CN110526577A - 含硼硅玻璃用组合物及其用途 - Google Patents

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屈雪平
曹达华
黄宇华
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Abstract

本发明涉及玻璃材料领域，公开了含硼硅玻璃用组合物及其用途。以组合物的总重量为基准，本发明的组合物含有二氧化硅75‑85重量％，硼砂：5‑10重量％，硼酸：3‑10重量％，氢氧化铝：2‑5重量％，硅酸钠：2‑10重量％，氧化锂：0‑1重量％，磷酸锆：0‑5重量％。本发明公开了制备含硼硅玻璃的方法，包括：将如上所述的组合物依次进行熔融和退火。本发明还公开了含硼硅玻璃及相关的应用。通过上述技术方案，本发明能够获得具有高抗冲击性能的玻璃，在260℃和0℃冷热冲击作用下不发生开裂，具有明显提高的使用安全性。而且，含硼硅玻璃不生锈，也不会导致中毒等问题，特别适用于制备电饭煲内胆。

Description

含硼硅玻璃用组合物及其用途
技术领域
本发明涉及玻璃材料领域，具体涉及含硼硅玻璃用组合物及其用途。
背景技术
近年来随着人民的生活水平越来越高，对健康环保的锅具材料要求越来越高，对金属材料锅具生锈及中毒等问题日益担心，由于玻璃材料的优越性能，健康环保，应用到锅具领域越来越受到重视，但传统玻璃材料耐温及抗跌落性能较差，在150-20℃冷热冲击容易破裂，日常使用中的磕碰导致其容易破裂。因此，研究具有高抗冲击性能的含硼硅玻璃并将其用于电饭煲内胆具有重大的实际意义。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的抗冲击性能不足的问题，提供一种含硼硅玻璃用组合物及其相关的用途，特别是在电饭煲中的用途。
为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种含硼硅玻璃用组合物，以该组合物的总重量为基准，该组合物含有以下成分：
二氧化硅：75-85重量％，
硼砂：5-10重量％，
硼酸：3-10重量％，
氢氧化铝：2-5重量％，
硅酸钠：2-10重量％，
氧化锂：0-1重量％，
磷酸锆：0-5重量％。
本发明第二方面提供了一种制备含硼硅玻璃的方法，该方法包括：将如上所述的组合物依次进行熔融和退火。
本发明第三方面提供了由如上所述的方法制备得到的含硼硅玻璃。
本发明第四方面提供了如上所述的组合物或含硼硅玻璃作为电饭煲内胆的应用。
本发明第五方面提供了一种电饭煲内胆，该电饭煲内胆的材质为如上所述的含硼硅玻璃。
通过上述技术方案，本发明能够获得具有高抗冲击性能的玻璃，在260℃和0℃冷热冲击作用下不发生开裂，高处落下多次(3次)也不开裂，具有明显提高的使用安全性。而且，含硼硅玻璃不生锈，也不会导致中毒等问题，特别适用于制备电饭煲内胆。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
首先，本发明提供了一种含硼硅的玻璃用组合物，其特征在于，以该组合物的总重量为基准，该组合物含有以下成分：
二氧化硅：75-85重量％，
硼砂：5-10重量％，
硼酸：3-10重量％，
氢氧化铝：2-5重量％，
硅酸钠：2-10重量％，
氧化锂：0-1重量％，
磷酸锆：0-5重量％。
本发明中，使用的二氧化硅优选由石英砂提供。
本发明中，硼砂也即Na2B4O7·10H2O，是非常重要的含硼矿物及硼化合物，通常为含有无色晶体的白色粉末，易溶于水。
本发明中，硅酸钠也即Na2SiO3，特别有利于提高玻璃的热稳定性和化学稳定性。
本发明中，氧化锂的含量为0-1重量％，优选为0.2-0.8重量％。
本发明中，磷酸锆的含量为0-5重量％，优选为1-3重量％。
其次，本发明提供的制备含硼硅玻璃的方法包括：将上述组合物依次进行熔融和退火。
根据本发明，所述熔融可以在常规的条件下进行，优选地，所述熔融的条件包括：熔融温度为1550-1700℃。优选地，所述熔融的条件还包括：熔融时间为1-3h。
根据本发明，所述退火可以在常规条件下进行，但优选情况下，所述退火的条件包括：退火温度为580-650℃。优选情况下，所述退火的条件还包括：退火时间为0.8-1.5小时。所述退火可以在具有预定形状的(不锈钢铸铁)磨具内进行，以获得具有预定形状的玻璃。退火后可以冷却至室温(如10-35℃)，进行冷加工处理(包括研磨和抛光等)即可得到玻璃成品。
再者，本发明提供了由上述方法制备得到的含硼硅玻璃。根据另一种实施方式，本发明提供的含硼硅玻璃含有以下成分：
二氧化硅：75-86％，
氧化硼：7-16％，
氧化铝：1-5％(优选1.5-4.5％)，
氧化锂：0-1％(优选0.2-0.8％)，
氧化锆：0-3％(优选0.2-0.6％)，
氧化钠：1-6％(优选1.5-6％)。
在本发明中，所述含硼硅玻璃的热膨胀系数可以为22×10-7/℃至33×10-7/℃，弹性模量可以为70-80GPa，熔化温度可以为780-850℃，落球高度(落球是直径为63.5mm且质量约为1040g的钢球)可以为0.3-1.5m。本发明的含硼硅玻璃在260-0℃温度范围内的冷热冲击性良好。
另外，本发明还提供了上述组合物或含硼硅玻璃作为电饭煲内胆的应用。如前所述，含硼硅玻璃具有不生锈，安全无毒的优势，因此特别适用于电饭煲内胆。
因此，本发明还提供了一种电饭煲内胆，其特征在于，该电饭煲内胆的材质为如前所述的含硼硅玻璃。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中，石英砂购自东莞玖润建筑材料有限公司，二氧化硅的含量为99.5重量％，其用量以二氧化硅计。
实施例1
按照下表1中的配方制备玻璃的测试试样，制备的具体步骤为：根据配方进行称量各组分，混匀，将混合料倒入铂铑坩埚中，置于高温炉中一定温度(见表1的熔化温度)下保温10h，并使用铂金棒搅拌以排出气泡；将熔制好的玻璃液浇注入不锈钢铸铁磨具内，成形为规定的块状玻璃制品，然后将玻璃制品在590℃的退火炉中退火1.5小时，关闭电源随炉冷却到25℃。将玻璃制品进行切割、研磨、抛光，然后用去离子水清洗干净并烘干，制得玻璃的测试试样(厚度在0.5mm左右)，所得试样中各种氧化物的含量见表1。
分别对测试试样的各种性能进行测定，结果见下表1。
其中，50-350℃的热膨胀系数采用卧式膨胀计进行测量，以平均热膨胀系数表示；
弹性模量(亦称杨氏模量)采用共振法进行测试；
采用Orton RSV-1600圆筒式旋转高温粘度计测定粘度，并由Fulcher(也称为VFT公式)计算得到熔化温度；
冷热冲击性：在260℃下放置1h，然后在0℃下放置1h，交替进行3次没有发生开裂即判定为“良好”，发生开裂则判定为“差”；
参照GB15763.2-2005使用落球冲击试验机测定玻璃的耐冲击性能。使用直径为63.5mm(质量约为1040g)、表面光滑的钢球从一定的高度自由落下，测试破碎时的最低高度，单位为m。
表1
通过表1的结果可以看出，采用本发明的配方的实施例具有明显更好的使用性能，且抗冲击性强。而且，本发明获得的玻璃试样在1m高处自由落体在水泥地面上3次也未发生开裂。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种含硼硅玻璃用组合物，其特征在于，以该组合物的总重量为基准，该组合物含有以下成分：
二氧化硅：75-85重量％，
硼砂：5-10重量％，
硼酸：3-10重量％，
氢氧化铝：2-5重量％，
硅酸钠：2-10重量％，
氧化锂：0-1重量％，
磷酸锆：0-5重量％。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述二氧化硅由石英砂提供。
3.根据权利要求1或2所述的组合物，其中，氧化锂的含量为0.2-0.8重量％；和/或，磷酸锆的含量为1-3重量％。
4.一种制备含硼硅玻璃的方法，其特征在于，该方法包括：将权利要求1-3中任意一项所述的组合物依次进行熔融和退火。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述熔融的条件包括：熔融温度为1550-1700℃，熔融时间为1-3h。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其中，所述退火的条件包括：退火温度为580-650℃，退火时间为0.8-1.5小时。
7.由权利要求4、5或6所述的方法制备得到的含硼硅玻璃或含有以下成分的含硼硅玻璃：
二氧化硅：75-86％，
氧化硼：7-16％，
氧化铝：1-5％，
氧化锂：0-1％，
氧化锆：0-3％，
氧化钠：1-6％。
8.根据权利要求7所述的含硼硅玻璃，其中，所述含硼硅玻璃的热膨胀系数为22×10-7/℃至33×10-7/℃，弹性模量为70-80GPa，熔化温度为780-850℃，落球高度为0.3-1.5m。
9.权利要求1-3中任意一项所述的组合物或权利要求7或8所述的含硼硅玻璃作为电饭煲内胆的应用。
10.一种电饭煲内胆，其特征在于，该电饭煲内胆的材质为权利要求7或8所述的含硼硅玻璃。
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