CN115611523A - 一种电绝缘导热玻璃的制造工艺 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及透明铝玻璃制造的技术领域，具体公开了一种电绝缘导热玻璃的制造工艺。其制造工艺为：称取Al2O3粉体或Al粉体以及HNO3溶液作为原料，添加至装有水溶液的反应器中，再滴加少许加速剂，各原料反应形成混合溶液，并在常温下放置，经过液体沉积自组装形成透明铝玻璃。本申请的透明铝玻璃产品可用于建筑材料、汽车、电子、军工装备、航空航天等领域，其具有生产条件简单、难度低，制备工艺简单且生产成本大大降低，同时能够大规模生产的优点。
Description
技术领域
本申请涉及透明铝玻璃制造的技术领域，更具体地说，它涉及一种电绝缘导热玻璃的制造工艺。
背景技术
透明铝，是一种同时具有金属强度与玻璃透明特性的新型材料，强度高，远高于普通石英玻璃，也高于防弹玻璃，略低于蓝宝石；耐高温，可以在2000℃以上环境中使用；抗冲击性强，可以抵挡子弹冲击。由于具备以上优点，透明铝可以应用在建筑材料、汽车、电子、军工装备、航空航天等领域，例如用作摩天大楼玻璃幕墙、汽车玻璃、装甲车玻璃、军事建筑材料、军用望远镜材料、太空飞船观察孔玻璃等。
透明铝的主要成分是氮氧化铝或者镁铝合金，氮氧化铝（AlON）为晶体结构，是各向同性立 方晶体，材料内部晶粒整齐排列，不会强烈反射、散射光线，因此光线可以透过材料，透明铝呈现透明状态。同时,氮氧化铝是较为常见的透明铝成分，是铝、氧、氮的化合物，由于具有陶瓷特性，也称为透明陶瓷。透明铝强度高、透明度高，同时具备美观、透光、防护功能，可以替代传统材料应用在要求更为苛刻的场景中。
相关技术中，透明铝制备工艺与陶瓷类似，都需要热处理与冷却过程，但又有所不同。先根据形状需求的不同选择模具，将原料粉末置入模具中，再采用液压工艺使原料粉末形成颗粒状，然后在2000℃高温条件下长时间烧制，最后冷却形成高强度的透明的固体后经机械抛光，即得到透明铝产品。
针对上述相关技术，发明人认为透明铝玻璃的制备温度高，难度性大，且制备工艺繁琐且成本较高，难以大规模生产。
发明内容
为了改善透明铝玻璃制备工艺繁琐且难以大规模生产的缺陷，本申请提供一种电绝缘导热玻璃的制造工艺，主要是提供透明铝的常温液体的沉积自组装生成工艺的设计方案，具有透明铝玻璃生产工艺简单，制备温度低，难度低，且生产成本大大降低，同时能够大规模生产。
本申请提供的一种电绝缘导热玻璃的制造工艺，采用如下的技术方案：
一种电绝缘导热玻璃的制造工艺，称取Al2O3粉体或Al粉体以及HNO3溶液作为原料，添加至装有水溶液的反应器中，再滴加少许加速剂，各原料反应形成混合溶液，并在常温下放置，经过液体沉积自组装形成透明铝玻璃。
通过采用上述技术方案，在制备透明铝玻璃前，先准备一个方形的反应容器，然后在反应容器中盛放三分之二的水；接着再称取Al2O3粉体或Al粉体作为反应原料，然后再量取HNO3溶液作为原料，Al2O3粉体或Al粉体和HNO3溶液按照一定的物质的量之比添加到反应器中，然后再滴加少许的加速剂，最后，在反应器上盖上一层遮盖布以免灰尘掉落至反应器中影响透明铝的生产品质；Al2O3粉体或Al粉体和HNO3溶液在常温下在反应器中反应生成硝酸铝的混合溶液，然后再经过长时间的沉积，最后再反应器底壁自组装成型高强度的透明的晶体，即为透明铝玻璃；
相比于相关技术中的将原料粉末置入模具中，再采用液压工艺使原料粉末形成颗粒状，然后在2000℃高温条件下长时间烧制，最后冷却形成高强度的透明的固体后经机械抛光，即得到透明铝产品；本申请采用的仅仅是将原料混合添加到反应容器中，然后经过反应得到混合溶液，之后再常温下经过长时间的自沉积即可得到透明铝玻璃；在混合溶液中，本申请主要是利用溶液中各离子的化学特性以及重力和离子键的本有的键合力，还有液体分子的在室温下的布朗运动下的这些固有的事实，来完成材料的自组装形成透明铝玻璃；
本申请无需在高温下进行反应，也无需采用液压工艺，采用了非高温加热模式的液体沉积自组装的工艺，原料自然反应得到透明铝玻璃；因此，本申请具有制备温度低，难度低，且生产成本大大降低，同时能够大规模生产的技术效果。
优选地，所述Al2O3和HNO3添加的物质的量之比为1：（3~6）。
优选地，所述Al2O3和HNO3添加的物质的量之比为1：3。
通过采用上述技术方案，经试验发现，Al2O3和HNO3添加的量并没有限制，在没有限制的情况下，依旧可以生成透明铝玻璃，但是生产的透明铝玻璃的强度不足，且表面不平整，影响整体性能；本申请经过试验发现，当Al2O3和HNO3添加的物质的量之比为1：（3~6）时，制得透明铝玻璃的强度以及表面的平整性较好，而当Al2O3和HNO3添加的物质的量之比为1：3时，制得的透明铝玻璃的强度、抗冲击性和表面平整度更好。
优选地，所述加速剂为氨水。
通过采用上述技术方案，加速剂主要是为了加速透明铝玻璃的沉积自组装成型的速度，减少透明铝玻璃的生产周期，压缩成本；由于本申请中是利用溶液中各离子的化学特性还有重力和离子键的本有的键合力的作用，使得各离子相互组合形成透明晶体材料，而氨水添加到反应器中，氨水中的铵根离子能够起到牵引其他离子的作用，加速各离子之间的键合，提高透明铝玻璃自组装成型的速度。
优选地，所述氨水的添加量为水的1~3ppm。
优选地，所述氨水的含量为25%~28%。
通过采用上述技术方案，在本申请中，由于氨水仅仅是作为加速剂添加到反应体系中的，因此，氨水的添加量仅需1~3ppm即可，且通过实验发现，当氨水的添加量在1~3ppm时，随着氨水添加量的增大，透明铝的生产周期越短；另外氨水的含量同样对透明铝的生产周期产生影响，当氨水的含量为25%~28%，氨水的含量越大，透明铝玻璃的上产周期越短。
优选地，所述透明铝玻璃经过7~12个月自然沉积自组装成型。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请主要是利用溶液中各离子的化学特性以及重力和离子键的本有的键合力，还有液体分子的在室温下的布朗运动下的这些固有的事实，来完成材料的自组装形成透明铝玻璃。
2、本申请无需在高温下进行反应，也无需采用液压工艺，采用了非高温加热模式的液体沉积自组装的工艺，原料自然反应得到透明铝玻璃；因此，本申请具有制备温度低，难度低，且生产成本大大降低，同时能够大规模生产的技术效果。
3、本申请经过试验发现，当Al2O3和HNO3添加的物质的量之比为1：（3~6）时，制得透明铝玻璃的强度以及表面的平整性较好，而当Al2O3和HNO3添加的物质的量之比为1：3时，制得的透明铝玻璃的强度、抗冲击性和表面平整度更好。
4、由于本申请中是利用溶液中各离子的化学特性还有重力和离子键的本有的键合力的作用，使得各离子相互组合形成透明晶体材料，而氨水添加到反应器中，氨水中的铵根离子能够起到牵引其他离子的作用，加速各离子之间的键合，提高透明铝玻璃自组装成型的速度。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。予以特殊说明的是：以下实施例中未注明具体条件者按照常规条件或制造商建议的条件进行，以下实施例中所用原料除特殊说明外均可来源于普通市售。
实施例
实施例1
先准备一个方形的容量为100L的玻璃反应器，向玻璃反应器中添加80L的水溶液备用；然后再称取Al2O3粉体，同时量取HNO3溶液，将Al2O3粉体和HNO3溶液按照物质的量之比为1:3添加至玻璃反应器中，接着再向玻璃反应器中添加水溶液的3ppm的氨水溶液，且氨水的含量为28%，然后将玻璃反应器放置在常温环境下，并采用遮盖布盖在玻璃反应器上，减少灰尘等杂物掉落入玻璃反应器中；最后，将玻璃反应器放置于常温下的仓库中进行自然反应，经过自然反应7个月左右，在玻璃反应器的底部形成有透明的晶状体，将其取出，即制得透明铝玻璃。
实施例2
先准备一个方形的容量为100L的玻璃反应器，向玻璃反应器中添加80L的水溶液备用；然后再称取Al2O3粉体，同时量取HNO3溶液，将Al2O3粉体和HNO3溶液按照物质的量之比为1:5添加至玻璃反应器中，接着再向玻璃反应器中添加水溶液的3ppm的氨水溶液，且氨水的含量为28%，然后将玻璃反应器放置在常温环境下，并采用遮盖布盖在玻璃反应器上，减少灰尘等杂物掉落入玻璃反应器中；最后，将玻璃反应器放置于常温下的仓库中进行自然反应，经过自然反应7个月又10天，在玻璃反应器的底部形成有透明的晶状体，将其取出，即制得透明铝玻璃。
实施例3
先准备一个方形的容量为100L的玻璃反应器，向玻璃反应器中添加80L的水溶液备用；然后再称取Al2O3粉体，同时量取HNO3溶液，将Al2O3粉体和HNO3溶液按照物质的量之比为1:6添加至玻璃反应器中，接着再向玻璃反应器中添加水溶液的3ppm的氨水溶液，且氨水的含量为28%，然后将玻璃反应器放置在常温环境下，并采用遮盖布盖在玻璃反应器上，减少灰尘等杂物掉落入玻璃反应器中；最后，将玻璃反应器放置于常温下的仓库中进行自然反应，经过自然反应8个月左右，在玻璃反应器的底部形成有透明的晶状体，将其取出，即制得透明铝玻璃。
实施例4
先准备一个方形的容量为100L的玻璃反应器，向玻璃反应器中添加80L的水溶液备用；然后再称取Al2O3粉体，同时量取HNO3溶液，将Al2O3粉体和HNO3溶液按照物质的量之比为1:6添加至玻璃反应器中，接着再向玻璃反应器中添加水溶液的1ppm的氨水溶液，且氨水的含量为25%，然后将玻璃反应器放置在常温环境下，并采用遮盖布盖在玻璃反应器上，减少灰尘等杂物掉落入玻璃反应器中；最后，将玻璃反应器放置于常温下的仓库中进行自然反应，经过自然反应12个月左右，在玻璃反应器的底部形成有透明的晶状体，将其取出，即制得透明铝玻璃。
实施例5
先准备一个方形的容量为100L的玻璃反应器，向玻璃反应器中添加80L的水溶液备用；然后再称取Al2O3粉体，同时量取HNO3溶液，将Al2O3粉体和HNO3溶液按照物质的量之比为1:3添加至玻璃反应器中，接着再向玻璃反应器中添加水溶液的2ppm的氨水溶液，且氨水的含量为26%，然后将玻璃反应器放置在常温环境下，并采用遮盖布盖在玻璃反应器上，减少灰尘等杂物掉落入玻璃反应器中；最后，将玻璃反应器放置于常温下的仓库中进行自然反应，经过自然反应10个月左右，在玻璃反应器的底部形成有透明的晶状体，将其取出，即制得透明铝玻璃。
实施例6
先准备一个方形的容量为100L的玻璃反应器，向玻璃反应器中添加80L的水溶液备用；然后再称取Al粉体，同时量取HNO3溶液，将Al粉体和HNO3溶液按照物质的量之比为1:4添加至玻璃反应器中，接着再向玻璃反应器中添加水溶液的2ppm的氨水溶液，且氨水的含量为26%，然后将玻璃反应器放置在常温环境下，并采用遮盖布盖在玻璃反应器上，减少灰尘等杂物掉落入玻璃反应器中；最后，将玻璃反应器放置于常温下的仓库中进行自然反应，经过自然反应10个月左右，在玻璃反应器的底部形成有透明的晶状体，将其取出，即制得透明铝玻璃。
对比例
对比例1
先准备一个方形的容量为100L的玻璃反应器，向玻璃反应器中添加80L的水溶液备用；然后再称取Al2O3粉体，同时量取HNO3溶液，将Al2O3粉体和HNO3溶液按照物质的量之比为1:8添加至玻璃反应器中，接着再向玻璃反应器中添加水溶液的3ppm的氨水溶液，且氨水的含量为28%，然后将玻璃反应器放置在常温环境下，并采用遮盖布盖在玻璃反应器上，减少灰尘等杂物掉落入玻璃反应器中；最后，将玻璃反应器放置于常温下的仓库中进行自然反应，经过自然反应7个月左右，在玻璃反应器的底部形成有透明的晶状体，将其取出，即制得透明铝玻璃；
由于添加的Al2O3粉体和HNO3溶液的物质的量之比为1:8，当制得的透明铝玻璃在取出时，肉眼观察可发现，透明铝玻璃表面凹凸不平，平整性较差。
本申请提出了一种电绝缘导热玻璃的制造工艺，对传统的透明铝玻璃的制备进行了大改进，仅需将Al2O3粉体和HNO3溶液按照一定的物质的量之比添加到水溶液中形成混合溶液，然后滴加氨水加速剂，在常温下自然进行反应；混合溶液中的各种离子利用物质的化学特性还有重力和离子键的本有的键合力和液体分子的在室温下的布朗运动下的这些固有的事实，来完成透明铝玻璃的自组装成型；大大降低了透明铝玻璃的制备难度以及生产成本，且无需苛刻的制备温度，同时能够大规模生产，大大普及了透明铝玻璃的使用。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (7)
1.一种电绝缘导热玻璃的制造工艺，其特征在于：称取Al2O3粉体或Al粉体以及HNO3溶液作为原料，添加至装有水溶液的反应器中，再滴加少许加速剂，各原料反应形成混合溶液，并在常温下放置，经过液体沉积自组装形成透明铝玻璃。
2.根据权利要求1所述的电绝缘导热玻璃的制造工艺，其特征在于：所述Al2O3和HNO3添加的物质的量之比为1：（3~6）。
3.根据权利要求2所述的电绝缘导热玻璃的制造工艺，其特征在于：所述Al2O3和HNO3添加的物质的量之比为1：3。
4.根据权利要求1所述的电绝缘导热玻璃的制造工艺，其特征在于：所述加速剂为氨水。
5.根据权利要求4所述的电绝缘导热玻璃的制造工艺，其特征在于：所述氨水的添加量为水的1~3ppm。
6.根据权利要求4所述的电绝缘导热玻璃的制造工艺，其特征在于：所述氨水的含量为25%~28%。
7.根据权利要求1所述的电绝缘导热玻璃的制造工艺，其特征在于：所述透明铝玻璃经过7~12个月自然沉积自组装成型。
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- 2022-10-24 CN CN202211304434.1A patent/CN115611523A/zh not_active Withdrawn
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