一种耐高温遮光用石英玻璃板材的生产方法技术

本发明专利技术公开了一种耐高温遮光用石英玻璃板材的生产方法，属于玻璃板材技术领域。所述石英玻璃的生产方法为：制备不透明石英玻璃；利用正硅酸乙酯、无水乙醇、蒸馏水、盐酸和氨水和甲酰胺制备凝胶；将不透明石英玻璃和凝胶一起烧结制备石英玻璃。本发明专利技术通过添加盐酸、氨水、甲酰胺，溶胶的粒子表面可以吸附一定数量盐酸中的H

【技术实现步骤摘要】
一种耐高温遮光用石英玻璃板材的生产方法


[0001]本专利技术属于玻璃板材
，具体涉及一种耐高温遮光用石英玻璃板材的生产方法。

技术介绍

[0002]石英玻璃是用纯度达到99.99％以上的二氧化硅原料在1713℃以上的高温条件下熔制而成的，它具有耐高温、耐高压力、耐腐蚀、低膨胀系数、热震性好等其它玻璃无法比对的优点。石英玻璃以其特有的物理、化学性能已成为现代科学技术的重要材料，尤其是在半导体、光通讯、光伏、航空航天、军事、集成电路、冶金、化工等领域得到了越来越广泛的应用。应用范围极广，小到日常生活，大到航天、国防，无处不在。耐高温遮光用石英玻璃板材是近年在大型高温炉上应用的新型石英玻璃板材，它具有耐高温和遮光的双重效果，现有的石英玻璃产品均不能满足要求。石英玻璃是以天然石英为原料，经过高温熔制，SiO2含量较高的一种工业用玻璃。石英玻璃按其产品分有石英管、石英棒、石英坩埚、石英玻璃块和片、板、石英锭、石英砖、石英器皿、不透明石英玻璃、乳白石英玻璃、石英玻璃陶瓷等；按工艺可分为电阻高温法、电阻真空法、电阻连熔法、电熔二步法、氢氧焰法、等离子法、电弧法、化学合成法等。这些工艺生产得到的石英玻璃的物理性能和化学性能基本是一致的。耐高温遮光用石英玻璃板材要求石英玻璃板材即要有在高温下使用不变形，又要有遮光作用。目前能生产的不透明石英玻璃、乳白石英玻璃、石英玻璃陶瓷等，其中不透明石英玻璃有轻微遮光效用但耐高温和遮光效果均不够，乳白石英玻璃遮光效果好但耐高温性能不够，石英陶瓷璃遮光效果好但耐高温性能太差，均不能满足即耐高温又能遮光的双重要求。因此现有的石英玻璃生产工艺无法满足该石英玻璃板材的生产要求。满足即耐高温又能遮光的要求的石英玻璃板材需具备二个条件，一是耐高温，二是遮光。耐高温可以用高纯透明的石英玻璃，遮光可以用不透明石英玻璃和乳白石英玻璃。尤于石英玻璃的物理性能决定了石英玻璃难以熔融，现有生产工艺不可能满足二个要求在一个生产工艺中完成。目前使用的耐高温遮光用石英玻璃板材多以高温拼接来制作，因此生产成本高，制作难度大。
[0003]中国专利文献
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石英玻璃的制备方法及石英玻璃(专利号为：ZL201610809509.X)
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公开了石英玻璃的制备方法包括：通过溶解剂将第一掺杂化合物、第二掺杂化合物溶解混合形成掺杂混合溶液，所述第一掺杂化合物为含铝化合物，所述第二掺杂化合物包括含Zr化合物、含Y化合物、含Sc化合物、含Th化合物、含V化合物、含Ti化合物中的至少一种；将体积份L1的掺杂混合溶液、体积份L2的水混合后，与四氯化硅液相反应获得掺杂二氧化硅凝胶。该专利技术的石英玻璃成品中，Al2O3、ZrO2、Y2O3等以网络中间体或网络外体形式填充在SiO2四面体网络结构的孔隙中，使本专利技术石英玻璃更加致密；同时，Al2O3、ZrO2的分解能价比SiO2高，即较SiO2的抗氢氟酸的腐蚀性强，但是仍然存在石英玻璃的密度和强度待提高的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种耐高温遮光用石英玻璃板材的生产方法，以解决在中国专利文献
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石英玻璃的制备方法及石英玻璃(专利号为：ZL201610809509.X)
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公开的基础上，如何优化组分、用量、工艺等，提高石英玻璃的密度和强度的问题。
[0005]为了解决以上技术问题，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种耐高温遮光用石英玻璃板材的生产方法，包括以下步骤：
[0007]S1：将石墨粉末与非晶态二氧化硅粉末以体积比为(1
‑
2)∶(1.5
‑
2.5)的比例进行混合，将混合粉末成型，在石墨粉末消失的温度下加热去除石墨粉末，然后用非金属介质球磨机将二氧化硅粉末磨成粒径在0
‑
150微米的微粉浆，微粉浆在模具中浇铸成型，并进行烧结，直至烧结体中所含的气孔变为闭孔，得到不透明石英玻璃；
[0008]S2：将正硅酸乙酯、无水乙醇、蒸馏水加入容器中，搅拌均匀，在45
‑
55℃恒温水浴状态下向混合溶液中加入催化剂并继续搅拌直至溶液变得澄清，然后向混合溶液中加入氨水，并继续搅拌至溶胶出现，然后停止搅拌，将溶胶倒入模具中，于恒温箱中将溶胶干燥得凝胶；
[0009]S3：将步骤S2中的凝胶一部分倒入模具中，并将步骤S1中的不透明石英玻璃放入凝胶上，再倒入另一部分，得到基础板材；
[0010]S4：对基础板材缓慢升温进行热处理，待温度升高至900℃后，将基础板材用大于1600℃的高温火焰将石英玻璃基础板材玻璃化，得到耐高温遮光用石英玻璃板材。
[0011]优选地，所述步骤S1中烧结温度为900
‑
1200℃。
[0012]优选地，所述步骤S2中催化剂为盐酸。
[0013]优选地，所述步骤S2中正硅酸乙酯、无水乙醇、蒸馏水、盐酸和氨水的用量比为(0.8
‑
1.2)∶(4
‑
8)∶(6
‑
10)∶(0.03
‑
0.07)∶(0.02
‑
0.06)。
[0014]优选地，所述步骤S2中正硅酸乙酯、无水乙醇、蒸馏水、盐酸和氨水的用量比为1∶6∶8∶0.05∶0.04。
[0015]优选地，所述步骤S2中向混合溶液中添加甲酰胺，甲酰胺的用量为正硅酸乙酯用量的10
‑
15％。
[0016]优选地，所述步骤S2中恒温箱中的温度为60
‑
70℃。
[0017]优选地，所述步骤S3中先倒入凝胶的二分之一至五分之四到模具中，再倒入剩余的部分。
[0018]优选地，所述步骤S4中基础板材缓慢升温为当温度低于150℃时，以2℃/min的速度升温，到150
‑
160℃保温2
‑
3h，160
‑
350℃时以2℃/min的速度升温，350
‑
400℃时以每1℃/min的速度升温，400
‑
900℃为5℃/min的速度升温，900℃时保温2
‑
5h。
[0019]优选地，所述步骤S4中基础板材用1600
‑
1750℃的高温火焰将石英玻璃基础板材玻璃化。
[0020]本专利技术具有以下有益效果：
[0021](1)本专利技术在石英玻璃的制备过程中添加盐酸、氨水、甲酰胺，起到了协同作用，协同提高了石英玻璃的密度和强度，这是因为：在制备二氧化硅凝胶时，正硅酸乙酯发生水解反应和缩聚反应，盐酸作为水解反应的催化剂，盐酸中H
+
的存在，使得溶胶的粒子表面可以吸附一定数量的H
+
，并且通过分子振动以及化学键断裂产生具有三个配位的Si
‑
OH，氨水中
的OH
‑
可以通过振动以及化学键断裂产生具有三个配位的SiO
‑
，SiO本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐高温遮光用石英玻璃板材的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将石墨粉末与非晶态二氧化硅粉末以体积比为(1
‑
2)∶(1.5
‑
2.5)的比例进行混合，将混合粉末成型，在石墨粉末消失的温度下加热去除石墨粉末，然后用非金属介质球磨机将二氧化硅粉末磨成粒径在0
‑
150微米的微粉浆。微粉浆在模具中浇铸成型，并进行烧结，直至烧结体中所含的气孔变为闭孔，得到不透明石英玻璃；S2：将正硅酸乙酯、无水乙醇、蒸馏水加入容器中，搅拌均匀，在45
‑
55℃恒温水浴状态下向混合溶液中加入催化剂并继续搅拌直至溶液变得澄清，然后向混合溶液中加入氨水，并继续搅拌至溶胶出现，然后停止搅拌，将溶胶倒入模具中，于恒温箱中将溶胶干燥得凝胶；S3：将步骤S2中的凝胶一部分倒入模具中，并将步骤S1中的不透明石英玻璃放入凝胶上，再倒入另一部分，得到基础板材；S4：对基础板材缓慢升温进行热处理，待温度升高至900℃后，将基础板材用大于1600℃的高温火焰将石英玻璃基础板材玻璃化，得到耐高温遮光用石英玻璃板材。2.根据权利要求1所述的耐高温遮光用石英玻璃板材的生产方法，其特征在于，所述步骤S1中烧结温度为900
‑
1200℃。3.根据权利要求1所述的耐高温遮光用石英玻璃板材的生产方法，其特征在于，所述步骤S2中催化剂为盐酸。4.根据权利要求3所述的耐高温遮光用石英玻璃板材的生产方法，其特征在于，所述步骤S2中正硅酸乙酯、无水乙醇、蒸馏水、盐酸和氨水的用量比为(0.8
‑
1.2)∶(4
‑
8)∶(6

【专利技术属性】
技术研发人员：邵长贵，金小宁，
申请(专利权)人：江苏圣君纳米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：