃液流动性，随后控制经降温处理的玻璃液均匀流出，并利用三辊压延的方式将玻璃液压制成型为玻璃基板；
步骤S3.将压延成型后的玻璃基板依次进行核化、晶化处理，具体步骤操作为：将玻璃基板先在650-700℃进行核化处理20-40分钟，再使温度逐渐升到750-850℃进行晶化处理，使得晶核长大，并在800-1000℃保温30-50分钟，完成晶体生长过程，再使温度逐渐降至70-100℃出窑冷却，从而便得到微晶新材料原板；
步骤S4.将制的微晶新材料原板进行退火降温后进行断板切割，具体步骤操作为：将出窑冷却后的微晶新材料原板进入冷端，再经过水冷、风冷使温度降低至15-25℃，随后对冷却后的微晶新材料原板依次经切割及磨抛加工，便制得所需的纳米微晶新材料成品。
进一步，在步骤S2中所制得的玻璃基板厚度为2-3mm。
本发明采用上述的方案，其有益效果在于：
1）解决了生产超薄微晶新材料过程中易膨胀开裂、化学性能不稳定等问题，并且增加了产品韧性，易于切割加工；
2）增强了超薄微晶新材料的强度和硬度，拓广了超薄微晶新材料的应用范围；
3）制备方法降低了生产成本，市场竞争力更强。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例一：
在本实施例中，超薄纳米微晶新材料，其特征在于：包括有以下按重量份数计的原料：
-主成分：SiO2 : 68.3份；Al2O3 : 3.3 份；CaO :16 .1份； K2O : 1.5份；Na2O :9.0份；
-澄清剂：0.6份；
-助溶剂：0.4份；
-核化剂：0.3份；
-晶化剂：0.5份。
本实施例的超薄纳米微晶新材料的制备方法，包括有以下步骤：
步骤S1.按重量份数依次称取原料进行混合配合，随后在1350-1450℃下充分熔化制得玻璃液，同时，留有足够供玻璃液澄清、均化的时间，从而确保玻璃液成分的均匀化、温度的均匀化。
步骤S2.将熔制合格的玻璃液送入压制成型阶段，具体步骤操作为：首先将熔制好的玻璃液冷却至900-1100℃以降低玻璃液流动性，随后控制经降温处理的玻璃液均匀流出，并利用三辊压延的方式将玻璃液压制成型为玻璃基板；利用三辊压延方式，保证了成型后的微晶原板表面平整度更高，成分更均匀
步骤S3.将压延成型后的玻璃基板依次进行核化、晶化处理，具体步骤操作为：将玻璃基板先在650-700℃进行核化处理20-40分钟，再使温度逐渐升到750-850℃进行晶化处理，使得晶核长大，并在800-1000℃保温30-50分钟，完成晶体生长过程，再使温度逐渐降至70-100℃出窑冷却，从而便得到微晶新材料原板；在此过程中，由预定的计算机程序实时监控温度情况，严格按照上述预定的温度曲线进行，从而保障微晶新材料原板能够充分地完成核化、晶化，以此来保证产品的各项优势性能。
步骤S4.将制的微晶新材料原板进行退火降温后进行断板切割，具体步骤操作为：将出窑冷却后的微晶新材料原板进入冷端，再经过水冷、风冷使温度降低至15-25℃，随后对冷却后的微晶新材料原板依次经切割及磨抛加工，便制得所需的纳米微晶新材料成品。在此根据预设定生产规格尺寸要求对微晶新材料原板进行切割打磨，最终进行包装入库。
进一步，在步骤S2中所制得的玻璃基板厚度为2-3mm。
通过上述配方组分及制备方法所制得产品的微观结构及理化指标具体如下。
1）微观结构：产品经制备成薄片，在偏光显微镜下利用微尺检测晶体形态如下表：
晶体含量 晶体形状 晶体形态
31±3％ 长：0.03~0.07mm宽：30~50nm 分布均匀，晶体呈现半扇形发射状聚合体
2）理化指标如下表
抗弯强度（Mpa） 光泽度 莫氏硬度 耐酸性 耐碱性
57.7 95 6.5 0.03％ 0.04％
实施例二：
在本实施例中，与实施一相比较区别特征在于组成成分比例不同，其中，本实施例的超薄纳米微晶新材料包括有以下按重量份数计的原料：
-主成分：SiO2 :69.7份；Al2O3 : 3.4份；CaO :15.6 份； K2O : 0.7份；Na2O :10.1份；
-澄清剂：0.8份；
-助溶剂：0.5份；
-核化剂：0.4份；
-晶化剂：0.5份。
通过上述配方组分及制备方法所制得产品的微观结构及理化指标具体如下。
1）微观结构：产品经制备成薄片，在偏光显微镜下利用微尺检测晶体形态如下表：
晶体含量 晶体形状 晶体形态
32±2％ 长：0.03~0.08mm宽：20~40nm 分布均匀，晶体呈现半扇形发射状聚合体
2）理化指标如下表：
抗弯强度（Mpa） 光泽度 莫氏硬度 耐酸性 耐碱性
56.3 97 6.8 0.04％ 0.04％
实施例三
在本实施例中，与实施一相比较区别特征在于组成成分比例不同，其中，本实施例的超薄纳米微晶新材料包括有以下按重量份数计的原料：
-主成分：SiO2 : 70.6份；Al2O3 : 4.2 份；CaO :15.5 份；K2O :1.0份；Na2O :7份；
-澄清剂：0.6份；
-助溶剂：0.4份；
-核化剂：0.3份；
-晶化剂：0.4份。
通过上述配方组分及制备方法所制得产品的微观结构及理化指标具体如下。
1）微观结构：产品经制备成薄片，在偏光显微镜下利用微尺检测晶体形态如下表：
晶体含量 晶体形状 晶体形态
31±2％ 长：0.03~0.05mm宽：20~40nm 分布均匀，晶体呈现半扇形发射状聚合体
2）理化指标如下表
抗弯强度（Mpa） 光泽度 莫氏硬度 耐酸性 耐碱性
58.5 94 6.4 0.03％ 0.04％
实施例四：
在本实施例中，与实施一相比较区别特征在于组成成分比例不同，其中，本实施例的超薄纳米微晶新材料包括有以下按重量份数计的原料：
-主成分：SiO2 : 72份；Al2O3 : 5 份；CaO :18份；K2O :2份；Na2O:12 份；
-澄清剂：1份；
-助溶剂：1份；
-核化剂：0.8份；
-晶化剂：0.8份。
通过上述配方组分及制备方法所制得产品的微观结构及理化指标具体如下。
1）微观结构：产品经制备成薄片，在偏光显微镜下利用微尺检测晶体形态如下表：
晶体含量 晶体形状 晶体形态
31±2％ 长：0.03~0.05mm宽：20~40nm 分布均匀，晶体呈现半扇形发射状聚合体
2）理化指标如下表
抗弯强度（Mpa） 光泽度 莫氏硬度 耐酸性 耐碱性
51 94 6.4 0.02％ 0.04％
实施例五：
在本实施例中，与实施一相比较区别特征在于组成成分比例不同，其中，本实施例的超薄纳米微晶新材料包括有以下按重量份数计的原料：
-主成分：SiO2 : 68份；Al2O3 :3份；CaO :12份； K2O : 0份；Na2O: 7份；
-澄清剂：0.5份；
-助溶剂：0.3份；
-核化剂：0.2份；
-晶化剂：0.2份。
通过上述配方组分及制备方法所制得产品的微观结构及理化指标具体如下。
1）微观结构：产品经制备成薄片，在偏光显微镜下利用微尺检测晶体形态如下表：
晶体含量 晶体形状 晶体形态
32±2％ 长：0.04~0.06mm宽：40~60nm 分布均匀，晶体呈现半扇形发射状聚合体
2）理化指标如下表
抗弯强度（Mpa） 光泽度 莫氏硬度 耐酸性 耐碱性
58 98 6.9 0.01％ 0.04％
实施例六：
在本实施例中，与实施一相比较区别特征在于组成成分比例不同，其中，本实施例的超薄纳米微晶新材料包括有以下按重量份数计的原料：
-主成分：SiO2 : 71份；Al2O3 : 4.8 份；CaO :13份；K2O :2份；Na2O : 8 份；
-澄清剂：0.5份；
-助溶剂：0.3份；
-核化剂：0.2份；
-晶化剂：0.2份。
通过上述配方组分及制备方法所制得产品的微观结构及理化指标具体如下。
1）微观结构：产品经制备成薄片，在偏光显微镜下利用微尺检测晶体形态如下表：
2）理化指标如下表
晶体含量 晶体形状 晶体形态
31±2％ 长：0.03~0.05mm宽：20~40nm 分布均匀，晶体呈现半扇形发射状聚合体
抗弯强度（Mpa） 光泽度 莫氏硬度 耐酸性 耐碱性
51 94 6.4 0.02％ 0.04％
基于上述实施例一至六，所制得的微晶新材料成品强度、吸水率等各项指标全部达到建材行业标准，而且气孔缺陷率不超过1%，同时，解决了传统的制备工艺过程中存在有不易成型、易膨胀开裂等技术问题，使产品各项性能有了明显提高；本申请的理化性能范围如下：
抗弯强度（Mpa） 光泽度 莫氏硬度 耐酸性 耐碱性
50~60 94~99 6.4~7.0 <0.05％ 0.04％
以上所述之实施例仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出更多可能的变动和润饰，或修改均为本发明的等效实施例。故凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明之思路所作的等同等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.微晶超薄纳米微晶新材料，其特征在于：包括有以下按重量份数计的原料：
-主成分：SiO2 : 68-72份；Al2O3 : 3-5 份；CaO :12-18 份； K2O : 0-2份；Na2O :7-12 份；
-澄清剂：0.5-1份；
-助溶剂：0.3-1份；
-核化剂：0.2-0.8份；
-晶化剂：0.2-0.8份。
2.根据权利要求1所述的超薄纳米微晶新材料，其特征在于：主成分还包括有以下按重量份数计的组分：F：0-2份。
3.一种如权利要求1至2任意一项所述的超薄纳米微晶新材料的制备方法，其特征在于：包括有以下步骤：
步骤S1.按重量份数依次称取原料进行混合配合，随后在1350-1450℃下充分熔化制得玻璃液，同时，留有足够供玻璃液澄清、均化的时间；
步骤S2.将熔制合格的玻璃液送入压制成型阶段，具体步骤操作为：首先将熔制好的玻璃液冷却至900-1100℃以降低玻璃液流动性，随后控制经降温处理的玻璃液均匀流出，并利用三辊压延的方式将玻璃液压制成型为玻璃基板；
步骤S3.将压延成型后的玻璃基板依次进行核化、晶化处理，具体步骤操作为：将玻璃基板先在650-700℃进行核化处理20-40分钟，再使温度逐渐升到750-850℃进行晶化处理，使得晶核长大，并在800-1000℃保温30-50分钟，完成晶体生长过程，再使温度逐渐降至70-100℃出窑冷却，从而便得到微晶新材料原板；
步骤S4.将制的微晶新材料原板进行退火降温后进行断板切割，具体步骤操作为：将出窑冷却后的微晶新材料原板进入冷端，再经过水冷、风冷使温度降低至15-25℃，随后对冷却后的微晶新材料原板依次经切割及磨抛加工，便制得所需的纳米微晶新材料成品。
4.根据权利要求3所述的超薄纳米微晶新材料的制备方法，其特征在于：在步骤S2中所制得的玻璃基板厚度为2-3mm。
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