[发明专利]一种具有高化学稳定性和高介电常数的钾钠磷酸盐玻璃

说明书

技术领域

本发明属于玻璃材料技术领域，涉及一种化学稳定性好的具有高介电常数的电介质玻璃材料，具体涉及一种具有高化学稳定性和高介电常数的钾钠磷酸盐玻璃。

背景技术

磷酸盐玻璃因其其结构单元[PO₄]存在结构不对称中心，一般化学稳定性较差;但其具有较低熔点,易于生产制作。K₂O、Na₂O等碱金属氧化物也可降低玻璃的熔化温度，但同样也会使玻璃的化学稳定性下降。理论上，通过K₂O、Na₂O同时混用，发生混合碱效应可提高玻璃的化学稳定性。此外，要使磷酸钾钠玻璃具有实用性，还可在磷酸盐体系添加合适氧化物，以提高其化学稳定性。如过渡金属氧化物有提高磷酸盐玻璃的可能性。

为实现电容器的小型化及高能存贮需要， 需要高介电常数的电介质材料。此外，电子元器件在工作过程中会产生热量。因此，高温下具有高介电常数的材料有实际应用价值。玻璃及玻璃陶瓷是高温条件下工作的电容器的重要可选材料之一。传统地，钛酸钡电介质材料由于相变温度限制，使用温度不超过125度；而钛酸铅材料具有高的相变温度（490度），但含铅材料不符合环保要求和发展趋势。研究表明，铌酸钾钠具有好的介电性能，因此，在磷酸钾钠玻璃中添加五氧化二铌，以获得高化学稳定性的高温介电材料的研究是很有必要的。此外, 磷酸钾钠玻璃中添加五氧化二铌也为玻璃中析出含钾和/或钠铌酸盐或铌磷酸盐晶体，以提高材料介电性能创造条件。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供一种具有高化学稳定性和高介电常数的钾钠磷酸盐玻璃，通过少量原料组分及合理配比，即可制备得到同时具备高介电常数和化学稳定性的电介质玻璃材料。

本发明技术方案如下：

一种具有高化学稳定性和高介电常数的钾钠磷酸盐玻璃，其摩尔百分含量组成为：

Na₂O10-25 % ,

K₂O 10-25 % ,

Nb₂O₅20-40 % ，

P₂O₅30-50 % 。

优选的，上述具有高化学稳定性和高介电常数的钾钠磷酸盐玻璃，其摩尔百分含量组成为：

Na₂O10- 20 % ,

K₂O 10 - 20% ,

Nb₂O₅ 25-35%，

P₂O₅30- 40% 。

所述的，Nb₂O₅ 摩尔百分含量优选25%。

所述的，Na₂O 与 K₂O摩尔比优选1:1-1:2。

最优的，所述的具有高化学稳定性和高介电常数的钾钠磷酸盐玻璃，其摩尔百分含量组成为： Na₂O 18% ， K₂O 18 % ， Nb₂O₅ 25% ， P₂O₅ 39% 。

本发明具有高化学稳定性和高介电常数的钾钠磷酸盐玻璃，原料组成为碳酸钠 (Na2CO3)、碳酸钾 (K2CO3)、五氧化二铌 (Nb2O5)和磷酸二氢铵（ NH4H2PO4），其摩尔比依次为10-25 ：10-25 ：20-40 ：30-50。

本发明具有高化学稳定性和高介电常数的钾钠磷酸盐玻璃，制备过程中，退火冷却后的玻璃再经过热处理，热处理条件为：温度670-865 ℃， 时间 2-10h。通过热处理玻璃样品中会析出铌酸钾钠，或钾、钠的铌磷酸盐晶体，介电性能提高；

所述的制备过程中，熔化温度1300℃、时间1 h,，退火温度 500℃、时间2h。