[發(fā)明專利]玻璃表面水化改性技術

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310000925.1
• 申請日: 2013-01-05
• 公開（公告）號: CN103910497A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發(fā)明（設計）人: 王世忠
• 申請（專利權）人: 王世忠
• 主分類號: C03C23/00
• 分類號: C03C23/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明屬于玻璃深加工領域中玻璃表面處理改性以提高其光學性能、機械性能和化學穩(wěn)定性的技術。

背景技術

玻璃在建筑門窗、運輸車輛和側窗、日用生活玻璃瓶罐器皿等領域得到廣泛應用。為了滿足滿足不同應用領域的要求，近百年來已發(fā)展了多種處理技術來進一步提高它的機械性能、光學性能、化學穩(wěn)定性和美化裝飾性能。例如，玻璃鋼化增強技術、玻璃表面鍍膜技術、玻璃表面裝飾技術等，使玻璃的應用領域日益擴大，形成了玻璃深加工行業(yè)。

迄今，國內(nèi)外已公開的有關玻璃表面改性技術專利有幾萬件之多，可以歸納為玻璃的機械處理(研磨與拋光)、化學處理(高溫脫堿、防霉、表面蝕刻和氫氟酸處理增強)、物理鋼化增強(熱鋼化)、化學鋼化增強(離子交換)、表面鍍膜(真空鍍膜、CVD鍍膜、熱噴涂等)、表面裝飾(施釉、表面著色等)和離子注入等技術。至今，尚未看到玻璃表面水化改性技術的專利和文獻。例如，《玻璃表面處理技術》(王承遇等編著，化學工業(yè)出社)，一書系統(tǒng)地介紹了玻璃表面處理方面國內(nèi)外各種專利和非專利技術，從中沒有看到有關玻璃表面水化改性技術的闡述。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是：提供一種簡單的、用去離子水處理普通平板玻璃(鈉鈣硅酸鹽玻璃)、使其表面改性的技術，以提高玻璃的透光度、增加玻璃的機械強度和提高抗風化性能。

實現(xiàn)發(fā)明的技術方案：普通平板玻璃(浮法玻璃、壓延玻璃等)放入高壓釜的去離子水中，進行高溫、高壓水化處理。普通硅酸鹽玻璃在高溫水作用下產(chǎn)生如下反應：

硅酸鹽玻璃表面層中的一價離子(Na⁺、K⁺)和二價離子(Ca⁺⁺、Mg⁺⁺)，在擴散作用下轉移到水中，同時玻璃表面水化成硅凝膠(硅烷醇基)。

然后，玻璃在常壓或真空環(huán)境下脫水、燒結，溫度為200℃～650℃。

普通平板玻璃外表面形成SiO₂玻璃層，由于在水化過程中擴散作用的結果，從表面向玻璃部內(nèi)部，在化學組成(Na⁺、K⁺、Ca⁺⁺、Mg⁺⁺的濃度)和結構上逐漸變化，即通過上述玻璃水化-脫水燒結處理過程，在玻璃上形成化學組成和結構漸變的改性表面層。

玻璃表面水化改性處理溫度可以是120℃～350℃，一般為120℃～200℃。壓力可以是0.2～30MPa，一般為1MPa～2MPa。提高玻璃表面水化改性處理溫度和壓力可以提高玻璃表面水化速度和增加玻璃表面水化層深度。為了進一步提高玻璃表面水化速度和防止硅烷醇基溶解，可在去離子水中加入少量促進劑和穩(wěn)定劑，例如鹽酸、甲酸等，加入量為0.001％～0.1％(摩爾比)。

本發(fā)明的有益效果是：

(1)提高玻璃的透光度

玻璃表面水化改性形成的SiO₂表面層的折射率為1.452，普通平板(硅酸鹽)玻璃的折射率是1.520(非錫面)～1.526(錫面)。

根據(jù)光學理論玻璃反射率和折射率的計算關系，計算出玻璃表面水化改性形成的SiO₂表面層的反射率為(R_g)0.02585682。而浮法玻璃的反射率(R₀)為0.042586(非錫面)～0.044150(錫面)。而且，玻璃表面水化改性表面層的折射率為梯度漸變狀態(tài)，光反射率進一步降低。因此，硅酸鹽玻璃表面水化改性后，其透光度(T)可提高3.0％以上。

(2)提高玻璃的實際強度

大量的研究已充分證明：玻璃的實際強度(～50MPa)遠遠低于其理論強度(～10000MPa)，根本原因是玻璃表面存在著大量微裂紋。玻璃是脆性材料，斷裂韌性很小，裂紋尖端應力集中效應使玻璃在低應力下破壞。當玻璃表面水化改性層深度到達15μ以上時，可以消除玻璃表面的微裂紋，與氫氟酸處理增強機理相同，玻璃表面水化改性可以顯著提了玻璃的實際強度。

(3)提高玻璃的抗風化性能

玻璃表面的風化(發(fā)霉)是由于玻璃表面吸附水與玻璃中的Na⁺形成NaOH腐蝕硅氧骨架造成的。水化改性的玻璃表面沒有了Na⁺等堿性離子，避免了玻璃表面被NaOH侵蝕，提高了抗風化性能。

具體實施方式

下面以實例來說明本發(fā)明的具體實施方式。

實例1.