CN115636591A - 一种玻璃蒙砂粉及玻璃蒙砂液 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及玻璃表面处理技术领域，所属IPC分类号为C03C15/00，尤其是涉及一种玻璃蒙砂粉及玻璃蒙砂液。玻璃蒙砂粉，原料包括，按重量份计，无机氟化物40份、填充剂15份、无机固体酸20份、无机酸盐8份、表面活性剂0.5份、阻垢剂5份、分散剂2份。使用本发明玻璃蒙砂粉蒙砂后的玻璃表面具有优异的均匀性，具有良好的透光率，且光滑细腻，可广泛用于像片馆、液晶显示器、仪表、电子黑板、ATM机显示器、艺术装饰、镜框玻璃中的装饰等领域。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃表面处理技术领域，所属IPC分类号为C03C15/00，尤其是涉及一种玻璃蒙砂粉及玻璃蒙砂液。
背景技术
经过蒙砂加工的玻璃称为蒙砂玻璃，最早的时候在工业上是使用氢氟酸溶液直接对玻璃进行侵蚀，但是直接使用氢氟酸溶液的操作环境差，并且侵蚀效果不可控，后面慢慢发展了蒙砂粉和蒙砂膏，不直接接触氢氟酸，操作环境大大改善。
专利CN105439455B中提到了蒙砂乳，但是该蒙砂乳只能用来制备蒙砂膏，蒙砂膏在使用的时候可操作性较差，并且蒙砂膏中使用了较多的氟化铵、氟化氢铵，体系中过多的铵根离子会使得处理后的玻璃上有一层白色物质，制备得到的玻璃的反射率太高。
发明内容
一种玻璃蒙砂粉，原料包括，按重量份计，无机氟化物40～60份、填充剂15～35份、无机固体酸20～40份、无机酸盐8～15份、表面活性剂0.5～5份、阻垢剂3～10份、分散剂1～5份。
在一些优选的实施方式中，所述玻璃蒙砂粉，原料包括，按重量份计，无机氟化物55份、填充剂26份、无机固体酸30份、无机酸盐12份、表面活性剂1.5份、阻垢剂6份、分散剂3份。
在一些实施方式中，所述无机氟化物选自氟化铵、氟氢化钾、氟化氢铵、氟化镁、氟硅酸钠、氟铝酸钾中的一种或多种。
本发明中主要利用无机氟化物在水中产生HF来进行玻璃表面进行蒙砂来提高玻璃的表面性能。
目前蒙砂中使用得比较多的是氟化铵，但是在研究中发现，单独的氟化铵在使用的时候如果使用量太少的话蒙砂效果不好，但是如果添加量太多的话，在其表面会生成一层白色物质，导致玻璃透光率降低，这可能是因为在蒙砂玻璃的初期会产生氢氟酸与后面加入的氟化铵中的铵根离子发生络合反应。
在一些实施方式中，所述无机固体酸包括氨基磺酸。
在一些实施方式中，所述无机固体酸还包括杂多酸。
在一些实施方式中，所述杂多酸的重量为无机固体酸重量的30～50％(优选为40％)。
在一些实施方式中，所述杂多酸选自磷钨酸、磷钼酸、磷钼酸、硅钨酸、硅钼酸中的一种或多种(优选用硅钨酸)。
与现有技术相比，本发明中在制备蒙砂液的过程中仅仅只需要水，而不需要添加额外的硫酸或是盐酸就能够达到蒙砂效果可能，可能是因为本发明中的固体酸进一步增加了蒙砂液的酸度，尤其是在淀粉的作用下杂多酸能够更好的增加与无机氟化物、无机酸盐相互协同作用提高了酸的进一步侵蚀。
在一些实施方式中，所述无机氟化物为氟化铵、氟化钙、氟铝酸钾的组合。
优选的，所述氟化铵、氟化钙、氟铝酸钾的重量比为(6～9)：(1.5～2.5)：1；进一步优选的，所述氟化铵、氟化钙、氟铝酸钾的重量比为8：2：1。
可能是由于固体酸的加入，使得玻璃被废不均匀的侵蚀，在使用过程中如果单独选用氟化铵作为无机氟化物，这样虽然能够很好的增加蒙砂程度，但是降低了蒙砂后比例的透光率。在研发中发现，在本发明中降低氟化铵的添加量，同时使用氟化钙与氟铝酸钾协同作用能够不但不会降低蒙砂的蒙砂效果，同时还能够更好的降低蒙砂后玻璃的反射性、同时提高其透光率，可能的一个原因就是无机固体酸使得蒙砂液能够维持较好的酸度，同时在本发明氟化钙与氟铝酸钾的加入不但使得F-增多，玻璃表面能够生成更多的三角锥形晶粒，同时氟化钙与氟铝酸钾两者具有一个较好的分散效果，能够进一步细化晶粒，从而促进了晶格畸变，使得玻璃对光的捕捉能力增加，从而增大了玻璃的透光率。
在一些实施方式中，所述无机酸盐选自磷酸铝、磷酸硼、硫酸铁、硫酸铵、硫酸钾中的一种或多种。
在一些优选的实施方式中，所述无机酸盐为磷酸铝与硫酸钾的组合，其重量比为1：(2.5～4)。
在一些实施方式中，所述填充剂包括重晶石粉和淀粉的组合物；所述重晶石粉和淀粉的重量比为1：(4～6)。
与现有技术相比，本发明中在制备蒙砂液的过程中仅仅只需要水，而不需要添加额外的硫酸或是盐酸就能够达到蒙砂效果可能，可能是因为本发明中的固体酸进一步增加了蒙砂液的酸度，同时在淀粉的作用下能够更好的增加与无机氟化物相互协同作用提高了酸的进一步侵蚀。
在一些实施方式中，所述填充剂还包括水滑石。
在一些实施方式中，所述水滑石的重量为填充剂重量的15～20％。
在一些实施方式中，所述水滑石为镁铝水滑石和/或钙铝水滑石(优选用钙铝水滑石)。
在一些实施方式中，所述阻垢剂选自乙二胺四甲叉膦酸钠、氨基三亚甲基膦酸、羟基乙叉二膦酸、2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸、马来酸酐、聚环氧琥珀酸中的一种或多种。
在一些优选的实施方式中，所述阻垢剂为羟基乙叉二膦酸、氨基三亚甲基膦酸的组合。
在一些实施方式中，所述羟基乙叉二膦酸与氨基三亚甲基膦酸的重量比为1：(3～5)。
发明人意外发现，在本发明体系中加入水滑石能够更好的增加蒙砂后玻璃表面的光滑细腻性，可能是因为在分散剂和表面活性剂的作用下，其能够较好的分散在蒙砂液体系中，同时水滑石具有一定的吸附和离子交换性能，在羟基乙叉二膦酸与氨基三亚甲基膦酸的作用下使得特定的无机氟化物与无机固体酸能够更均匀稳定的在玻璃表面发生侵蚀；由于其具有较好的离子交换性能，在蒙砂后玻璃表面形成比较均匀的蒙砂，使得玻璃表面残留的缺陷也消失了，从而增加了玻璃的强度(冲击韧性)。
在一些实施方式中，所述表面活性剂选择聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺、十二烷基苯硫酸钙、海藻酸钠、羧甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羟甲基纤维素、羟乙基纤维中的一种或多种。
在一些优选的实施方式中，所述表面活性剂为聚丙烯酰胺与羧甲基纤维素的组合，其重量比为1：(1.5～2.5)。
在一些优选的实施方式中，聚丙烯酰胺的数均分子量为1*104～2*104；所述羧甲基纤维素的数均分子量为1*104～2*104。
同时在本发明中表面活性剂与一些离子能够在形成的表面晶粒上结合形成长链朝向外部的定向排列，使得蒙砂玻璃表面更加均一、光滑细腻性。
在一些实施方式中，所述分散剂选自三聚磷酸钠、甲基戊醇、阿拉伯树胶粉、瓜尔胶中的一种或多种。
在一些优选的实施方式中，所述分散剂为阿拉伯树胶粉。
本发明的第二个方面提供了一种玻璃蒙砂粉的制备方法，制备步骤包括：
(1)将无机氟化物、填充剂、表面活性剂、阻垢剂、分散剂搅拌混合10～60min后粉碎至平均粒径为50～100μm得到组分A；
(2)将玻璃蒙砂粉剩余的原料拌混合10～60min后得到组分B；
(3)将组分A和组分B混合得到玻璃蒙砂粉。
其中本发明中的玻璃蒙砂粉可以现配现用，也可以配制成组分A和组分B后分开包装，在使用时将组分A和组分B混合即可使用。
本发明的本发明的第三个方面提供了一种玻璃蒙砂液，所述玻璃蒙砂液包括上述的玻璃蒙砂粉和水；所述玻璃蒙砂粉和水的重量比为1：(0.1～1)，优选的，所述玻璃蒙砂粉与水的重量比为1：(0.5～0.7)。
本发明的本发明的第四个方面提供了一种玻璃蒙砂液的制备方法，包括以下步骤，将玻璃蒙砂粉和水按照重量比混合，然后在25～35℃下熟化18～48h，得到高铝玻璃蒙砂液。
本发明的第五个方面提供了一种玻璃蒙砂液的应用，所述玻璃蒙砂液用于待蒙砂的玻璃工件进行蒙砂。
与现有技术相比，本发明至少具有下述有益效果：
1.与现有技术相比，避免使用大量氢氟酸，同时本发明在使用的时候降低了氟化铵的使用量，同时在制备蒙砂液过程中仅仅只需要使用水来进行配制，增加了蒙砂操作的安全性；
2.与现有技术相比，使用本发明的蒙砂液处理后的玻璃具有较低的表面粗糙度，其结晶也更加均匀；
3.使用本发明的蒙砂液处理后的玻璃可广泛用于像片馆、液晶显示器、仪表、电子黑板、ATM机显示器、艺术装饰、镜框玻璃中的装饰等领域；
4.本发明中特定原料组分之间的物理或化学作用使得玻璃对光的捕捉能力大大增强，使得玻璃表面颗粒粒径减小等作用。
5.本发明的玻璃蒙砂粉和玻璃蒙砂液均有很好的流动性，可能是因为本发明中特定分散剂和表面活性剂等原料相互协同作用增加了制品的流动性。
具体实施方式
实施例1
本实施例的第一个方面提供了一种玻璃蒙砂粉，原料包括，按重量份计，无机氟化物40份、填充剂15份、无机固体酸20份、无机酸盐8份、表面活性剂0.5份、阻垢剂5份、分散剂2份；
所述无机氟化物为氟化铵、氟化钙、氟铝酸钾的组合；所述氟化铵、氟化钙、氟铝酸钾的重量比为6：1.5：1；
所述填充剂包括重晶石粉和淀粉的组合物；所述重晶石粉和淀粉的重量比为1：4；所述填充剂还包括水滑石；所述水滑石的重量为填充剂重量的15％；所述水滑石为钙铝水滑石；
所述无机固体酸包括氨基磺酸；所述无机固体酸还包括杂多酸；所述杂多酸为硅钨酸；所述杂多酸的重量为无机固体酸重量的30％；
所述无机酸盐为磷酸铝与硫酸钾的组合，其重量比为1：2.5；
所述表面活性剂为聚丙烯酰胺与羧甲基纤维素的组合，其重量比为1：1.5；聚丙烯酰胺的数均分子量为1*104；所述羧甲基纤维素的数均分子量为1*104；
所述阻垢剂为羟基乙叉二膦酸、氨基三亚甲基膦酸的组合；所述羟基乙叉二膦酸与氨基三亚甲基膦酸的重量比为1：3；
所述分散剂为阿拉伯树胶粉；
玻璃蒙砂粉的制备方法，制备步骤包括：(1)将无机氟化物、填充剂、表面活性剂、阻垢剂、分散剂搅拌混合20min后粉碎至平均粒径为50μm得到组分A；(2)将玻璃蒙砂粉剩余的原料拌混合30min后得到组分B；(3)将组分A和组分B混合得到玻璃蒙砂粉。
本实施例的二个方面提供了一种玻璃蒙砂液，所述玻璃蒙砂液包括上述的玻璃蒙砂粉和水；所述玻璃蒙砂粉与水的重量比为1：0.5；
玻璃蒙砂液的制备方法，将玻璃蒙砂粉和水按照重量比混合，然后在25℃下熟化48h，得到高铝玻璃蒙砂液。
实施例2
本实施例的第一个方面提供了一种玻璃蒙砂粉，原料包括，按重量份计，无机氟化物60份、填充剂35份、无机固体酸40份、无机酸盐15份、表面活性剂4份、阻垢剂8份、分散剂5份；
所述无机氟化物为氟化铵、氟化钙、氟铝酸钾的组合；所述氟化铵、氟化钙、氟铝酸钾的重量比为9：2.5：1；
所述填充剂包括重晶石粉和淀粉的组合物；所述重晶石粉和淀粉的重量比为1：6；所述填充剂还包括水滑石；所述水滑石的重量为填充剂重量的20％；所述水滑石为钙铝水滑石；
所述无机固体酸包括氨基磺酸；所述无机固体酸还包括杂多酸；所述杂多酸为硅钨酸；所述杂多酸的重量为无机固体酸重量的50％；
所述无机酸盐为磷酸铝与硫酸钾的组合，其重量比为1：4；
所述表面活性剂为聚丙烯酰胺与羧甲基纤维素的组合，其重量比为1：2.5；聚丙烯酰胺的数均分子量为2*104；所述羧甲基纤维素的数均分子量为2*104；
所述阻垢剂为羟基乙叉二膦酸、氨基三亚甲基膦酸的组合；所述羟基乙叉二膦酸与氨基三亚甲基膦酸的重量比为1：5；
所述分散剂为阿拉伯树胶粉；
玻璃蒙砂粉的制备方法，制备步骤包括：(1)将无机氟化物、填充剂、表面活性剂、阻垢剂、分散剂搅拌混合60min后粉碎至平均粒径为100μm得到组分A；(2)将玻璃蒙砂粉剩余的原料拌混合60min后得到组分B；(3)将组分A和组分B混合得到玻璃蒙砂粉。
本实施例的二个方面提供了一种玻璃蒙砂液，所述玻璃蒙砂液包括上述的玻璃蒙砂粉和水；所述玻璃蒙砂粉与水的重量比为1：0.7；
玻璃蒙砂液的制备方法，将玻璃蒙砂粉和水按照重量比混合，然后在35℃下熟化24h，得到高铝玻璃蒙砂液。
实施例3
本实施例的第一个方面提供了一种玻璃蒙砂粉，原料包括，按重量份计，无机氟化物55份、填充剂26份、无机固体酸30份、无机酸盐12份、表面活性剂1.5份、阻垢剂6份、分散剂3份；
所述无机氟化物为氟化铵、氟化钙、氟铝酸钾的组合；所述氟化铵、氟化钙、氟铝酸钾的重量比为8：2：1；
所述填充剂包括重晶石粉和淀粉的组合物；所述重晶石粉和淀粉的重量比为1：5；所述填充剂还包括水滑石；所述水滑石的重量为填充剂重量的18％；所述水滑石为钙铝水滑石；
所述无机固体酸包括氨基磺酸；所述无机固体酸还包括杂多酸；所述杂多酸为硅钨酸；所述杂多酸的重量为无机固体酸重量的40％；
所述无机酸盐为磷酸铝与硫酸钾的组合，其重量比为1：3；
所述表面活性剂为聚丙烯酰胺与羧甲基纤维素的组合，其重量比为1：2；聚丙烯酰胺的数均分子量为1.5*104；所述羧甲基纤维素的数均分子量为1.5*104；
所述阻垢剂为羟基乙叉二膦酸、氨基三亚甲基膦酸的组合；所述羟基乙叉二膦酸与氨基三亚甲基膦酸的重量比为1：4；
所述分散剂为阿拉伯树胶粉；
玻璃蒙砂粉的制备方法，制备步骤包括：(1)将无机氟化物、填充剂、表面活性剂、阻垢剂、分散剂搅拌混合40min后粉碎至平均粒径为100μm得到组分A；(2)将玻璃蒙砂粉剩余的原料拌混合40min后得到组分B；(3)将组分A和组分B混合得到玻璃蒙砂粉。
本实施例的二个方面提供了一种玻璃蒙砂液，所述玻璃蒙砂液包括上述的玻璃蒙砂粉和水；所述玻璃蒙砂粉与水的重量比为1：0.6；
玻璃蒙砂液的制备方法，将玻璃蒙砂粉和水按照重量比混合，然后在30℃下熟化36h，得到高铝玻璃蒙砂液。
实施例4
本实施例提供了玻璃蒙砂粉和玻璃蒙砂液，其具体实施方式同实施例3，不同之处在于，无机氟化物为氟化铵。
实施例5
本实施例提供了玻璃蒙砂粉和玻璃蒙砂液，其具体实施方式同实施例3，不同之处在于，无水滑石。
实施例6
本实施例提供了玻璃蒙砂粉和玻璃蒙砂液，其具体实施方式同实施例3，不同之处在于，无杂多酸。
性能测试
待测样品的制备：1.首先使用去离子水和无水乙醇清洗将高铝玻璃片(厚度4mm，规格100×100mm)清洗后吹干，然后放在30wt％H2SO4水溶液中浸泡5min，对玻璃表面进行预处理，取出预处理玻璃片后的玻璃片晾干后将其浸入到25℃的蒙砂液浸4分钟，取出用水淋洗蒙砂过的玻璃用清水清洗，除去蒙砂液晾干后得到待测样品。
蒙砂液分别为实施例1～5中的蒙砂液。
1.观察待测样品的外观；
2.GB T 32642-2016测试待测样品的表面粗糙度Ra；
3.使用可见光透反射率测试仪(测试波长为780nm)待测样品样品的透光率。
测试结果如表1所示：
表1
Claims (10)
1.一种玻璃蒙砂粉，其特征在于，原料包括，按重量份计，无机氟化物40～60份、填充剂15～35份、无机固体酸20～40份、无机酸盐8～15份、表面活性剂0.5～5份、阻垢剂3～10份、分散剂1～5份。
2.根据权利要求1所述的一种玻璃蒙砂粉，其特征在于，所述无机固体酸包括氨基磺酸。
3.根据权利要求1或2所述的一种玻璃蒙砂粉，其特征在于，所述无机氟化物选自氟化铵、氟氢化钾、氟化氢铵、氟化镁、氟硅酸钠、氟铝酸钾中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种玻璃蒙砂粉，其特征在于，所述填充剂包括重晶石粉和淀粉的组合物。
5.根据权利要求4所述的一种玻璃蒙砂粉，其特征在于，所述重晶石粉和淀粉的重量比为1：(4～6)。
6.根据权利要求5所述的一种玻璃蒙砂粉，其特征在于，所述表面活性剂选择聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺、十二烷基苯硫酸钙、海藻酸钠、羧甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羟甲基纤维素、羟乙基纤维中的一种或多种。
7.根据权利要求5所述的一种玻璃蒙砂粉，其特征在于，所述分散剂选自三聚磷酸钠、甲基戊醇、阿拉伯树胶粉、瓜尔胶中的一种或多种。
8.根据权利要求1或2所述的一种玻璃蒙砂粉，其特征在于，所述阻垢剂选自乙二胺四甲叉膦酸钠、氨基三亚甲基膦酸、羟基乙叉二膦酸、2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸、马来酸酐、聚环氧琥珀酸中的一种或多种。
9.根据权利要求1或2所述的一种玻璃蒙砂粉，其特征在于，所述无机酸盐选自磷酸铝、磷酸硼、硫酸铁、硫酸铵、硫酸钾中的一种或多种。
10.一种玻璃蒙砂液，其特征在于，所述玻璃蒙砂液包括上权利要求1～9任一项所述的玻璃蒙砂粉、水。
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