各種玻璃的制備方法

各種玻璃的制備方法摘要：玻璃的制備工藝多種多樣，而用溶膠-凝膠法制備玻璃是近年來(lái)興起的新工藝，本文簡(jiǎn)單介紹了利用溶膠-凝膠法制備微晶玻璃、水玻璃的狀況。關(guān)鍵詞：溶膠凝膠；微晶玻璃；水玻璃；新型；0前言玻璃是一種經(jīng)過(guò)高溫熔融得到的非晶態(tài)固體材料，具無(wú)規(guī)則結(jié)構(gòu)的非晶態(tài)無(wú)機(jī)物，原子排列近似液體，近程有序，形狀又象固體那樣保持一定的形狀。通常可按照生產(chǎn)工藝、成分和性能進(jìn)行分類，具有各向同性、亞穩(wěn)性、無(wú)固定熔點(diǎn)、可逆漸變性和連續(xù)性的特性。玻璃的制備方法多種多樣，根據(jù)不同的方法可分別從固態(tài)、氣態(tài)、液態(tài)進(jìn)行制備1］。氣態(tài)：氣體輝光放電法、電解沉積法、濺射法、化學(xué)氣相沉積法、物理氣相沉積法；液態(tài)：急冷法(熔融冷卻法)；固態(tài)：粉末冶金法。這些方法都是較為傳統(tǒng)的制備方法。隨著制備技術(shù)的不斷研究和發(fā)展，一些新的制備技術(shù)不斷被應(yīng)用于制備玻璃。如：輻照法、懸浮熔煉技術(shù)、溶膠-凝膠法、落管技術(shù)、粒子注入法、沖擊波法、低熔點(diǎn)氧化物包裹法等。其中急冷法又可以細(xì)化出幾種：噴槍法、錘砧法、離心法、壓延法、單輥法、熔體沾出法和融滴法。溶膠-凝膠合成法是在20世紀(jì)60年代中期作為制備玻璃、陶瓷材料的一種工藝發(fā)展起來(lái)的、在低溫或溫和條件下合成無(wú)機(jī)化合物和無(wú)機(jī)材料的重要方法。溶膠是指微粒尺寸介于1-100nm之間的固體質(zhì)點(diǎn)分散于介質(zhì)中所形成的多相體系；凝膠則是溶膠通過(guò)凝膠化作用(gelation)轉(zhuǎn)變而成的、含有亞微米孔和聚合鏈的相互連接的堅(jiān)實(shí)的網(wǎng)絡(luò)，是一種無(wú)流動(dòng)性的半剛性(semi-rigid)的固相體系。1特點(diǎn)溶膠-凝膠法的優(yōu)點(diǎn)：①通過(guò)溶液混合，易獲得需要的均相多組分體系；②可大幅降低制備溫度，在較溫和的條件下合成出陶瓷、玻璃、納米復(fù)合材料等功能材料；③可制備高純或超純物質(zhì)，且可避免在高溫下對(duì)反應(yīng)容器的污染等問(wèn)題；④溶膠或凝膠的流變性質(zhì)有利于某種技術(shù)如噴射、旋涂、浸拉、浸漬等的實(shí)現(xiàn)。該制備方法存在的不足：①原料金屬醇鹽)價(jià)格昂貴，醇的回收使技術(shù)和設(shè)備投資增加，且有機(jī)物危害健康，工業(yè)化生產(chǎn)有一定難度；②整個(gè)溶膠-凝膠過(guò)程通常需幾天或幾周的時(shí)間，時(shí)間較長(zhǎng)；③凝膠中存在大量微孔，干燥過(guò)程中會(huì)逸出許多氣體和有機(jī)物，干燥收縮大。2微晶玻璃的制備［2］溶膠-凝膠法制備玻璃和制備薄膜、超細(xì)粉體的部分原理與技術(shù)相同或相似。即先由金屬與醇類反應(yīng)，醇氧化物分子中的有機(jī)基團(tuán)與金屬離子通過(guò)氧原子鍵合得到金屬的醇氧化物［3］。醇氧化物一方面可溶于相似的醇溶劑中，另一方面當(dāng)加入水時(shí)，醇氧化物與水作用形成X-OH基團(tuán)和醇，最終形成X(OR)n中間物，通過(guò)中間物的水解，則可以制得均勻的X(OH)n

溶膠懸浮體，調(diào)節(jié)溶膠的酸度或堿度可引起兩個(gè)X-OH鍵間的脫水反應(yīng)，進(jìn)而形成凝膠，經(jīng)過(guò)干燥、煅燒后即得玻璃。有時(shí)采用水做溶劑，會(huì)由于溶劑的表面張力，在干燥的過(guò)程中收縮而產(chǎn)生龜裂、甚至破碎。因此，人們逐漸采用有機(jī)溶劑來(lái)代替水來(lái)降低表面張力。采用溶膠-凝膠法制備塊（棒）狀玻璃、玻璃纖維流程如下:Si(OC2H5)4室溫加入C2Si(OC2H5)4室溫加入C2H5OHaH2O、HCl80C放置一黏稠溶液一室溫抽絲一凝膠纖維一400?800C加熱一SiO2纖維3原位析晶法由于具有在分子水平上均勻混合的特點(diǎn)，原位析晶法將凝膠直接進(jìn)行析晶熱處理，而不一定必須轉(zhuǎn)變成玻璃后再析晶，這樣很容易得到熱力學(xué)穩(wěn)定態(tài)的結(jié)晶相，這是這種方法的主要特點(diǎn)。這也同時(shí)克服了以往功能晶相含量低的缺陷。粉末燒結(jié)法可以解決功能相含量高而不易得到塊狀材料的問(wèn)題。鐵電復(fù)相微晶玻璃、鐵磁復(fù)相微晶玻璃、氧化物半導(dǎo)體復(fù)相微晶玻璃等都可用該方法制備。然而它對(duì)玻璃相的組成和性能要求較苛刻，不易選擇適合與功能相匹配的玻璃組成。4通過(guò)外界擴(kuò)散引入反應(yīng)析晶法利用凝膠結(jié)構(gòu)的多孔性，將外界組分在一定條件下引入孔內(nèi)與凝膠中活性組元反應(yīng)，形成金屬或化合物納米晶或微米晶-玻璃復(fù)相結(jié)構(gòu)。金屬單質(zhì)-玻璃、化合物半導(dǎo)體-玻璃等復(fù)相微晶玻璃都是用這種方法獲得的。用該法將PZT微晶玻璃在硫化氫氣體中處理得到鐵電-硫化鉛半導(dǎo)體納米晶復(fù)相材料具有異常高的介電常數(shù)。5液相包覆法該方法是將制備好的功能相微粉用可形成玻璃相的先體溶膠進(jìn)行包覆，然后進(jìn)行陶瓷工藝的制備過(guò)程，從而獲得復(fù)相微晶玻璃結(jié)構(gòu)。這種方法克服了傳統(tǒng)的玻璃粉和陶瓷粉機(jī)械混合法的缺陷，在原位析晶法不易得到純凈晶相時(shí)，仍有一定的優(yōu)勢(shì)。其缺點(diǎn)是制備陶瓷微粉，尤其是納米微粉較困難。利用廢線路板制備水玻璃的方法該水玻璃的制備方法，涉及利用廢棄線路板制備水玻璃的方法，制備方法能耗低，操作簡(jiǎn)便，具體為：a.廢線路板中非金屬材料粉末2份、堿1.4?2份和水76?86份反應(yīng)得到懸浮溶液；所述堿為氫氧化鈉或氫氧化鉀；b.步驟a制得的懸浮溶液放入加壓反應(yīng)釜內(nèi)，通水蒸汽加熱到160?175C，壓力控制在0.6?0.8MPa，反應(yīng)8?12h后冷卻至常溫；c.步驟b制得的反應(yīng)液過(guò)濾掉不溶物后，濃縮即得水玻璃。本發(fā)明方法有效的將廢線路板非金屬材料中環(huán)氧樹(shù)脂與玻璃纖維分離開(kāi)來(lái)，玻璃纖維用于制作水玻璃，為廢線路板的再資源化提供了新的解決途徑，減少固體廢物的丟棄量，達(dá)到保護(hù)環(huán)境的目的。由硅膠常壓制備液體水玻璃的方法一種由硅膠常壓制備液體水玻璃的方法屬于無(wú)機(jī)化學(xué)工業(yè)中的硅酸鈉生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種由硅膠常壓制備液體水玻璃的方法，本發(fā)明所述的方法為：a.X業(yè)液體燒堿加入反應(yīng)罐，加熱，攪拌；b.待液體燒堿溫度升至70°C-80°C時(shí)，均衡加入濕硅膠；c.繼續(xù)加熱，將溫度保持在76C-112C，液體燒堿與濕硅膠發(fā)生反應(yīng)；d.反應(yīng)至硅膠全部溶解后，得半透明狀液態(tài)物質(zhì)，將液態(tài)物質(zhì)濃縮、冷卻即得成品。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，能耗低，成本低，更具意義的是它開(kāi)辟了一條非常好的磷肥廠副產(chǎn)物廢渣硅膠的利用途徑。懸浮法合成水玻璃改性酚醛樹(shù)脂的方法該發(fā)涉及一種懸浮法合成水玻璃改性酚醛樹(shù)脂復(fù)合材料的方法。其特征在于，它包括如下步驟：1）原料的選?。焊髟系闹亓糠菖浔仁牵核?0-250,苯酚90-160,甲醛溶液60-120，六次甲基四胺15-35，阿拉伯樹(shù)膠粉3-10，氫氧化鋁粉末2-8，水玻璃1-150；2）取水總重量0-60%的水與苯酚、甲醛溶液加入到攪拌著的反應(yīng)容器中，加入酸溶液調(diào)節(jié)pH值至2-5；3）向反應(yīng)容器內(nèi)加入部分阿拉伯樹(shù)膠粉和部分六次甲基四胺，隨后加入水玻璃，將剩余的阿拉伯樹(shù)膠粉、氫氧化鋁粉末和經(jīng)步驟2）后水的余量的50%水混合均勻，加入反應(yīng)容器中；將剩余的六次甲基四胺溶解于剩余水中并加入到反應(yīng)容器內(nèi)；4）洗滌、過(guò)濾、干燥，即得到水玻璃改性酚醛樹(shù)脂。該方法合成的產(chǎn)品具有高分子量、高耐熱性和高溫穩(wěn)定性。煤矸石制取水玻璃的方法該發(fā)涉及一種煤砰石制取水玻璃的方法，為解決現(xiàn)有煤砰石的資源化利用問(wèn)題，為社會(huì)提供有用的水玻璃產(chǎn)品，其是先將煤砰石投入沸騰爐中燒結(jié)，再將所得70-130重量份的煤砰石粉與200-300重量份的鹽酸在搪瓷釜中進(jìn)行酸浸，所得產(chǎn)物液渣分離后制得氯化鋁母液和固體渣，所得固體渣100重量份中加入40-60重量份的10-12%的液體燒堿和40-60重量份的水，攪拌下在80-105C反應(yīng)0.5-1小時(shí)，所得產(chǎn)物用板框過(guò)濾機(jī)過(guò)濾除渣后制得。煤砰石粉的細(xì)度為60-80目，鹽酸的濃度為25-36%，燒結(jié)溫度為750±50C。煤砰石為石炭二疊紀(jì)煤砰石。其具有簡(jiǎn)便易行，原料利用率高，工藝成本低，可操作性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。鑄造用水玻璃化學(xué)改性劑及其制備方法和用途本發(fā)明提供了一種鑄造用水玻璃化學(xué)改性劑和制備方法，其組成物中包含水玻璃相對(duì)質(zhì)量的0.1%-1%羧甲基纖維素鈉、0.1%-1%聚乙烯烷基醇醚、0.1%-1%聚丙烯酰胺、0.1%-1%糊精。在此基礎(chǔ)上，還可另外包含1%-8%磷酸氫二鉀、0.1%-1%十二烷基硫酸鈉（或烷基磺酸鈉）及1%-6%納米蒙脫土。制備方法是：將有機(jī)組成物溶于水中，加熱攪拌，冷卻得到有機(jī)復(fù)合改性劑；將有機(jī)復(fù)合改性劑，按一定質(zhì)量比加入水玻璃中，加熱攪拌，冷卻獲硅渣制備水玻璃及偏硅酸鈉的方法一種硅渣制備水玻璃及偏硅酸鈉的方法，以硅渣為原料與氫氧化鈉在100C左右溫度下反應(yīng)，加入溶劑生成水玻璃，經(jīng)過(guò)過(guò)濾、濃縮得到成品水玻璃和偏硅酸鈉。本發(fā)明的技術(shù)效果是：充分利用氧氯化鋯生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢棄物制成常用的化工產(chǎn)品，工藝過(guò)程易控制，能耗低，實(shí)用性強(qiáng)，解決化工廢物的排放，變廢為寶，有利于環(huán)保。參考文獻(xiàn)：非晶材料制備技術(shù)/view/375b27d184254b35eefd3450.html趙鵬，張瑩，姚熹.溶膠-凝膠法制備新型復(fù)相微晶玻璃.玻璃與搪瓷.1999,27(1);31-36溶膠凝膠HYPERLINK"/view/bb89b12c7375