(10)申请公布号 CN 102249540 A
(43)申请公布日 2011.11.23C N 102249540 A
*CN102249540A*
(21)申请号 201110108656.1
(22)申请日 2011.04.28
C03C 3/097(2006.01)
C03C 10/00(2006.01)
(71)申请人浙江大学
地址310027 浙江省杭州市西湖区浙大路
38号
(72)发明人郭兴忠 杨辉 杨广跃
(74)专利代理机构杭州中成专利事务所有限公
司 33212
代理人金祺
(54)发明名称
(57)摘要
本发明公开了一种Na 2O-CaO-SiO 2乳浊玻
璃，其由以下含量的成分组成：SiO 259~70wt%、
CaO6.0~10wt%、Na 2O16~24wt%、Al 2O 31~2wt%、
K 2O0.5~3wt%、MgO1~3wt%、P 2O 51.0~5.0wt%和
ZrO 21.0~5.0wt%。本发明还同时公开了上述乳
浊玻璃的制备方法：1）配料：Na 2O 由等摩尔量的
Na 2CO 3进行替代，K 2O 由等摩尔量的K 2CO 3进行替
代；2）将配料置于炉中加热至1420~1470℃熔融
并保温2.8~3.2h ；3）将步骤2）所得的玻璃液倒入
模具中成型并使其自然缓慢冷却至室温，得乳白
的乳浊玻璃。(51)Int.Cl.
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请
权利要求书 1 页 说明书 4 页
CN 102249540 A 1/1页
1.Na 2O-CaO-SiO 2乳浊玻璃，其特征是：由以下重量含量的成分组成：SiO 259～70wt ％、CaO 6.0～10wt ％、Na 2O 16～24wt ％、Al 2O 31～2wt ％、K 2O 0.5～3wt ％、MgO1～3wt ％、P 2O 51.0～5.0wt ％和ZrO 21.0～5.0wt ％。
2.根据权利要求1所述的Na 2O-CaO-SiO 2乳浊玻璃，其特征是：Na 2O 和K 2O 分别以Na 2CO 3和K 2CO 3的形式引入。
3.如权利要求1或2所述的Na 2O-CaO-SiO 2乳浊玻璃的制备方法，其特征是包括以下步骤：
1)、配料：
Na 2O 由等摩尔量的Na 2CO 3进行替代，K 2O 由等摩尔量的K 2CO 3进行替代；
2)、将步骤1)所得的配料充分混合均匀，然后置于炉中加热至1420～1470℃熔融并保温2.8～3.2h ，得到澄清均匀的玻璃液； 3)、将步骤2)所得的玻璃液倒入模具中成型并使其自然缓慢冷却至室温，从而保证玻璃的充分分相和析晶，最终得到乳白的乳浊玻璃。
权 利 要 求 书
Na 2O-CaO-SiO 2乳浊玻璃及其制备方法技术领域
[0001] 本发明涉及建筑材料技术领域，更具体地说是涉及一种Na 2O-CaO-SiO 2乳浊玻璃的生产方法。
背景技术
[0002] 乳浊玻璃是将特定组成的基础玻璃，通过控制加热或热处理过程而制得的一类含有大量高分散微粒，由于其折射率与主体玻璃不同，光线照射后产生散射而呈乳浊一种多晶固体材料。高分散的微粒可以是未熔透的砂粒、微小气泡、分相的液滴以及析出的晶粒。
[0003] 乳浊玻璃由于其乳白的外观和优异的性能而成为了建筑装饰行业的理想材料。要使得玻璃发生乳浊，需要在原料中加入一定量的乳浊剂，最常见的乳浊剂是氟化物，如荧石、氟硅酸钠、冰晶石、氟化钾、氟化铝等。但是在玻璃的熔制和成型过程中，氟化物会发生挥发而对环境和人造成危害，同时，氟化物还会与耐火材料发生反应从而降低窑炉的使用寿命。因此，使用非氟化物乳浊剂来制备无氟乳浊玻璃成了解决该问题的关键。 [0004] 目前主要的氧化物乳浊剂主要有磷酸盐、锡化合物、氧化砷和氧化锑等，其中磷酸盐是比较好的乳浊剂，但是其析晶倾向比较大，工艺控制不好易析出大颗粒的结晶。另外有些报告说ZrO 2也可以起
到乳浊作用，同时还有利于提高玻璃的力学性能。目前现有技术中告知可引入Ca(PO 4)3或NH 4H 2PO 4作为乳浊剂。
发明内容
[0005]
本发明要解决的技术问题是提供一种Na 2O-CaO-SiO 2乳浊玻璃及其制备方法。
[0006] 为了解决上述技术问题，本发明提供一种Na 2O-CaO-SiO 2乳浊玻璃，其由以下重量含量的成分组成：SiO 259～70wt ％、CaO 6.0～10wt ％、Na 2O 16～24wt ％、Al 2O 31～2wt ％、K 2O0.5～3wt ％、MgO1～3wt ％、P 2O 51.0～5.0wt ％和ZrO 21.0～5.0wt ％。
[0007] 作为本发明的Na 2O-CaO-SiO 2乳浊玻璃的改进：Na 2O 和K 2O 分别以Na 2CO 3和K 2CO 3的形式引入。P 2O 5和ZrO 2的混合物作为氧化物乳浊剂。
[0008] 本发明还同时提供了一种Na 2O-CaO-SiO 2乳浊玻璃的制备方法，包括以下步骤：
[0009] 1)、配料：
[0010] Na 2O 由等摩尔量的Na 2CO 3进行替代，K 2O 由等摩尔量的K 2CO 3进行替代；
[0011] 即具体为：先按照SiO 260～70wt ％、CaO 6.0～10wt ％、Na 2O 16～24wt ％、Al 2O 31～2wt ％、K 2O 0.5～3wt ％、MgO1～3wt ％、P 2O 51.0～5.0wt ％和ZrO 21.0～5.0wt ％的重量比进行设定；然后Na 2O 由等摩尔量的Na 2CO 3进行替代，K 2O 由等摩尔量的K 2CO 3进行替代；
[0012] 2)、将步骤1)所得的配料充分混合均匀，然后置于炉中加热至1420～1470℃熔融并保温2.8～3.2h ，得到澄清均匀的玻璃液；
[0013] 3)、将步骤2)所得的玻璃液倒入模具中成型并使其自然缓慢冷却至室温，从而保证玻璃的充分分相和析晶，最终得到乳白的乳浊玻璃。
[0014] 所得的乳白的乳浊玻璃为块状或片状，颜均匀。
[0015] 本发明采用P2O5和ZrO2的混合物作为乳浊剂，并以常见的Na2O-CaO-SiO2体系玻璃来制备乳浊玻璃。通过调整两种乳浊剂在玻璃体系中的含量，以控制玻璃的分相和析晶，从而达到不同的乳浊效果。
[0016] 当乳浊剂中P2O5和ZrO2的含量分别为5wt％和0wt％时，得到乳白的玻璃，表面乳浊效果很好，但是表面光泽度不够；
[0017] 当乳浊剂中P2O5和ZrO2的含量分别为4wt％和1wt％时，得到乳白的玻璃，乳浊完全，玻璃完
全失透，同时玻璃的光泽度较好；
[0018] 当乳浊剂中P2O5和ZrO2的含量分别为2.5wt％和2.5wt％时，得到乳浊不完全的玻璃，颜为乳白，玻璃光泽度较好。
[0019] 在本发明中，Na2O和K2O分别以Na2CO3和K2CO3的形式引入；Na2O和K2O主要是起
到添加Na+和K+的作用，但是由于Na
2O和K
2
O在空气中不能稳定存在，所以利用Na
2
CO
3
和
K 2CO
3
在高温下分解可以产生Na
2
O和K
2
O的反应，同样可以起到添加Na+和K+的作用。
[0020] 将本发明所得的乳浊玻璃切割成所需形状，即可得到性能优异、外观精美的乳浊玻璃板。
[0021] 本发明具有如下优点：
[0022] 1、使用氧化物乳浊剂代替原来常用的氟化物乳浊剂，解决了氟化物对环境和人体的危害问题。
[0023] 2、以最常规的Na2O-CaO-SiO2体系玻璃来制备乳浊玻璃，成本较低，容易实现大规模生产。
[0024] 3、玻璃融熔后只要缓慢冷却就可以得到均一的乳白玻璃，无需后续的热处理，工艺简单，且便于加工成型。
[0025] 4、所得的乳浊玻璃表面平滑有光泽，无需后续抛光即可得到具有良好装饰效果的乳浊玻璃。
[0026] 综上所述，本发明的优势在于将P2O5和ZrO2同时加入作为乳浊剂，一方面是利用
P 2O
5
较好的乳浊性能提高玻璃的乳浊效果和优异的耐腐蚀性能，同时考虑到提高玻璃硬度
的问题，通过添加ZrO
2
来提高玻璃的表面硬度。
具体实施方式
[0027] 以下份均为重量份。
[0028] 实施例1、一种Na2O-CaO-SiO2乳浊玻璃的制备方法，包括以下步骤：
[0029] 1)、配料：
[0030] SiO264.0份、CaO 7.0份、Na2CO327.36份、Al2O32.0份、K2CO32.93份、MgO 3.0份、
P 2O
5
5份和ZrO
2
1份。
[0031] 即：Na2CO327.36份替代了Na2O16.0份，K2CO32.93份替代了K2O 2份。
[0032] 2)、将步骤1)的所有成分充分混合均匀，然后置于炉中加热至1450℃熔融并保温3h，得到澄清均匀的玻璃液；
[0033] 3)、将步骤2)所得的玻璃液倒入模具中成型并使其自然缓慢冷却至室温，最终得到均一的乳白的乳浊玻璃。
[0034] 实施例2、一种Na2O-CaO-SiO2乳浊玻璃的制备方法，包括以下步骤：
[0035] 1)、配料：
[0036] SiO269.0份、CaO 6.0份、Na2CO327.36份、Al2O31.0份、K2CO30.73份、MgO 1.5份、
P 2O
5
4份和ZrO
2
2份。
[0037] 即：Na2CO327.36份替代了Na2O16.0份，K2CO30.73份替代了K2O 0.5份。[0038] 2)、将步骤1)的所有成分充分混合均匀，然后置于炉中加热至1450℃熔融并保温3h，得到澄清均匀的玻璃液；
[0039] 3)、将步骤2)所得的玻璃液倒入模具中成型并使其自然缓慢冷却至室温，最终得到均一的乳白的乳浊玻璃。
[0040] 实施例3、一种Na2O-CaO-SiO2乳浊玻璃的制备方法，包括以下步骤：
[0041] 1)、配料：
[0042] SiO259.0份、CaO 8.0份、Na2CO334.20份、Al2O32份、K2CO32.93份，MgO 3.0份、
P 2O
5
1.0份和ZrO
2
5份。
[0043] 即：Na2CO334.20份替代了Na2O 20.0份，K2CO32.93份替代了2份。
[0044] 2)、将步骤1)的所有成分充分混合均匀，然后置于炉中加热至1450℃熔融并保温3h，得到澄清均匀的玻璃液；
[0045] 3)、将步骤2)所得的玻璃液倒入模具中成型并使其自然缓慢冷却至室温，最终得到均一的乳白的乳浊玻璃。
[0046] 表1各个实施例对应的性能
[0047]
[0048] 对比例1-1、将5wt％P2O5和1wt％ZrO2更改成7％的P2O5，其余完全同实施例1。[0049] 对比例1-2、将5wt％P2O5和1wt％ZrO2更改成7％的ZrO2，其余完全同实施例1。[0050] 对比例2-1、将4wt％P2O5和2wt％ZrO2更改成6％的P2O5，其余完全同实施例2。[0051] 对比例2-2、将4wt％P2O5和2wt％ZrO2更改成6％的ZrO2，其余完全同实施例2。[0052] 上述4个对比例所得乳浊玻璃的性能如表2所示：
[0053] 表2、各个对比例对应的性能
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