硼硅酸盐玻璃及其制备方法
文献发布时间:2023-06-19 09:47:53
技术领域
本发明涉及玻璃生产领域,特别涉及一种硼硅酸盐玻璃及其制备方法。
背景技术
中性硼硅酸盐玻璃,具有优异的化学稳定性和热稳定性,被广泛应用在药品包装领域。表征中性硼硅酸盐玻璃可加工性的一个重要参数是玻璃粘度为10 4dpa·s时的工作点温度(Tw)。工作点温度应尽可能地低,降低工作点温度就可以使玻璃熔化温度降低,从而大大降低生产成本。
现有技术中为提高中性硼硅酸盐玻璃的稳定性,通过一定的技术手段,比如提高硅铝含量、或降低碱性氧化物含量、或加入可以提高化学稳定性的元素组分,在提高化学稳定性的同时,也提高了玻璃的熔化温度,导致中性硼硅酸盐玻璃的后续加工性能降低。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种硼硅酸盐玻璃,旨在提高硼硅酸盐玻璃的化学稳定性的同时,硼硅酸盐玻璃的熔化温度仍然较低,硼硅酸盐玻璃的后续加工性能好。
为实现上述目的,本发明提出的硼硅酸盐玻璃,以氧化物为基准,按照质量百分比计,包括以下组分:
其中,75 且,14.7<(0.2SiO 优选地,所述硼硅酸盐玻璃以氧化物为基准,按照质量百分比计,包括以下组分:
其中,75 且,14.7<(0.2SiO 优选地,所述硼硅酸盐玻璃以氧化物为基准,按照质量百分比计,包括以下组分:
其中,75 且,14.7<(0.2SiO 优选地,所述硼硅酸盐玻璃的膨胀系数在4.9×10 优选地,所述硼硅酸盐玻璃的化学稳定性测试结果为98℃颗粒耐水性一级、121℃颗粒耐水性一级、耐酸性一级、耐碱性二级。 优选地,所述硼硅酸盐玻璃的粘度为10 本发明还提出一种硼硅酸盐玻璃的制备方法,包括称取原料并混合、熔融、澄清、成型、冷却等步骤,所述原料以氧化物为基准,按照质量百分比计,包括以下组分:
其中,75 且,14.7<(0.2SiO 优选地,所述原料以氧化物为基准,按照质量百分比计,包括以下组分:
其中,75 且,14.7<(0.2SiO 优选地,所述原料以氧化物为基准,按照质量百分比计,包括以下组分:
其中,75 且,14.7<(0.2SiO 本发明技术方案通过设计调整硼硅酸盐玻璃的组分,使75 具体实施方式 下面将结合本发明的实施例,来说明本发明的技术方案及达到的技术效果。以下实施例和对比例中,如无特别说明,所用的各材料均可通过商购获得,如无特别说明,所用的方法为本领域的常规方法。 本发明的一方面,提出一种硼硅酸盐玻璃。 本发明的硼硅酸盐玻璃,以氧化物为基准,按照质量百分比计,包括以下组分:
其中,75 且,14.7<(0.2SiO SiO Al B Na K CaO可以使玻璃的高温粘度下降。如果CaO含量过少,则高温粘度下降不明显。如果CaO含量过多,则使玻璃的料性变短、脆性增加。CaO的含量为0.5~1%。 BaO由于Ba Fe TiO CeO 为提高玻璃的化学稳定性,同时具有合适的熔化温度,需满足75<SiO 为了进一步提高玻璃化学稳定性,尤其是耐酸性、耐水解性,优选的7.9<Na2O+K2O<8.5。如果钠钾合量小于7.9%,则玻璃的耐酸性较差。如果钠钾合量大于8.5,则玻璃的耐水解性较差。 为了降低玻璃熔化温度,优选地6 综合以上各元素含量对玻璃性能的影响情况,为使硼硅酸盐玻璃的性能符合药用玻璃的要求,同时玻璃粘度10 4dpa·s时的工作点温度(Tw)低于1170℃,优选地14.7<(0.2SiO 优选地,所述B 再优选地,所述Na 另外,作为澄清剂,采用外加法,澄清剂的合计占配合料总量的0.05~0.1%之间。综合玻璃生产工艺及后续加工工艺,优选的使用NaCl作为本发明的澄清剂。 在本发明中,所述硼硅酸盐玻璃的膨胀系数在4.9×10 本发明的另一方面,还提出一种硼硅酸盐玻璃的制备方法。 本发明的硼硅酸盐玻璃的制备方法包括称取原料并混合、熔融、澄清、成型、冷却等步骤,所述原料以氧化物为基准,按照质量百分比计,包括以下组分:
其中,75 且,14.7<(0.2SiO 优选地,所述B 再优选地,所述Na 原料中各组分选择的理由,参见前述内容,在此不再赘述。 本发明中的原料均为已知的玻璃生产的化工原料或矿物原料。将玻璃原材料混合均匀,得到玻璃配合料。将该玻璃配合料连续投入到1570~1680℃的熔融窑中,进行熔融、澄清、成型、冷却等步骤,得到硼硅酸盐玻璃。由于涉及的熔化、澄清、均化、成型均为玻璃技术领域的常规工序,在此不再展开赘述。其中,为了获得管状的硼硅酸盐玻璃,所述成型可以采用丹纳法或维洛法。 以下将通过实施例和对比例对本发明进行详细描述。以下实施例和对比例中,如无特别说明,所用的各材料均可通过商购获得,如无特别说明,所用的方法为本领域的常规方法。 在本发明中,硼硅酸盐玻璃的热膨胀系数根据ASTM E228-1985《用透明石英膨胀仪测定固体材料线性热膨胀的试验方法》测定得到。 在本发明中,硼硅酸盐玻璃的98℃耐水性根据YBB00362004-2015《玻璃颗粒在98℃耐水性测定法和分级》测定得到。根据该标准,当测试结果≤0.10g/ml时,测试玻璃的98℃耐水性为一级。 在本发明中,硼硅酸盐玻璃的121℃耐水性根据YBB00252003-2015《玻璃颗粒在121℃耐水性测定法和分级》测定得到。根据该标准,当测试结果≤0.10g/ml时,测试玻璃的121℃耐水性为一级。 在本发明中,硼硅酸盐玻璃的耐酸性根据YBB00342004-2015《玻璃耐沸腾盐酸浸蚀性测定法》测定得到。根据该标准,当测试结果≤0.70mg/dm2时,测试玻璃的耐酸性为一级。 在本发明中,硼硅酸盐玻璃的耐碱性根据YBB00352004-2015《玻璃耐沸腾混合碱水溶液浸蚀性测定法》测定得到。根据该标准,当测试结果>75~≤175mg/dm2时,测试玻璃的耐碱性为二级。 在本发明中,通过ASTM C965使用旋转高温粘度计测试玻璃高温粘度曲线,其中粘度为10 4dpa·s对应的温度为工作点温度(Tw)。 根据设计玻璃组分,计算所需玻璃原材料,澄清剂采用NaCl,添加量为配合料总量的0.07%。将玻璃原材料混合均匀后倒入铂铑坩埚中,在1620℃熔化温度下,保温熔融7小时,得到玻璃液。将玻璃液浇注到不锈钢模具中成型,再在600℃下保温退火1小时,然后随炉冷却。随后对玻璃样品进行切割,抛光,按照上述要求对玻璃性能进行测试,结果如表1、2、3、4、5。 表1
表2
表3
表4
表5
通过表5中的对比例和表1~5中实施例相比较可知: 对比例1中SiO2+Al2O3=75.93、Na2O+K2O=7.35、Na2O/K2O=7.17(0.2SiO2+0.8Al2O3+0.5B2O3-0.9Na2O-1.5K2O)=17.66,Na2O+K2O、Na2O/K2O和(0.2SiO2+0.8Al2O3+0.5B2O3-0.9Na2O-1.5K2O)超出本发明要求。对比例1的耐酸性测试结果是1.38mg/dm 对比例2中SiO2+Al2O3=76.6、Na2O+K2O=8.1、Na2O/K2O=2.45、(0.2SiO2+0.8Al2O3+0.5B2O3-0.9Na2O-1.5K2O)=17.03,Na2O/K2O和(0.2SiO2+0.8Al2O3+0.5B2O3-0.9Na2O-1.5K2O)超出本发明要求。对比例2的工作点温度是1199℃,熔化温度较高。 对比例3中SiO2+Al2O3=74.93、Na2O+K2O=8.6、Na2O/K2O=2.66、(0.2SiO2+0.8Al2O3+0.5B2O3-0.9Na2O-1.5K2O)=16.09,SiO2+Al2O3、Na2O+K2O和Na2O/K2O都超出本发明要求。对比例3的98℃耐水性测试结果为0.12g/ml,不符合耐水性一级的要求;121℃耐水性测试结果为0.132g/ml,不符合耐水性一级的要求;工作点温度是1197℃,熔化温度较高。 对比例4中SiO2+Al2O3=76.7、Na2O+K2O=7.6、Na2O/K2O=3.75、和(0.2SiO2+0.8Al2O3+0.5B2O3-0.9Na2O-1.5K2O)=17.85,SiO2+Al2O3、Na2O+K2O、Na2O/K2O和和(0.2SiO2+0.8Al2O3+0.5B2O3-0.9Na2O-1.5K2O)都超出本发明要求。对比例3的耐酸性测试结果是0.81mg/dm 对比例5中SiO2+Al2O3=75.82、Na2O+K2O=8.1、Na2O/K2O=6.36、和(0.2SiO2+0.8Al2O3+0.5B2O3-0.9Na2O-1.5K2O)=16.11,都符合本发明要求,但配方中加入了1.2%的ZrO 实施例1~38,玻璃组分都在本发明要求之内,玻璃膨胀系数在4.9×10 以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合,这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容,均属于本发明的保护范围。
- 制备铝硼硅酸盐玻璃用组合物、铝硼硅酸盐玻璃及其制备方法和应用
- 一种无碱铝硼硅酸盐玻璃及其制备方法