CN118373591B - 一种抗热震型透明高硼硅玻璃及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种抗热震型透明高硼硅玻璃及其制备方法，属于玻璃制品领域。高硼硅玻璃的原料由二氧化硅、离子液体处理石英砂超细粉、氧化硼、羟基硅油、氧化铈、氧化锂、氧化铝、氧化钠、氧化锆组成，各原料组分的质量比为650‑750:130‑180:130‑180:45‑55:7‑9:4.5‑5.5:30‑35:23‑27:3.7‑4.3。本发明的高硼硅玻璃抗热震性能好，在370℃至20℃的热震循环中，试样出现破裂的循环次数为15‑16次，在以370℃为初始温度的热震递增测试中，试样出现破裂的温度为570‑590℃。
Description
技术领域
本发明涉及一种抗热震型透明高硼硅玻璃及其制备方法，属于玻璃制品领域。
背景技术
相比于钠钙系传统玻璃，高硼硅玻璃由于其特殊的构成组分，该玻璃体系具有极低的热膨胀系数，具有优良的化学稳定性、热稳定性和良好的机械性能，有着巨大的发展前景，但是目前高硼硅玻璃仍主要应用于仪器玻璃、器皿玻璃等非平板领域，而在建筑防火、液晶显示器太阳能电池领域应用较少。
抗热震性又称抗热冲击性，是材料及其制品抵抗温度激烈变化不至损坏或破坏的性能，材料及其制品承受温度激烈变化而引起内部温度梯度时，在材料内部会因收缩或膨胀受阻产生热应力，当热应力超过材料强度极限时，产生开裂、破坏和机械强度降低等现象。
抗热震性的高低，是高硼硅玻璃是否能够作为耐火材料的关键因素，对于拓宽高硼硅玻璃的应用领域和范围有着十分重要的作用，为了提高材料的抗热震性，可以通过增加材料内部的气孔率来实现，在温度变化频繁且温差较大的环境中时，材料表面的裂纹并不会立即引起断裂，严重的是由内部热应力引起的热剥落和断裂，当适当增加气孔率时，在热冲击作用下，材料内部裂纹长度变短，数量有所增加，裂纹相互交错形成网状的程度增强，因此制品断裂时需要的断裂能增加，可有效地提高制品的热震稳定性。
但是气孔率的提高会造成另一个问题，就是会导致玻璃的光学性能发生下降，由于内部微小气泡的存在，玻璃受到光线照射时，光线的透过、折射、反射等均会受到一定程度的影响，限制了玻璃在某些精密仪器等领域的应用，其中最为直观的一点就是透明度的下降，导致无法生产出高透明度的高硼硅玻璃，并且在多次热冲击后，玻璃的透明度还会进一步发生下降。
综上所述，现有技术中的高硼硅玻璃，可以通过增加玻璃内部的气孔率来提高其抗热震性，但是会造成玻璃透明度的下降，并且在多次热冲击后，玻璃的透明度还会进一步发生下降，限制了其在某些领域中的应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术存在的缺陷，通过对石英砂超细粉进行离子液体处理，作为高硼硅玻璃其中一部分硅的来源，然后在高硼硅玻璃的制备方法中，先使用羟基硅油对二氧化硅和氧化铈进行处理，再进行烧制和后续步骤，在提高玻璃抗热震性的同时，提高玻璃的透明度，并且在多次热震循环后，仍能保持较高的透明度。
为解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：
一种抗热震型透明高硼硅玻璃，所述高硼硅玻璃的原料由二氧化硅、离子液体处理石英砂超细粉、氧化硼、羟基硅油、氧化铈、氧化锂、氧化铝、氧化钠、氧化锆组成，各原料组分的质量比为650-750:130-180:130-180:45-55:7-9:4.5-5.5:30-35:23-27:3.7-4.3；。
以下是对上述技术方案的进一步改进：
所述离子液体处理石英砂超细粉的制备方法为：
将石英砂粉碎为石英砂超细粉，然后将石英砂超细粉与去离子水混合，得到石英砂超细粉分散液，然后向石英砂超细粉分散液中加入四丁基溴化铵，待其完全溶解后，控制温度为69-77℃，控制搅拌速度为500-600r/min，进行搅拌，搅拌的时间为75-85min，搅拌后加入N-丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液，保持温度不变，搅拌速度不变，继续进行搅拌，搅拌的时间为45-55min，搅拌完成后，调节pH为9.1-9.3，加入1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐，保持温度不变，搅拌速度不变，继续进行搅拌，搅拌的时间为25-35min，搅拌完成后，经过过滤、洗涤、干燥，得到离子液体处理石英砂超细粉；
所述石英砂中二氧化硅含量为99.89wt%；
所述石英砂超细粉与去离子水的质量比为1:14-16；
所述石英砂超细粉的粒径为6.5-7.7μm；
所述石英砂超细粉分散液、四丁基溴化铵、N-丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液、1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐的质量比为1500-1700:0.9-1.1:33-39:2.6-3.2；
所述N-丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液中，N-丙基三乙氧基硅烷的浓度为4.5-5.5wt%。
所述高硼硅玻璃的制备方法为：
将原料中规定质量的二氧化硅、羟基硅油、氧化铈混合，控制温度为150-165℃，进行搅拌，搅拌的时间为40-55min，搅拌完成后，得到混合料，将混合料在340-385℃的氮气氛围中干燥，干燥的时间为7.5-9h，然后将干燥后的混合料用去离子水进行洗涤，直至洗涤后去离子水的电导率小于3.4-3.6ms/cm，然后按照同样的方式进行第二次干燥，然后将干燥完成后的混合料与原料中规定质量的离子液体处理石英砂超细粉、氧化硼、氧化锂、氧化铝、氧化钠、氧化锆混合均匀，控制温度为1725-1775℃，进行烧制，烧制的时间为58-62min，烧制过程中使用铂金搅拌棒排除气泡，烧制后得到熔融态高硼硅玻璃，然后将熔融态高硼硅玻璃浇筑入模具中成型，得到成型玻璃坯，控制温度为569-575℃，对成型玻璃坯进行退火，退火的时间为147-155min，得到退火玻璃坯，然后控制温度为703-711℃，对退火玻璃坯进行晶化，晶化的时间为11.5-12.5h，晶化完成后的退火玻璃坯随炉自然降温至室温，得到热震型透明高硼硅玻璃。
与现有技术相比，本发明取得以下有益效果：
本发明的高硼硅玻璃抗热震性能好，在370℃至20℃的热震循环中，试样出现破裂的循环次数为15-16次，在以370℃为初始温度的热震递增测试中，试样出现破裂的温度为570-590℃；
本发明的高硼硅玻璃透明度高，按照GB/T2680-2021中的方法，检测玻璃的可见光透射比、太阳能总透射比，可见光透射比为98.86-98.95%，太阳能总透射比为99.28-99.55%；
本发明的高硼硅玻璃在多次热震循环后，仍能保持较高的透明度，在370℃至20℃的热震循环中进行五次热震循环，玻璃的可见光透射比为95.42-96.19%，太阳能总透射比为96.82-97.25%；
本发明的高硼硅玻璃耐水性好，按照GB/T34843-2017中的方法，检测玻璃的耐水性等级，121℃颗粒法耐水性等级为1级，98℃颗粒法耐水性等级为HGB1级；
本发明的高硼硅玻璃弯曲强度高，按照GBT/37781-2019中的方法，检测玻璃的弯曲强度，弯曲强度为115.6-117.2MPa；
本发明的高硼硅玻璃硬度高，按照GB/T37900-2019中的方法，检测玻璃的维氏硬度，维氏硬度为9.15-9.24GPa；
本发明的高硼硅玻璃韧性好，断裂韧性高，按照GB/T37900-2019中的方法，检测玻璃的断裂韧性，断裂韧性为11.87-12.59MPa·m1/2；
本发明的高硼硅玻璃抗冲击性强，按照GB/T39814-2021中的方法，检测玻璃的抗冲击性能，最大冲击高度为275-312cm。
具体实施方式
实施例1
一种抗热震型透明高硼硅玻璃，其原料由二氧化硅、离子液体处理石英砂超细粉、氧化硼、羟基硅油、氧化铈、氧化锂、氧化铝、氧化钠、氧化锆组成，各原料组分的质量比为700:150:150:50:8:5:32:25:4；
所述离子液体处理石英砂超细粉的制备方法为：
将石英砂粉碎为石英砂超细粉，然后将石英砂超细粉与去离子水混合，得到石英砂超细粉分散液，然后向石英砂超细粉分散液中加入四丁基溴化铵，待其完全溶解后，控制温度为72℃，控制搅拌速度为550r/min，进行搅拌，搅拌的时间为80min，搅拌后加入N-丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液，保持温度不变，搅拌速度不变，继续进行搅拌，搅拌的时间为50min，搅拌完成后，调节pH为9.2，加入1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐，保持温度不变，搅拌速度不变，继续进行搅拌，搅拌的时间为30min，搅拌完成后，经过过滤、洗涤、干燥，得到离子液体处理石英砂超细粉；
所述石英砂中二氧化硅含量为99.89wt%；
所述石英砂超细粉与去离子水的质量比为1:15；
所述石英砂超细粉的粒径为7.2μm；
所述石英砂超细粉分散液、四丁基溴化铵、N-丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液、1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐的质量比为1600:1:36:3；
所述N-丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液中，N-丙基三乙氧基硅烷的浓度为5wt%。
所述高硼硅玻璃的制备方法为：
将原料中规定质量的二氧化硅、羟基硅油、氧化铈混合，控制温度为160℃，进行搅拌，搅拌的时间为45min，搅拌完成后，得到混合料，将混合料在350℃的氮气氛围中干燥，干燥的时间为8h，然后将干燥后的混合料用去离子水进行洗涤，直至洗涤后去离子水的电导率小于3.5ms/cm，然后按照同样的方式进行第二次干燥，然后将干燥完成后的混合料与原料中规定质量的离子液体处理石英砂超细粉、氧化硼、氧化锂、氧化铝、氧化钠、氧化锆混合均匀，控制温度为1750℃，进行烧制，烧制的时间为60min，烧制过程中使用铂金搅拌棒排除气泡，烧制后得到熔融态高硼硅玻璃，然后将熔融态高硼硅玻璃浇筑入模具中成型，得到成型玻璃坯，控制温度为572℃，对成型玻璃坯进行退火，退火的时间为150min，得到退火玻璃坯，然后控制温度为710℃，对退火玻璃坯进行晶化，晶化的时间为12h，晶化完成后的退火玻璃坯随炉自然降温至室温，得到热震型透明高硼硅玻璃。
实施例2
一种抗热震型透明高硼硅玻璃，其原料由二氧化硅、离子液体处理石英砂超细粉、氧化硼、羟基硅油、氧化铈、氧化锂、氧化铝、氧化钠、氧化锆组成，各原料组分的质量比为650:130:130:45:7:4.5:30:23:3.7；
所述离子液体处理石英砂超细粉的制备方法为：
将石英砂粉碎为石英砂超细粉，然后将石英砂超细粉与去离子水混合，得到石英砂超细粉分散液，然后向石英砂超细粉分散液中加入四丁基溴化铵，待其完全溶解后，控制温度为69℃，控制搅拌速度为600r/min，进行搅拌，搅拌的时间为75min，搅拌后加入N-丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液，保持温度不变，搅拌速度不变，继续进行搅拌，搅拌的时间为45min，搅拌完成后，调节pH为9.1，加入1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐，保持温度不变，搅拌速度不变，继续进行搅拌，搅拌的时间为35min，搅拌完成后，经过过滤、洗涤、干燥，得到离子液体处理石英砂超细粉；
所述石英砂中二氧化硅含量为99.89wt%；
所述石英砂超细粉与去离子水的质量比为1:14；
所述石英砂超细粉的粒径为6.5μm；
所述石英砂超细粉分散液、四丁基溴化铵、N-丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液、1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐的质量比为1500:0.9:33:2.6；
所述N-丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液中，N-丙基三乙氧基硅烷的浓度为4.5wt%。
所述高硼硅玻璃的制备方法为：
将原料中规定质量的二氧化硅、羟基硅油、氧化铈混合，控制温度为150℃，进行搅拌，搅拌的时间为55min，搅拌完成后，得到混合料，将混合料在340℃的氮气氛围中干燥，干燥的时间为9h，然后将干燥后的混合料用去离子水进行洗涤，直至洗涤后去离子水的电导率小于3.4ms/cm，然后按照同样的方式进行第二次干燥，然后将干燥完成后的混合料与原料中规定质量的离子液体处理石英砂超细粉、氧化硼、氧化锂、氧化铝、氧化钠、氧化锆混合均匀，控制温度为1725℃，进行烧制，烧制的时间为62min，烧制过程中使用铂金搅拌棒排除气泡，烧制后得到熔融态高硼硅玻璃，然后将熔融态高硼硅玻璃浇筑入模具中成型，得到成型玻璃坯，控制温度为569℃，对成型玻璃坯进行退火，退火的时间为155min，得到退火玻璃坯，然后控制温度为703℃，对退火玻璃坯进行晶化，晶化的时间为12.5h，晶化完成后的退火玻璃坯随炉自然降温至室温，得到热震型透明高硼硅玻璃。
实施例3
一种抗热震型透明高硼硅玻璃，其原料由二氧化硅、离子液体处理石英砂超细粉、氧化硼、羟基硅油、氧化铈、氧化锂、氧化铝、氧化钠、氧化锆组成，各原料组分的质量比为750:180:180:55:9:5.5:35:27:4.3；
所述离子液体处理石英砂超细粉的制备方法为：
将石英砂粉碎为石英砂超细粉，然后将石英砂超细粉与去离子水混合，得到石英砂超细粉分散液，然后向石英砂超细粉分散液中加入四丁基溴化铵，待其完全溶解后，控制温度为77℃，控制搅拌速度为500r/min，进行搅拌，搅拌的时间为85min，搅拌后加入N-丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液，保持温度不变，搅拌速度不变，继续进行搅拌，搅拌的时间为55min，搅拌完成后，调节pH为9.3，加入1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐，保持温度不变，搅拌速度不变，继续进行搅拌，搅拌的时间为25min，搅拌完成后，经过过滤、洗涤、干燥，得到离子液体处理石英砂超细粉；
所述石英砂中二氧化硅含量为99.89wt%；
所述石英砂超细粉与去离子水的质量比为1:16；
所述石英砂超细粉的粒径为7.7μm；
所述石英砂超细粉分散液、四丁基溴化铵、N-丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液、1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐的质量比为1700:1.1:39:3.2；
所述N-丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液中，N-丙基三乙氧基硅烷的浓度为5.5wt%。
所述高硼硅玻璃的制备方法为：
将原料中规定质量的二氧化硅、羟基硅油、氧化铈混合，控制温度为165℃，进行搅拌，搅拌的时间为40min，搅拌完成后，得到混合料，将混合料在385℃的氮气氛围中干燥，干燥的时间为7.5h，然后将干燥后的混合料用去离子水进行洗涤，直至洗涤后去离子水的电导率小于3.6ms/cm，然后按照同样的方式进行第二次干燥，然后将干燥完成后的混合料与原料中规定质量的离子液体处理石英砂超细粉、氧化硼、氧化锂、氧化铝、氧化钠、氧化锆混合均匀，控制温度为1775℃，进行烧制，烧制的时间为58min，烧制过程中使用铂金搅拌棒排除气泡，烧制后得到熔融态高硼硅玻璃，然后将熔融态高硼硅玻璃浇筑入模具中成型，得到成型玻璃坯，控制温度为575℃，对成型玻璃坯进行退火，退火的时间为147min，得到退火玻璃坯，然后控制温度为711℃，对退火玻璃坯进行晶化，晶化的时间为11.5h，晶化完成后的退火玻璃坯随炉自然降温至室温，得到热震型透明高硼硅玻璃。
对比例1
与实施例1不同的是，高硼硅玻璃的原料中，省去添加离子液体处理石英砂超细粉，并相应提高二氧化硅在原料中的占比，同时高硼硅玻璃的制备方法保持不变，制备高硼硅玻璃；
所述高硼硅玻璃的原料由二氧化硅、氧化硼、羟基硅油、氧化铈、氧化锂、氧化铝、氧化钠、氧化锆组成，各原料组分的质量比为850:150:50:8:5:32:25:4。
对比例2
与实施例1不同的是，高硼硅玻璃的原料中，省去添加羟基硅油，高硼硅玻璃的制备方法相应进行改变；
所述高硼硅玻璃的原料由二氧化硅、离子液体处理石英砂超细粉、氧化硼、氧化铈、氧化锂、氧化铝、氧化钠、氧化锆组成，各原料组分的质量比为700:150:150:8:5:32:25:4；
高硼硅玻璃的制备方法改为以下操作：
将原料中规定质量的二氧化硅、离子液体处理石英砂超细粉、氧化硼、氧化铈、氧化锂、氧化铝、氧化钠、氧化锆混合均匀，控制温度为1750℃，进行烧制，烧制的时间为60min，烧制过程中使用铂金搅拌棒排除气泡，烧制后得到熔融态高硼硅玻璃，然后将熔融态高硼硅玻璃浇筑入模具中成型，得到成型玻璃坯，控制温度为572℃，对成型玻璃坯进行退火，退火的时间为150min，得到退火玻璃坯，然后控制温度为710℃，对退火玻璃坯进行晶化，晶化的时间为12h，晶化完成后的退火玻璃坯随炉自然降温至室温，得到热震型透明高硼硅玻璃。
实施例4抗热震性测试
将实施例1-3、对比例1-2的高硼硅玻璃按照各自的制备方法，制备成直径为50mm，厚度为2.8mm的片状试样，每个实施例和对比例各自制备50个试样，进行热震循环，热震循环的方法如下：
将试样放置于370℃恒温的烤箱内，放置10min后取出，在16s内将试样转移至温度为20℃的冷水槽内，使试样完全浸没于冷水槽中，并保持30s，然后取出擦干，重复上述操作，直至试样出现破裂，记录此时热震循环的次数，结果见表1；
将实施例1-3、对比例1-2的高硼硅玻璃按照各自的制备方法，制备成直径为50mm，厚度为2.8mm的片状试样，进行热震递增测试，每次热震递增测试使用50个试样，热震递增测试的方法如下：
将试样放置于370℃恒温的烤箱内，放置10min后取出，在16s内将试样转移至温度为20℃的冷水槽内，使试样完全浸没于冷水槽中，并保持30s，然后取出并观察玻璃是否发生破裂，如果未发生破裂，则将烤箱的恒温温度提高20℃，冷水槽温度保持不变，按照相同的方法，取新的试样进行测试，直至温度提升至试样出现破裂，并记录此时的温度，结果见表2。
表1
表2
实施例1-3的高硼硅玻璃通过对石英砂超细粉进行离子液体处理，作为高硼硅玻璃其中一部分硅的来源，同时使用羟基硅油对二氧化硅和氧化铈进行处理，再进行烧制和后续步骤，制得的高硼硅玻璃拥有良好的抗热震性能，玻璃可以承受的热震循环次数多，热震递增实验中玻璃抗热震的温度高；
对比例1高硼硅玻璃的原料中，省去添加离子液体处理石英砂超细粉，并相应提高二氧化硅在原料中的占比，同时高硼硅玻璃的制备方法保持不变，制得的高硼硅玻璃抗热震性能较差，玻璃可以承受的热震循环次数少，热震递增实验中玻璃抗热震的温度稍低；
对比例2高硼硅玻璃的原料中，省去添加羟基硅油对二氧化硅和氧化铈进行处理，高硼硅玻璃的制备方法改为将所有组分原料混合烧制，制得的高硼硅玻璃抗热震性能较差，玻璃可以承受的热震循环次数少，热震递增实验中玻璃抗热震的温度低。
实施例5透明度测试
将实施例1-3、对比例1-2制备的高硼硅玻璃按照GB/T2680-2021中的方法，检测玻璃的可见光透射比、太阳能总透射比，结果见表3；
表3
将实施例1-3、对比例1-2制备的高硼硅玻璃，按照实施例4中的方法，进行5次热震循环，然后按照GB/T2680-2021的方法，检测玻璃热震循环后的可见光透射比、太阳能总透射比，结果见表4。
表4
实施例1-3的高硼硅玻璃通过对石英砂超细粉进行离子液体处理，作为高硼硅玻璃其中一部分硅的来源，同时使用羟基硅油对二氧化硅和氧化铈进行处理，再进行烧制和后续步骤，制得的高硼硅玻璃拥有良好的透明度，玻璃的可见光透射比高，太阳能总透射比高，在多次热震循环后，仍可以保持较高的可见光透射比和太阳能总透射比；
对比例1高硼硅玻璃的原料中，省去添加离子液体处理石英砂超细粉，并相应提高二氧化硅在原料中的占比，同时高硼硅玻璃的制备方法保持不变，制得的高硼硅玻璃透明度较差，玻璃的可见光透射比和太阳能总透射比均发生一定程度的降低，特别是可见光透射比降低严重，并且在多次热震循环后，可见光透射比和太阳能总透射比发生进一步的降低，降低程度较大；
对比例2高硼硅玻璃的原料中，省去添加羟基硅油对二氧化硅和氧化铈进行处理，高硼硅玻璃的制备方法改为将所有组分原料混合烧制，制得的高硼硅玻璃透明度较差，玻璃的可见光透射比和太阳能总透射比均发生一定程度的降低，并且在多次热震循环后，可见光透射比和太阳能总透射比发生进一步的降低，降低程度严重。
实施例6耐水性能测试
将实施例1-3、对比例1-2的高硼硅玻璃按照GB/T34843-2017中的方法，检测玻璃的耐水性等级，分别包括121℃颗粒法耐水性和98℃颗粒法耐水性，结果见表5。
表5
实施例7其他物理性能测试
将实施例1-3、对比例1-2的高硼硅玻璃按照GBT/37781-2019中的方法，检测玻璃的弯曲强度；
将实施例1-3、对比例1-2的高硼硅玻璃按照GB/T37900-2019中的方法，检测玻璃的硬度和断裂韧性；
将实施例1-3、对比例1-2的高硼硅玻璃按照GB/T39814-2021中的方法，检测玻璃的抗冲击性能；
结果见表6。
表6
实施例1-3的高硼硅玻璃通过对石英砂超细粉进行离子液体处理，作为高硼硅玻璃其中一部分硅的来源，同时使用羟基硅油对二氧化硅和氧化铈进行处理，再进行烧制和后续步骤，制得的高硼硅玻璃拥有良好的物理性能，各方面的强度均能达到较高的水平，不论是弯曲强度、断裂韧性或者耐冲击性能均较好，另外玻璃的硬度也较高；
对比例1高硼硅玻璃的原料中，省去添加离子液体处理石英砂超细粉，并相应提高二氧化硅在原料中的占比，同时高硼硅玻璃的制备方法保持不变，制得的高硼硅玻璃拥物理性能稍差，特别是弯曲强度和耐冲击性能降低严重，另外硬度方面也较低，断裂韧性也有一定程度的降低；
对比例2高硼硅玻璃的原料中，省去添加羟基硅油对二氧化硅和氧化铈进行处理，高硼硅玻璃的制备方法改为将所有组分原料混合烧制，制得的高硼硅玻璃拥物理性能稍差，特别是断裂韧性降低严重，另外弯曲强度、硬度、耐冲击性能方面有一定程度的降低。
Claims (4)
1.一种抗热震型透明高硼硅玻璃，其特征在于，所述高硼硅玻璃的原料由二氧化硅、离子液体处理石英砂超细粉、氧化硼、羟基硅油、氧化铈、氧化锂、氧化铝、氧化钠、氧化锆组成，各原料组分的质量比为650-750:130-180:130-180:45-55:7-9:4.5-5.5:30-35:23-27:3.7-4.3；
所述离子液体处理石英砂超细粉的制备方法为：
将石英砂粉碎为石英砂超细粉，然后将石英砂超细粉与去离子水混合，得到石英砂超细粉分散液，然后向石英砂超细粉分散液中加入四丁基溴化铵，待其完全溶解后，进行搅拌，搅拌后加入N-丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液，保持温度不变，搅拌速度不变，继续进行搅拌，搅拌的时间为45-55min，搅拌完成后，调节pH为9.1-9.3，加入1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐，保持温度不变，搅拌速度不变，继续进行搅拌，搅拌的时间为25-35min，搅拌完成后，经过过滤、洗涤、干燥，得到离子液体处理石英砂超细粉；
所述石英砂超细粉与去离子水的质量比为1:14-16；
所述石英砂超细粉分散液、四丁基溴化铵、N-丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液、1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐的质量比为1500-1700:0.9-1.1:33-39:2.6-3.2；
所述N-丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液中，N-丙基三乙氧基硅烷的浓度为4.5-5.5wt%；
所述高硼硅玻璃的制备方法为，将原料中规定质量的二氧化硅、羟基硅油、氧化铈混合，控制温度为150-165℃，进行搅拌，搅拌的时间为40-55min，搅拌完成后，得到混合料，将混合料在340-385℃的氮气氛围中干燥，干燥的时间为7.5-9h，然后将干燥后的混合料用去离子水进行洗涤，直至洗涤后去离子水的电导率小于3.4-3.6ms/cm，然后按照同样的方式进行第二次干燥，然后将干燥完成后的混合料与原料中规定质量的离子液体处理石英砂超细粉、氧化硼、氧化锂、氧化铝、氧化钠、氧化锆混合均匀，进行烧制、排气泡、浇筑、退火、晶化、降温，得到抗热震型透明高硼硅玻璃。
2.根据权利要求1所述的一种抗热震型透明高硼硅玻璃，其特征在于：
所述离子液体处理石英砂超细粉的制备方法中，石英砂中二氧化硅含量为99.89wt%，石英砂超细粉的粒径为6.5-7.7μm。
3.根据权利要求1所述的一种抗热震型透明高硼硅玻璃，其特征在于：
所述离子液体处理石英砂超细粉的制备方法中，向石英砂超细粉分散液中加入四丁基溴化铵，待其完全溶解后，进行搅拌，其中搅拌的方法为，控制温度为69-77℃，控制搅拌速度为500-600r/min，进行搅拌，搅拌的时间为75-85min。
4.根据权利要求1所述的一种抗热震型透明高硼硅玻璃的制备方法，其特征在于：
所述烧制、排气泡、浇筑、退火、晶化、降温的方法为，控制温度为1725-1775℃，进行烧制，烧制的时间为58-62min，烧制过程中排除气泡，烧制后得到熔融态高硼硅玻璃，然后将熔融态高硼硅玻璃浇筑成型，得到成型玻璃坯，控制温度为569-575℃，对成型玻璃坯进行退火，退火的时间为147-155min，得到退火玻璃坯，然后控制温度为703-711℃，对退火玻璃坯进行晶化，晶化的时间为11.5-12.5h，晶化完成后的退火玻璃坯随炉自然降温至室温。
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Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
| CN103011601A (zh) * | 2012-12-05 | 2013-04-03 | 毛庆云 | 一种以石英砂为主料的微晶玻璃及其制备方法 |
| CN105753320A (zh) * | 2016-03-04 | 2016-07-13 | 苏州圣谱拉新材料科技有限公司 | 一种纳米透明隔热玻璃材料及其制备方法 |
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