[发明专利]一种实验室用高强度耐高温玻璃及其制备方法

说明书

本发明公开了一种实验室用高强度耐高温玻璃及其制备方法，属于无机材料领域。本发明研制的玻璃采用二硅酸锂作为玻璃基体，并添加有表面包覆有纳米稀土氧化物的硅微晶颗粒，惰性硅化合物，助熔剂和成核剂；在制备产品时候，先准备原料，再采用液相沉淀在硅微晶表面包覆纳米稀土氧化物，最终经高温烧制，制得实验室用高强度耐高温玻璃。本发明所得产品具有良好的力学性能和耐高温性能。

技术领域

本发明涉及无机材料领域，具体是一种实验室用高强度耐高温玻璃及其制备方法。

背景技术

在一般的实验室，玻璃作为台面等，在美观性、实用性和便于维护打理等方面占据绝对优势；由于实验室实验条件复杂，在实验过程中，经常会发生异物直接撞击玻璃，还会出现各种加热后的器皿直接接触冷却的玻璃，而处于安全性及防护型的需求，对实验室所用的玻璃，尤其是台面玻璃的强度和耐高温性能提出了较高的要求。

物理钢化是将玻璃加热至软化温度后，迅速冷却，玻璃表面是最先接触冷风空气收缩并固化。冷却后的玻璃表层体积大于加热前的表层体积，而玻璃内部是通过玻璃表面进行热传导，冷却速率较慢，键长可恢复到原来的状态，玻璃内部的体积与原来相同，导致玻璃表面具有一定的压缩应力。由于依靠热胀冷缩原理来获得“体积差”产生应力，所以物理钢化的玻璃表面压缩应力较低，压缩应力深度较浅，单位厚度玻璃强度小，需要一定的厚度才能满足台面强度的要求；且玻璃网格结构低内部张应力的容许程度低，当张应力过大时，在受到撞击时，容易发生分叉破裂，碎片小且飞溅远，安全隐患大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实验室用高强度耐高温玻璃及其制备方法，以解决现有技术中玻璃台面的强度和耐高温性能不足的缺陷。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种实验室用高强度耐高温玻璃，所述玻璃中分散有硅微晶；所述硅微晶的添加量不超过玻璃基体质量的20％。

本发明技术方案通过在玻璃体系中添加硅微晶颗粒，硅微晶的存在，一方面，作为玻璃相中的微晶颗粒增强相，对玻璃整体的耐冲击性能的提升起到贡献；另一方面，硅微晶颗粒与玻璃基体之间会形成晶界，即晶体与晶体之间会存在微小的间隙，该晶界的存在，可以起到良好的缓冲效果，不仅可缓冲高温对玻璃晶体内部的热冲击，同时可缓冲瞬间应力的冲击，使产品的强度和耐高温性能同时得到提升。

进一步的，所述玻璃中分散的硅微晶颗粒的平均粒径为0.01～50μm；平均比表面积为0.5～20m²/g。

本发明技术方案通过采用特殊粒径和比表面积的硅微晶颗粒，该尺寸级别的硅微晶颗粒表面活性较高，在玻璃相中分散时，与玻璃相之间的相互作用力更强，从而有利于提升熔融体系的粘合性能，使产品内应力增大，力学性能得到提升。

进一步的，所述硅微晶颗平均粒径为1～500nm；所述硅微晶颗粒表面包覆有纳米稀土氧化物。

本发明技术方案进一步的通过在硅微晶颗粒表面包覆纳米稀土氧化物，是因为硅微晶颗粒在与玻璃基体高温熔融烧结时，部分硅微晶或硅微晶的部分表面容易与玻璃基体形成整体，从而使两者之间的晶界消失，而纳米稀土氧化物的加入，可起到良好的阻隔效果，尤其是在界面处，与稀土氧化物直接接触的玻璃基体，会因为稀土氧化物的存在而使玻璃的结构基团连接程度下降，从而引起界面处的玻璃基体难以和硅微晶形成完整整体，保持了良好的晶界；再者，稀土氧化物的加入，可使硅微晶颗粒“侵入”玻璃基体内部。

进一步的，所述硅微晶颗粒表面包覆的纳米稀土氧化物平均厚度为1～50nm；所述稀土氧化物为氧化镧、氧化铈、氧化钇、氧化镨中的任意一种。

进一步的，所述玻璃中包括玻璃基体总质量1～10％的惰性硅化合物；所述惰性硅化合物为碳化硅和/或氮化硅。