玻璃组合物及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种颜色均匀、耐高温、硬度高的环保玻璃组合物，其组成含有：SiO2 35‑70％；Al2O3 10‑35％；MgO 0‑25％；ZnO 0‑25％；Al2O3/(MgO+ZnO)为1‑2；NiO 0.1‑4％；和/或Ni2O3 0.1‑4％；和/或CoO 0.05‑2％；和/或Co2O3 0.05‑2％；和/或Fe2O3 0.2‑3％；和/或MnO2 0.1‑4％；和/或Er2O3 0.4‑8％；和/或Nd2O3 0.4‑8％；和/或Cu2O 0.5‑4％；和/或Pr2O3 0.4‑8％；和/或CeO2 0.5‑4％。本发明专利技术通过在基质玻璃组合物中添加能够调节玻璃颜色的着色剂，使本发明专利技术玻璃可表现出各种颜色。

Glass composition and preparation method thereof

The present invention provides a composition of green glass color uniformity, high temperature resistance, high hardness, the composition contains 35: SiO2 70%; Al2O3 10 35%; MgO 0 25%; ZnO 0 25%; Al2O3/ (MgO+ZnO) 1 2; NiO 0.1 4%; and / or Ni2O3 0.1 4%; and / or CoO 0.05 2%; and / or Co2O3 0.05 2%; and / or Fe2O3 0.2 3%; and / or MnO2 0.1 4%; and / or Er2O3 0.4 8%; and / or Nd2O3 0.4 8%; and / or Cu2O 0.5 4%; and / or Pr2O3 0.4 8%; and / or CeO2 0.5 4%. The invention can add various colors to the glass by adding a colorant which can adjust the color of the glass in the matrix glass composition.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种玻璃组合物，尤其是一种颜色玻璃组合物及其制备方法。
技术介绍
随着科技的不断进步，人们生活水平的不断提高，对颜色装饰用品提出了绿色、环保、健康的要求，尤其是颜色玻璃制备的装饰用品，提出了环保、硬度高和耐高温的需求。普通的颜色玻璃莫氏硬度在5H，而平常使用的刀具莫氏硬度在5.5-6H，砂砾或灰尘中含有的二氧化硅莫氏硬度为7H，这些都能在现有的装饰品玻璃表面造成划伤或磨损，影响其装饰效果和使用寿命；同时普通的颜色玻璃不耐高温，在500-800℃开始软化，不能进一步在高温下加工使用；有些普通颜色玻璃使用重金属着色，比如绿色玻璃，大部分使用Cr离子着色，还有些普通颜色玻璃基础成分中含有PbO，违背了环保的要求，影响了使用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种颜色均匀、耐高温、硬度高的环保玻璃组合物。本专利技术还要提供一种上述玻璃组合物的制备方法。本专利技术解决技术问题所采取的技术方案是：玻璃组合物，含有基质玻璃组合物和着色剂，所述基质玻璃组合物按重量百分比表示，其组成含有：SiO235-70％；Al2O310-35％；MgO0-25％；ZnO0-25％；Al2O3/(MgO+ZnO)为1-2；所述着色剂按重量百分比表示，其组成含有：NiO0.1-4％；和/或Ni2O30.1-4％；和/或CoO0.05-2％；和/或Co2O30.05-2％；和/或Fe2O30.2-3％；和/或MnO20.1-4％；和/或Er2O30.4-8％；和/或Nd2O30.4-8％；和/或Cu2O0.5-4％；和/或Pr2O30.4-8％；和/或CeO20.5-4％。进一步的，所述基质玻璃组合物还含有：TiO20-10％；ZrO20-6％；P2O50-5％；Sb2O30-1.5％；Na2O0-4％；K2O0-4％；Y2O30-10％；La2O30-10％。进一步的，其中：Na2O+K2O不大于4％。进一步的，其中：SiO240-60％；和/或Al2O315-30％；和/或MgO5-20％；和/或ZnO5-20％。进一步的，其中：NiO0.1-3％；和/或Ni2O30.1-3％；和/或CoO0.05-1.8％；和/或Co2O30.05-1.8％；和/或Fe2O30.2-2％；和/或MnO20.1-3％；和/或Er2O30.4-6％；和/或Nd2O30.4-6％；和/或Cu2O0.5-3％；和/或Pr2O30.4-6％；和/或CeO20.5-3％。进一步的，所述着色剂按重量百分比表示为：NiO0.1-3％；和/或Ni2O30.1-3％。进一步的，所述着色剂按重量百分比表示为：CoO0.05-1.8％；和/或Co2O30.05-1.8％。进一步的，所述着色剂按重量百分比表示为：Cu2O0.5-3％；和/或CeO20.5-3％。进一步的，所述着色剂按重量百分比表示为：Fe2O30.2-2％、CoO0.05-0.3％；或者Fe2O30.2-2％、Co2O30.05-0.3％；或者Fe2O30.2-2％、CoO0.05-0.3％、NiO0.1-1％；或者Fe2O30.2-2％、Co2O30.05-0.3％、NiO0.1-1％。进一步的，所述着色剂按重量百分比表示为：Pr2O30.4-6％；或者Fe2O30.2-2％；或者MnO20.1-3％；或者Er2O30.4-6％；或者Nd2O30.4-6％。进一步的，所述着色剂按重量百分比表示为：Er2O30.4-6％、Nd2O30.4-4％、MnO20.1-2％。玻璃组合物的制备方法，该方法包括以下步骤：(a)配料按照重量比例称量原料的重量，倒入混合机中混合均匀；(b)熔炼将上述混合均匀后的玻璃原料投入到熔炼炉中，在高温下经熔化和澄清，将玻璃原料熔解为高温玻璃原液，同时去除高温玻璃原液中的气泡和异物；(c)成型将熔融好的高温玻璃原液在一定出炉温度下进行成型；(d)高温退火成型好的玻璃在600-1000℃的温度退火1-3次，进行显色。进一步的，步骤(a)所述原料，其中MgO、Na2O、K2O以碳酸盐、硝酸盐或硫酸盐的形式引入，其它组分以氧化物的形式引入。进一步的，步骤(b)所述熔化，其温度为1400-1600℃，时间为2-20h；所述澄清，其温度为1500-1700℃，时间为2-20h。进一步的，步骤(c)所述出炉温度为1450-1650℃。进一步的，步骤(d)所述的高温退火持续时间为0.5-8h。本专利技术的有益效果是：本专利技术通过在基质玻璃组合物中添加能够调节玻璃颜色的着色剂，使本专利技术玻璃可表现出各种颜色；本专利技术制备的颜色玻璃组合物硬度高，莫氏硬度在7以上，可以应用于装饰材料和装饰品中，克服了普通颜色玻璃的划伤问题，延长了使用寿命；本专利技术制备的颜色玻璃组合物具有极高的软化温度，软化点温度大于1000℃，可以进行高温进一步加工和使用；本专利技术采用一次熔融法制备出颜色均匀的玻璃的组合物，制备方法简单，成本低，适合大规模生产；本专利技术制备的颜色玻璃组合物是不含铅、砷、铬等有害物质的环保玻璃，可以大批量用于装饰材料。具体实施方式本专利技术的玻璃组合物含有基质玻璃组合物和着色剂，下面所述基质玻璃组合物和着色剂都按总重量的百分比表示，其中，基质玻璃组合物的重量百分比含量范围及其作用如下：SiO2为基质玻璃的形成体，可以提高玻璃的硬度、机械性能和化学稳定性，如果SiO2含量超过70％，玻璃熔化困难；如果SiO2含量低于35％，玻璃容易析晶，很难形成稳定的玻璃，且不易成型。因此，本专利技术SiO2含量限定为35-70％，优选为40-60％。Al2O3可以提高基质玻璃的硬度、机械性能和化学稳定性，如果Al2O3含量超过35％，玻璃熔化困难；如果Al2O3含量低于10％，不能达到高硬度的性能。因此，Al2O3的含量为10-35％，优选为15-30％。MgO作为助溶剂可以降低玻璃的高温粘度，提高玻璃的化学稳定性和机械强度，在单独使用时，如果MgO含量超过25％，玻璃容易析晶。因此MgO的含量不超过25％，优选含量为5-20％。ZnO作为助溶剂可以降低玻璃的高温粘度和膨胀系数，可以改善颜色玻璃组合物的光泽，提高玻璃的化学稳定性和机械强度，在单独使用时，如果ZnO含量超过25％，玻璃容易分相和失透。因此ZnO的含量不超过25％，优选含量为5-20％。本专利技术人经过大量实验研究发现，当Al2O3与MgO、ZnO的合计量的比值Al2O3/(MgO+ZnO)小于1时，玻璃的熔化变得困难且易出现夹杂物；当Al2O3/(MgO+ZnO)大于2时，玻璃的硬度急剧下降，且玻璃容易失透。因此，本专利技术玻璃组合物中，Al2O3/(MgO+ZnO)优选为1-2。TiO2可以增加玻璃的稳定性，降低玻璃的高温粘度，提高玻璃的折射率和色散，使颜色玻璃有很好的光泽，本专利技术TiO2含量若超过10％，玻璃容易分相。因此，本专利技术TiO2含量控制在10％以下。ZrO2可以提高玻璃的硬度、化学稳定性、机械性能、析晶性能和折射率，降低玻璃的膨胀系数，但当其含量超过6％时，玻璃的熔化难度加大，因此，其含量为6％以下。P2O5可以提高玻璃的透过率和降低玻璃的熔化温度，本专利技术中引入不超过5％的P2O5，否则本文档来自技高网...

【技术保护点】
玻璃组合物，其特征在于，含有基质玻璃组合物和着色剂，所述基质玻璃组合物按重量百分比表示，其组成含有：SiO2 35‑70％；Al2O3 10‑35％；MgO 0‑25％；ZnO 0‑25％；Al2O3/(MgO+ZnO)为1‑2；所述着色剂按重量百分比表示，其组成含有：NiO 0.1‑4％；和/或Ni2O3 0.1‑4％；和/或CoO 0.05‑2％；和/或Co2O3 0.05‑2％；和/或Fe2O3 0.2‑3％；和/或MnO2 0.1‑4％；和/或Er2O3 0.4‑8％；和/或Nd2O3 0.4‑8％；和/或Cu2O 0.5‑4％；和/或Pr2O3 0.4‑8％；和/或CeO2 0.5‑4％。

【技术特征摘要】
1.玻璃组合物，其特征在于，含有基质玻璃组合物和着色剂，所述基质玻璃组合物按重量百分比表示，其组成含有：SiO235-70％；Al2O310-35％；MgO0-25％；ZnO0-25％；Al2O3/(MgO+ZnO)为1-2；所述着色剂按重量百分比表示，其组成含有：NiO0.1-4％；和/或Ni2O30.1-4％；和/或CoO0.05-2％；和/或Co2O30.05-2％；和/或Fe2O30.2-3％；和/或MnO20.1-4％；和/或Er2O30.4-8％；和/或Nd2O30.4-8％；和/或Cu2O0.5-4％；和/或Pr2O30.4-8％；和/或CeO20.5-4％。2.如权利要求1所述的玻璃组合物，其特征在于，所述基质玻璃组合物还含有：TiO20-10％；ZrO20-6％；P2O50-5％；Sb2O30-1.5％；Na2O0-4％；K2O0-4％；Y2O30-10％；La2O30-10％。3.如权利要求2所述的玻璃组合物，其特征在于，其中：Na2O+K2O不大于4％。4.如权利要求1-3任一权利要求所述的玻璃组合物，其特征在于，其中：SiO240-60％；和/或Al2O315-30％；和/或MgO5-20％；和/或ZnO5-20％。5.如权利要求1-3任一权利要求所述的玻璃组合物，其特征在于，其中：NiO0.1-3％；和/或Ni2O30.1-3％；和/或CoO0.05-1.8％；和/或Co2O30.05-1.8％；和/或Fe2O30.2-2％；和/或MnO20.1-3％；和/或Er2O30.4-6％；和/或Nd2O30.4-6％；和/或Cu2O0.5-3％；和/或Pr2O30.4-6％；和/或CeO20.5-3％。6.如权利要求1-3任一权利要求所述的玻璃组合物，其特征在于，所述着色剂按重量百分比表示为：NiO0.1-3％；和/或Ni2O30.1-3％。7.如权利要求1-3任一权利要求所述的玻璃组合物，其特征在于，所述着色剂按重量百分比表示为：CoO0.05-1.8％；和/或Co2O30.05-1.8％。8.如权利要求1-3任一权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：原保平，于天来，苏学剑，莫大洪，
申请(专利权)人：成都光明光电有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川;51