[發明專利]一種玻璃組分高效篩選系統及方法

有效

• 申請號: 201910235740.6
• 申請日: 2019-03-27
• 公開（公告）號: CN109867433B
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發明（設計）人: 王衍行;祖成奎;何坤;張超;許曉典
• 申請（專利權）人: 中國建筑材料科學研究總院有限公司
• 主分類號: C03B5/033
• 分類號: C03B5/033;C03B5/06;C03B5/18;C03B5/187;C03B19/02;C03B25/00
• 代理公司: 北京鼎佳達知識產權代理事務所(普通合伙) 11348
• 代理人: 王偉鋒;劉鐵生

本發明公開了一種玻璃組分高效篩選系統及方法，涉及玻璃制造領域。該系統包括加熱單元、坩堝單元和均化單元三個部分，在加熱單元中，通過坩堝旋轉和均化單元協同作用，實現了一爐中多坩堝同時熔制，而且保證了熔制環境一致性。該系統及其方法有效解決了玻璃制備從“一爐一堝”向“一爐多堝”的轉變，為研究玻璃“組分?性能”關系提供了有效途徑，顯著提高了玻璃組分篩選效率。

技術領域

本發明涉及玻璃制備技術領域，特別是涉及一種玻璃組分高效篩選系統及方法。

背景技術

組分篩選是玻璃性能優化的關鍵。玻璃組分篩選主要采用試錯法，即“組分設計與調整-制備出玻璃-玻璃性能測試-反饋進行組分調整與優化”，通過反復疊代不斷提高玻璃的理化性能。目前，試錯法的制約瓶頸是玻璃制備技術，由于采用“一爐一堝”技術將配合料高溫熔制成玻璃，導致玻璃組分篩選工作量巨大、性能調整周期長、成本較高。為此，如何突破“一爐一堝”技術是玻璃組分高效篩選亟待解決的問題。

材料高通量制備為組分篩選提供重要思路。高通量制備是指采用某種方法在短時間內制備出傳統方法難以獲得的大量樣品，形成一個包含了一定成分范圍的材料庫，可極大地提高新材料開發的效率，縮短從材料研發到實際應用的周期，降低研發成本。利用高通量制備思路可以實現玻璃制備從“一爐一堝”向“一爐多堝”轉變，可顯著提升玻璃組分篩選效率，快速建立玻璃“組分-性能”關系；同時，“一爐多堝”制備還為繪制玻璃形成圖和相圖提供快速方法。

發明內容

有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種玻璃組分高效篩選系統及方法，以打破玻璃傳統的“一爐一堝”制備，實現“一爐多堝”制備，從而顯著提升玻璃組分的篩選效率，快速建立玻璃的“組分-性能”關系。

為了實現上述目的，本發明提供了一種玻璃組分高效篩選系統，包括：

一種玻璃組分高效篩選系統，包括：

加熱單元，其包括中空的圓柱型爐體，所述爐體的頂部安裝有觀察窗，所述爐體的一側開設有排氣口，所述爐體的內部均勻地設有加熱元件，所述加熱元件通過耐火材料與爐體的內壁連接；所述爐體的下部與支撐體連接；所述支撐體的下部連接有升降旋轉機構；

坩堝單元，其包括多個坩堝和坩堝套，多個坩堝呈軸對稱分布在坩堝套的內周，所述坩堝套鑲嵌于支撐體的上部。

均化單元，其包括兩對超聲發生器，兩對所述超聲發生器垂直分布于爐體的外部。

進一步地，其中所述耐火材料選自鋯剛玉磚、泡沫氧化鋁磚、硅藻土磚或粘土磚中的一種或多種。

進一步地，其中所述加熱元件為異型硅鉬棒。

進一步地，其中所述爐體的下部通過保溫棉與支撐體連接。

進一步地，其中所述支撐體的下部通過耐熱不銹鋼連接有升降旋轉機構。

進一步地，其中所述升降旋轉機構的轉速為30-80rpm。

進一步地，其中所述觀察窗的周圍安裝有冷卻水循環單元。

進一步地，其中所述坩堝的材質為Pt或剛玉，且所述坩堝的數量不大于24個。

進一步地，其中所述超聲發生器的超聲作用區域與坩堝的位置匹配。

進一步地，其中所述超聲發生器的超聲振動頻率為50-100kHz，作用時間為20-60min。

本發明還提供了一種玻璃組分高效篩選方法，所述方法通過上述的玻璃組分高效篩選系統實施，包括以下步驟：

1)配制系列玻璃配合料，分別置入不同坩堝中，按順序放入坩堝套中；

2)啟動升降旋轉機構，將坩堝升入加熱單元中，進行加熱和旋轉坩堝；