[发明专利]一种玄武岩微晶玻璃的制备方法

说明书

本发明公开了一种玄武岩微晶玻璃的制备方法，其特征是包括下列步骤：取原料玄武岩，经破碎、粉磨，制成物料；将物料在1450～1500℃的温度下加热3～4.5小时，制得熔体；将熔体以10℃/min的速度冷却至温度1150～1250℃下，保温2～3小时，制得玄武岩微晶玻璃体；将玄武岩微晶玻璃体置于退火炉中，在600℃的温度下保温1～2小时，然后冷却到室温，即制得玄武岩微晶玻璃。本发明原料玄武岩资源丰富、储藏量大、易得；无需另外加入晶核剂制备玄武岩微晶玻璃，工艺流程短，节约能源；制得的玄武岩微晶玻璃强度高、耐腐蚀、耐水性强；制备工艺简单，生产过程容易控制，易于工程化，实用性强。

技术领域

本发明属于玻璃的制备，涉及一种玄武岩微晶玻璃的制备方法。本发明制备的玄武岩微晶玻璃特别适用作新型建筑材料。

背景技术

微晶玻璃的别称是玻璃陶瓷，是通过加热一定组成的基础玻璃，控制晶化而制得的有大量玻璃相及微小晶相的功能性材料。微晶玻璃兼有玻璃和陶瓷的优点，具有许多常规材料难以达到的优异性能。如以Mg₂Al₄Si₅O₁₈(堇青石)为主晶相代表的MgO-Al₂O₃-SiO₂系微晶玻璃具有良好的介电性能，可用于绝缘体；以CaAl₂Si₂O₈(钙长石)为主晶相代表的CaO-Al₂O₃-SiO₂系微晶玻璃具有良好的耐磨性以及耐腐蚀性能，可以在恶劣的环境下使用；硼酸盐微晶玻璃中的钡铁氧体具有很好的磁性记录功能，可用于信息存储。微晶玻璃还具有易机械加工，热膨胀系数可调，可光照及可刻蚀等诸多性能，广泛应用于生产、生活以及国防军工方面。

与普通玻璃的区别在于，微晶玻璃是微晶体和残余玻璃组成的复相材料，而玻璃则是非晶态或无定形体，另外微晶玻璃可以是透明或显各种花纹和颜色的非透明体，玻璃一般是各种颜色透光率各异体。与陶瓷不同之处是玻璃微晶化过程中的晶相是从单一均匀玻璃相或已产生相分离的区域，通过成核和晶体生长而产生的致密材料，而陶瓷材料中的晶相，大部分是在制备陶瓷时通过组分直接引入的。

现有微晶玻璃制备的工艺主要有熔融法、烧结法、溶胶—凝胶法等。其中：熔融法的优点是：(1)可沿用任何一种玻璃的成形方法，如压制、浇铸、吹制、拉制等，便于生产形状复杂和尺寸精确的制品和机械化生产；(2)由玻璃坯体制备的微晶玻璃在储存上变化不大，组成均匀，无气孔，致密度高；(3)玻璃组成范围广。但也存在一些弊端：(1)熔制温度高，通常在1400℃一1600℃，能耗过大；(2)热处理制度要求高，在实际生产中操纵控制困难。烧结法的优点是：(1)最主要的是水淬后的颗粒细小、表面积增加，通过表面或界面晶化而形成微晶玻璃，比压延法制得的玻璃更易于晶化，不必使用晶核剂；(2)该法不需玻璃成型阶段，适用于需在极高温度下熔制且难于成型微晶玻璃的制备；(3)采用陶瓷低温成型方法制备出各种形状的制品，解决了熔融法在高温下熔制、均化、低温成型难以控制及需加晶核剂的等系列问题，便于工业化生产。但用烧结法制备微晶玻璃对基础玻璃有一定的要求，并且烧结法的致命缺点是产品中存在气孔，会导致出现大量不合格品。溶胶—凝胶法的主要优点是：(1)制备温度远低于传统的玻璃熔制温度，实现玻璃的低温制备，避免了某些组分挥发、侵蚀容器，并减少污染；(2)组成完全可以按照原始配料计量准确，在分子水平上直接获得均匀材料；(3)组成范围可扩展至有机聚合物和无机物的结合，传统方法无法制备的材料可以利用此方法制备；其缺点是：(1)低温可以节能，但起始物成本的提高抵消了低温制备的节能效益，特别是长时间的热处理过程要比短时间的熔化与澄清更加耗费能量；(2)生产周期长、成本高且凝胶在烧结过程中有较大的收缩，制品容易变形，产生裂纹等缺陷；(3)要得到没有絮凝的均匀熔胶也较困难。