CN110436775B

CN110436775B - 一种低熔点蓝色玻璃及其制备所用组分、制备方法

Info

Publication number: CN110436775B
Application number: CN201910815388.3A
Authority: CN
Inventors: 陈君华; 陈晨; 闫浩然; 郭雨; 郭腾; 张大朋; 褚建强; 赵伟; 张克云; 成战强
Original assignee: Anhui University of Science and Technology
Current assignee: Anhui University of Science and Technology
Priority date: 2019-08-30
Filing date: 2019-08-30
Publication date: 2020-09-11
Anticipated expiration: 2039-08-30
Also published as: CN110436775A

Abstract

本发明公开了一种低熔点蓝色玻璃及其制备所用组分、制备方法，涉及玻璃生产技术领域，包括原料：二氧化硅、氧化钙、氧化钠、氧化铝、氧化钾、氧化镁、澄清剂、着色母料；本发明以钛白粉、白炭黑、胆矾、水玻璃为原料，通过熔融法制备低熔点的着色母料；以二氧化硅、氧化钙、氧化钠、氧化铝、氧化钾、氧化镁、澄清剂为原料，在较低温度熔化成玻璃液；再添加着色母料，制得低熔点的蓝色玻璃。发明的玻璃熔制温度低于1250℃，相较于常见的玻璃熔制温度1450～1600℃有显著下降，相对于一般的颜色玻璃生产工艺技术更简便，生产过程节能、环保优势明显。

Description

一种低熔点蓝色玻璃及其制备所用组分、制备方法

技术领域：

本发明涉及玻璃生产技术领域，具体涉及一种低熔点蓝色玻璃及其制备所用组分、制备方法。

背景技术：

玻璃是一类非晶态的无机非金属材料，一般以石英砂、纯碱、方解石、长石等无机矿物为主要原料，另外根据需要添加适当的不同类别的少量辅料、助剂等，经过高温(通常在1450～1600℃)熔制成型而来，形成的玻璃体中各组分以氧化物形式存在，主要有硅、钠、钙等的氧化物。由于玻璃具备的良好性能，已被广泛应用于轻工、建材、仪器仪表、日用产品、化工、医药、太阳能、信息、显示器件、军事、航空航天等领域。

普通玻璃呈近似无色透明的固体形态已为大众所熟知，用于建筑、现代家居、装饰装潢等领域，缺乏对紫外线、可见光及红外线等的吸收功能，不具备特定条件和环境下的隐形功能，也难以满足消费者对美化生活等的个性化需求。为此，有关颜色玻璃的生产技术开发倍受关注。

目前，生产颜色玻璃主要采用透明玻璃表面有机颜料的喷涂和无机或稀土离子着色两大技术。已知的普通玻璃表面进行有机物喷施釉料或油漆，然后经烘烤固定着色方法，存在喷釉料或颜料挥发性强、毒性大，着色剂性能不稳定易褪色易剥落，透光性能差或不透光，生产工序复杂，生产成本较高，环境污染问题突出等明显缺陷。

通过在普通玻璃组份中添加某些无机或稀土离子(如Tm³⁺、Yb³⁺稀土离子)高温熔融制备的蓝色玻璃，尽管性能稳定，但无机或稀土化合物价格高昂，熔制温度高，生产能耗大，生产成本高。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题在于提供一种低熔点蓝色玻璃及其制备所用组分、制备方法，制备工艺简便、节能、环保，所制低熔点蓝色玻璃的玻璃熔制温度低于1250℃。

本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：

一种低熔点蓝色玻璃制备方法，包括以下步骤：

(1)将二氧化硅、氧化钙、氧化钠、氧化铝、氧化钾、氧化镁、澄清剂按比例混均匀，加热至1050～1250℃，熔化成玻璃液；

(2)向步骤(1)中加入所述着色母料，搅拌均匀并保温10～30min；

(3)将步骤(2)制得的着色玻璃液引入料液口，通过成型机成型，冷却、退火，制得低熔点蓝色玻璃。

本发明进一步技术：

优选的，所述澄清剂由莹石、氧化铈和硝酸铵制成。

优选的，所述莹石、氧化铈、硝酸铵的质量比为0.8:0.4:0.5。

本发明的制备原理：

本发明以钛白粉、白炭黑、胆矾、水玻璃为原料，通过熔融法制备低熔点的着色母料；以二氧化硅、氧化钙、氧化钠、氧化铝、氧化钾、氧化镁、澄清剂为原料，按比例混合后可在较低温度熔化成玻璃液；再添加着色母料，搅拌并保温，然后成型、冷却、退火，制得低熔点的蓝色玻璃。

本发明还提供了另一种技术方案：一种低熔点蓝色玻璃制备所用组分，包括以下重量份的原料：

优选的，所述着色母料由钛白粉、白炭黑、胆矾和水玻璃制成。

优选的，所述着色母料的制备方法为：将钛白粉、白炭黑、胆矾、水玻璃按比例混合，通过马弗炉950～1200℃加热熔化，水淬冷却，干燥后破碎成10～60目细料即得。

优选的，所述钛白粉、白炭黑、胆矾、水玻璃的原料纯度大于98％以上。

优选的，所述钛白粉、白炭黑、胆矾、水玻璃的质量比为(1～10):(10～25):(25～45):(25～55)。

优选的，所述钛白粉、白炭黑、胆矾、水玻璃的质量比优选5:15:35:45。

优选的，所述着色母料的粒度优选20目。

本发明还提供了另一种技术方案：一种利用上述制备方法及其制备所用组分制备的低熔点蓝色玻璃。

本发明的有益效果是：本发明的玻璃熔制温度低于1250℃，相较于常见的玻璃熔制温度1450～1600℃有显著下降，相对于一般的颜色玻璃生产工艺技术更简便，生产过程节能、环保优势明显。

具体实施方式：

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。

一种低熔点蓝色玻璃，其制备方法包括以下步骤：

(2)向步骤(1)中加入所述着色母料，搅拌均匀并保温10～30min；

上述制备方法组分为：

二氧化硅40～65份；氧化钙5～15份；氧化钠15～25份；氧化铝2～5份；氧化钾3～6份；氧化镁3～5份；澄清剂0.5～2.5份；着色母料0.1～2份。

上述份为重量份。

澄清剂由莹石、氧化铈和硝酸铵制成；莹石、氧化铈、硝酸铵的质量比为0.8:0.4:0.5。

钛白粉、白炭黑、胆矾、水玻璃的质量比为(1～10):(10～25):(25～45):(25～55)

钛白粉、白炭黑、胆矾、水玻璃的原料纯度大于98％以上。

下面针对上述组分配比结合制备方法分为多个实施例：

实施例1

着色母料的制备：

将钛白粉、白炭黑、胆矾、水玻璃按质量比为5:15:35:45比例混合，通过马福炉1100℃加热熔化，水淬冷却，干燥后破碎成20目细料即得。

低熔点蓝色玻璃的制备：

(1)将60份二氧化硅、8份氧化钙、17份氧化钠、3份氧化铝、5份氧化钾、4份氧化镁、1.7份澄清剂(0.8份莹石、0.4份氧化铈、0.5份硝酸铵)按比例混均匀，加热至1250℃，熔化成玻璃液；

(2)向步骤(1)中加入1.3份着色母料，搅拌均匀并保温30min；

实施例2

着色母料的制备：

低熔点蓝色玻璃的制备：

(1)将55份二氧化硅、10份氧化钙、20份氧化钠、3份氧化铝、5份氧化钾、4份氧化镁、1.7份澄清剂(0.8份莹石、0.4份氧化铈、0.5份硝酸铵)按比例混均匀，加热至1150℃，熔化成玻璃液；

(2)向步骤(1)中加入1.3份着色母料，搅拌均匀并保温30min；

实施例3

着色母料的制备：

低熔点蓝色玻璃的制备：

(1)将48份二氧化硅、13份氧化钙、24份氧化钠、3份氧化铝、5份氧化钾、4份氧化镁、1.7份澄清剂(0.8份莹石、0.4份氧化铈、0.5份硝酸铵)按比例混均匀，加热至1050℃，熔化成玻璃液；

(2)向步骤(1)中加入1.3份着色母料，搅拌均匀并保温30min；

实施例4

着色母料的制备：

低熔点深蓝色玻璃的制备：

(2)向步骤(1)中加入2份着色母料，搅拌均匀并保温30min；

(3)将步骤(2)制得的着色玻璃液引入料液口，通过成型机成型，冷却、退火，制得低熔点深蓝色玻璃。

实施例5

着色母料的制备：

低熔点浅蓝色玻璃的制备：

(2)向步骤(1)中加入0.5份着色母料，搅拌均匀并保温30min；

(3)将步骤(2)制得的着色玻璃液引入料液口，通过成型机成型，冷却、退火，制得低熔点浅蓝色玻璃。

实施例6

着色母料的制备

低熔点浅蓝色玻璃的制备：

(1)将55份二氧化硅、10份氧化钙、20份氧化钠、3份氧化铝、5份氧化钾、4份氧化镁按比例混均匀，加热至1150℃，熔化成玻璃液；

(2)向步骤(1)中加入0.5份着色母料，搅拌均匀并保温30min；

实施例7

未添加着色母料的低熔点玻璃的制备：

(2)将步骤(1)制得的玻璃液引入料液口，通过成型机成型，冷却、退火，制得低熔点无色透明玻璃。

实施例8

着色母料的制备：

未添加澄清剂的低熔点蓝色玻璃的制备：

(2)向步骤(1)中加入1.3份着色母料，搅拌均匀并保温30min；

(3)将步骤(2)制得的着色玻璃液引入料液口，通过成型机成型，冷却、退火，制得透明度较低颜色略暗的低熔点蓝色玻璃。

对比实施例1、实施例2及实施例3，制备低熔点蓝色玻璃，仅对原料配方中二氧化硅、氧化钙、氧化钠的重量份比例进行了调整，结果熔制玻璃液的温度发生了明显变化。

对比实施例2、实施例4及实施例5，仅对着色母料重量份进行调整，经过熔制可制得着色深浅不同的蓝色玻璃。

实施例6，改变原料配方，未加澄清剂组份并减小着色剂用量，经过熔制制备了浅蓝色玻璃，但透明度有所降低。

对比实施例7，未添加着色母料，经过熔制制备的玻璃呈无色透明色态，表明本发明的着色母料是该低熔点蓝色玻璃制备的必要原料。

对比实施例8，未添加澄清剂，经过熔制制备的低熔点蓝色玻璃，其透明度明显下降且颜色暗不纯正。

参照ISO 9050:2003提供的实验测试方法，对实施例1～6的制备玻璃样品进行透光率分析，获得样品在紫外(200～380nm)、可见光(380～800nm)及红外区(800～1100nm)的透光率；另外，对制备的样品进行了抗折强度测试，以偏光应力仪对样品内应力进行观察，并从样品外观对其通透性及颜色予以评价。其结果如表1所示。

表1实施例玻璃样品的透光率、通透性能、抗折强度、内应力及外观颜色测试及评价

根据表1的测试结果和性能评价可知，本发明制备的低熔点蓝色玻璃均具有较好的紫外线、可见光及红外线吸收性能，抗折强度较大。

实施例1～3改变二氧化硅、氧化钙及氧化钠的原料组份，对制备的低熔点玻璃的光吸收有影响，其中实施例1制备的玻璃样品对光的吸收性能最佳，抗折强度也较大，其外观通透性好及颜色较纯正。

以实施例2为参照，实施例4、实施例5分别改变着色剂重量份，结果表明增加着色剂用量对制备的样品紫外光、可见光及红外线吸收有较大影响，对样品外观的通透性及颜色影响也很明显。加大着色剂用量，可使制备样品的光吸收性能显著增强，但其外观通透性也随之迅速下降，颜色明显加深，反之，减少着色剂用量，制备样品的光吸收性能也明显下降，但外观通透性上升，颜色变浅。

以实施例2为参照，实施例6未加澄清剂并减小着色剂用量制备的样品，内应力上升，应力分布出现不均匀现象，对光的吸收变强，但外观通透性下降，颜色变浅。表明澄清剂还影响了制备样品的通透性能，着色剂用量也影响了其颜色深浅。

以实施例2为参照，实施例7给出了未添加着色母料的低熔点玻璃制备的对比实验，实验样品的测试及评价结果表明，所制备的玻璃内应力分布均匀，为无色透明态，对光的吸收性能显著下降，并且着色母料是制备本发明的低熔点蓝色玻璃的必要原料和关键因素。

以实施例2为参照，实施例8给出了未添加澄清剂的低熔点蓝色玻璃制备的对比实验，从表1的分析结果发现，未添加澄清剂所制备的样品内应力未发生明显变化，但对光的吸收有所增强，通透性下降，玻璃呈暗蓝色颜色不纯正。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种低熔点蓝色玻璃制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(2)向步骤(1)中加入着色母料，搅拌均匀并保温10～30min；

(3)将步骤(2)制得的着色玻璃液引入料液口，通过成型机成型，冷却、退火，制得低熔点蓝色玻璃；

所述澄清剂由萤石、氧化铈和硝酸铵制成，且所述萤石、氧化铈、硝酸铵的质量比为0.8:0.4:0.5；

所述着色母料由钛白粉、白炭黑、胆矾和水玻璃制成，制备方法为：将钛白粉、白炭黑、胆矾、水玻璃按质量比为(1～10):(10～25):(25～45):(25～55)的比例混合，通过马弗炉950～1200℃加热熔化，水淬冷却，干燥后破碎成10～60目细料即得。

2.根据权利要求1中所述的一种低熔点蓝色玻璃制备方法，其特征在于，包括以下重量份的原料：