[发明专利]一种玻璃化学强化的催化剂、制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及化学催化剂组合物及其应用领域，尤其涉及一种玻璃化学强化催化剂。本发明还涉及上述催化剂的制备方法及其应用。

背景技术

玻璃的表面存在大量微裂纹，容易引起应力集中而导致玻璃破裂，严重影响了玻璃的抗张强度。为了提高玻璃的抗张强度，人们对强化工艺进行了大量的研究。化学强化包括高温化学强化和低温化学强化。低温化学强化由于成本低廉，在生产中得到广泛应用。它一般是指在厚度小于3mm的钠钙浮法玻璃表面喷涂或将其浸入硝酸钾等熔盐中一段时间，以增加玻璃的机械强度和热稳定性。

低温化学强化的原理是：将玻璃浸入或在其表面喷涂硝酸钾的熔盐，时间从几十分钟到几十个小时，玻璃中的Na+和熔盐中的K+离子，发生离子交换，由于K+离子的半径比Na+离子大，K+代替玻璃中的Na+离子，使表面“挤塞”膨胀，产生应力，使玻璃增强。

现有的玻璃化学强化工艺中，一般使用的强化组合物是在硝酸钾和/和亚硝酸钾的熔盐中加入0.5％的碳酸钾，或者加入0.02％的磷酸钾和0.2％的氧化铝，虽然能够提高玻璃的强度，但是强化工艺需要较长的时间，并且强化后的玻璃抗冲击能力较低；

因而需要提供一种能显著提高玻璃表面压应力和玻璃强度、同时可以延长玻璃使用寿命的催化剂以及利用这种催化剂增加玻璃强度的方法。

发明内容

本发明提供了一种能显著提高玻璃表面压应力和玻璃强度、同时可以延长玻璃使用寿命的催化剂。

本发明的另一目的是提供上述玻璃强化液的制备方法。

本发明的再一目的是提供上述催化剂在玻璃化学强化中的应用。

为实现上述发明目的，本发明的发明人经过大量的研究及创造性的劳动设计出了一种能显著提高玻璃表面压应力和玻璃强度、同时可以延长玻璃使用寿命的催化剂。所述的催化剂是由下述重量份的组分制备而成：

组分A：1～10    组分B：10～100      组分C30～100；

其中：组分A为氢氧化钾和/或氟化钾；

组分B为硅酸钾和/或磷酸钾盐类；

组分C为磷酸钾盐类、高锰酸钾、硫酸钾、铬酸钾和锑酸钾中的一种或几种。

优选地，所述的催化剂是由下述重量份的组分制备而成：

组分A：2-5，组分B：20-50，组分C：50-80。

所述催化剂还包括下述重量份的组分：碳酸钾10～50。

所述的磷酸钾盐类为磷酸钾、焦磷酸钾和磷酸钾的水合物。

一种玻璃强化液的制备方法，包括以下步骤：

步骤a将组分B加入熔盐中加热熔解形成第一熔盐混合物；

步骤b将组分C加入第一熔盐混合物中加热熔解形成第二熔盐混合物；

步骤c将组分A加入第二熔盐混合物中加热熔融，再静置。

所述的玻璃强化液的另一制备方法，包括以下步骤：

步骤a将组分B加入熔盐中加热熔解形成第一熔盐混合物；

步骤b将碳酸钾和组分C加入形成第一熔盐混合物中加热熔解形成第二熔盐混合物；

步骤c将组分A加入第二熔盐混合物中加热溶解，再静置，得玻璃强化液。

所述步骤a中的熔盐为硝酸钾和/或亚硝酸钾。

所述步骤a中的熔盐为硝酸钾和/或亚硝酸钾；所述的熔盐还包括氯化钾和/或硫酸钾。催化剂与熔盐的重量份比为：1-2∶98-99；氯化钾和/或硫酸钾为熔盐重量的0-20％。

所述步骤a中加热熔解时间为1～5小时；所述步骤b中加热熔解时间为0.5～8小时；所述步骤c中静置时间为2～10小时。

所述的催化剂在玻璃化学强化中的应用方法，其方法是将待强化玻璃在温度为380～450℃条件下浸泡在玻璃强化液中1～20小时，取出，清洗至玻璃表面无残留物，干燥即可。所述的玻璃优选为钠钙浮法玻璃。在连续使用1～5天周期内不断补充上述组分A重量份1～3和/或组分B重量份10～50。