本发明属于玻璃制品制造领域，具体涉及一种高强度石英玻璃制品及其制备方法。
背景技术：
玻璃按成分分为非氧化物玻璃和氧化物玻璃，氧化物玻璃分为硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、磷酸盐玻璃等。硅酸盐玻璃指基本成分为si02的玻璃，是一种无色的透明材料，产量最大，用途最广、价格低廉，常按玻璃中si02以及碱金属、碱土金属氧化物的不同含量，又分为：1)石英玻璃：石英玻璃指si02含量在98—99.9％之间的玻璃，该玻璃热膨胀系数低，耐高温，化学稳定性好，透紫外光和红外光，熔制温度高、粘度大，缺点是成型较难；2)钠钙玻璃；3)铅硅酸盐玻璃；4)铝硅酸盐玻璃；5)硼硅酸盐玻璃。
石英玻璃是硅酸盐玻璃中的佼佼者，制造石英玻璃所用的原料为水晶、高纯石英砂、或白石英砂，其成分为高纯度的si02，其熔炼温度要求在1713℃以上。石英玻璃具有以下理化特性：1)具有优良的耐高温性能，其熔点和白金相近；2)热膨胀率极小，只有普通玻璃的1/20；3)拥有极佳的光谱特性，可以透过紫外线、红外线；4)石英玻璃具有极好的耐酸性、绝缘性。正是由于石英玻璃具有的这些优秀性能，而使其用途广泛，广泛用于生产水银灯、紫外线灯、红外线加热器、耐酸容器、耐热容器。
由于实用中要求各异，因此玻璃的加工技术显得尤为重要，既要节能环保，又得简化工艺，传统的工艺包括熔融吹拉或模具成型，机械及化学加工等。近些年来，随着人们对玻璃制品质量要求的不断提高，不仅需求石英玻璃制品强度高、耐腐蚀，而且还要求其外形具有一定的美观性，因此，石英玻璃制品的研发及制造仍需有待改进。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种高强度石英玻璃制品及其制备方法，该种石英玻璃制品强度高、耐腐蚀、耐高温、韧性好，表面光滑，色泽美观，其制备方法简单，原料成本低廉。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：
一种高强度石英玻璃制品，包括以下按重量份计的原料：改性石英粉80-120份、透长石20-40份、纳米碳化硅15-25份、加气铝粉10-20份、丝光沸石20-30份、透辉石15-25份、氟硅酸钠8-16份、偏钒酸钠5-15份、氧化物10-20份、硅酸锆5-15份、硝酸钠6-12份、氧化铝纤维10-20份、氢氧化铝3-7份和四氯化钛2-8份；
所述改性石英粉的制备工艺包括以下步骤：
1)称取石英粉在干燥箱中85-150℃预热干燥1-2小时，加入占石英粉质量百分比8-12％的25％氨水溶液，在65-75℃下搅拌2-3小时，过滤出石英粉，干燥；
2)再向干燥后的石英粉中加入其质量3-5％的偶联剂，在55-65℃下搅拌1-2小时，过滤出石英粉；
3)最后将过滤出的石英粉输送至真空干燥箱内，在真空度为0.05-0.1mpa，90-100℃的条件下干燥加热2-3小时后得改性石英粉。
进一步地，所述玻璃制品包括以下按重量份计的原料：改性石英粉100份、透长石30份、纳米碳化硅20份、加气铝粉15份、丝光沸石25份、透辉石20份、氟硅酸钠12份、偏钒酸钠10份、氧化物15份、硅酸锆10份、硝酸钠9份、氧化铝纤维15份、氢氧化铝5份和四氯化钛5份。
优选地，所述氧化物按重量百分比计包括以下成分：氧化钇15-25％、氧化镨25-35％、氧化铕15-25％和二氧化钛25-35％。
进一步地，所述氧化物按重量百分比计包括以下成分：氧化钇20％、氧化镨30％、氧化铕20％和二氧化钛30％。
上述的一种高强度石英玻璃制品的制备方法，按照以下步骤进行：
(1)按所述重量份数配比称取各原料，将原料研磨混匀，得粉料；
(2)将所述粉料进行熔炼处理，得玻璃熔融体；
(3)再将玻璃熔融体送入成型机进行成型处理，硬化后进行退火处理；
(4)退火后，将玻璃制品空冷至常温，最后输送至钢化箱进行钢化处理，即可。
进一步地，在步骤(1)中，所述原料通过球磨机研磨至粒径≤1mm。
进一步地，在步骤(2)中，所述熔炼处理是将粉料输送至熔炉中熔炼，直至粉料达到熔融状态，熔炼温度为1780-1820℃。
进一步地，在步骤(3)中，成型后的玻璃制品温度硬化温度达到320-360℃后，将玻璃制品置于退火炉中退火处理40-60min，退火温度为480-560℃。
本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明的石英玻璃制品原料来源广泛，成本低，生产加工简便；
(2)本发明的石英玻璃制品通过掺加特有的改性石英粉以及氧化铝纤维等原料，使得成品玻璃制品具有强度高、耐腐蚀、韧性好的特点，大大提高了玻璃制品的使用寿命和耐久性；
(3)本发明的石英玻璃制品表面光滑，色泽美观，具有良好的观赏价值。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种高强度石英玻璃制品，预备以下原料：改性石英粉80kg、透长石20kg、纳米碳化硅15kg、加气铝粉10kg、丝光沸石20kg、透辉石15kg、氟硅酸钠8kg、偏钒酸钠5kg、氧化物10kg、硅酸锆5kg、硝酸钠6kg、氧化铝纤维10kg、氢氧化铝3kg和四氯化钛2kg；
所述改性石英粉的制备工艺包括以下步骤：
1)称取石英粉在干燥箱中85℃预热干燥1小时，加入占石英粉质量百分比8％的25％氨水溶液，在65℃下搅拌2小时，过滤出石英粉，干燥；
2)再向干燥后的石英粉中加入其质量3％的偶联剂，在55℃下搅拌1小时，过滤出石英粉；
3)最后将过滤出的石英粉输送至真空干燥箱内，在真空度为0.05mpa，90℃的条件下干燥加热2小时后得改性石英粉。
其中，上述的氧化物按重量百分比计包括以下成分：氧化钇15％、氧化镨25％、氧化铕25％和二氧化钛35％。
上述的一种高强度石英玻璃制品的制备方法，按照以下步骤进行：
(1)将上述原料通过球磨机研磨至粒径≤1mm，之后混匀得粉料；
(2)将粉料输送至熔炉中熔炼，直至粉料达到熔融状态，熔炼温度为1780℃，得玻璃熔融体；
(3)再将玻璃熔融体送入成型机进行成型处理，硬化后温度达到320℃时，将玻璃制品置于退火炉中退火处理40min，退火温度为480℃；
(4)退火后，将玻璃制品空冷至常温，最后输送至钢化箱进行钢化处理，即制得本发明的高强度石英玻璃制品。
实施例2
一种高强度石英玻璃制品，预备以下原料：改性石英粉100kg、透长石30kg、纳米碳化硅20kg、加气铝粉15kg、丝光沸石25kg、透辉石20kg、氟硅酸钠12kg、偏钒酸钠10kg、氧化物15kg、硅酸锆10kg、硝酸钠9kg、氧化铝纤维15kg、氢氧化铝5kg和四氯化钛5kg；
所述改性石英粉的制备工艺包括以下步骤：
1)称取石英粉在干燥箱中120℃预热干燥1.5小时，加入占石英粉质量百分比10％的25％氨水溶液，在70℃下搅拌2.5小时，过滤出石英粉，干燥；
2)再向干燥后的石英粉中加入其质量4％的偶联剂，在60℃下搅拌1.5小时，过滤出石英粉；
3)最后将过滤出的石英粉输送至真空干燥箱内，在真空度为0.08mpa，95℃的条件下干燥加热2.5小时后得改性石英粉。
其中，上述的氧化物按重量百分比计包括以下成分：氧化钇20％、氧化镨30％、氧化铕20％和二氧化钛30％。
上述的一种高强度石英玻璃制品的制备方法，按照以下步骤进行：
(1)将上述原料通过球磨机研磨至粒径≤1mm，之后混匀得粉料；
(2)将粉料输送至熔炉中熔炼，直至粉料达到熔融状态，熔炼温度为1800℃，得玻璃熔融体；
(3)再将玻璃熔融体送入成型机进行成型处理，硬化后温度达到340℃时，将玻璃制品置于退火炉中退火处理50min，退火温度为520℃；
(4)退火后，将玻璃制品空冷至常温，最后输送至钢化箱进行钢化处理，即制得本发明的高强度石英玻璃制品。
实施例3
一种高强度石英玻璃制品，预备以下原料：改性石英粉120kg、透长石40kg、纳米碳化硅25kg、加气铝粉20kg、丝光沸石30kg、透辉石25kg、氟硅酸钠16kg、偏钒酸钠15kg、氧化物20kg、硅酸锆15kg、硝酸钠12kg、氧化铝纤维20kg、氢氧化铝7kg和四氯化钛8kg；
所述改性石英粉的制备工艺包括以下步骤：
1)称取石英粉在干燥箱中150℃预热干燥2小时，加入占石英粉质量百分比12％的25％氨水溶液，在75℃下搅拌3小时，过滤出石英粉，干燥；
2)再向干燥后的石英粉中加入其质量5％的偶联剂，在65℃下搅拌2小时，过滤出石英粉；
3)最后将过滤出的石英粉输送至真空干燥箱内，在真空度为0.1mpa，100℃的条件下干燥加热3小时后得改性石英粉。
其中，上述的氧化物按重量百分比计包括以下成分：氧化钇25％、氧化镨35％、氧化铕15％和二氧化钛25％。
上述的一种高强度石英玻璃制品的制备方法，按照以下步骤进行：
(1)按所述重量份数配比称取各原料，将原料通过球磨机研磨至粒径≤1mm，之后混匀得粉料；
(2)将粉料输送至熔炉中熔炼，直至粉料达到熔融状态，熔炼温度为1820℃，得玻璃熔融体；
(3)再将玻璃熔融体送入成型机进行成型处理，硬化后温度达到360℃时，将玻璃制品置于退火炉中退火处理60min，退火温度为560℃；
(4)退火后，将玻璃制品空冷至常温，最后输送至钢化箱进行钢化处理，即制得本发明的高强度石英玻璃制品。
性能检测
对上述实施例1-3制得石英玻璃制品(石英玻璃管)以及对比例1所取市售的石英玻璃制品(石英玻璃管)进行性能检测，且上述两种石英玻璃管尺寸规格相同，仅材质不同，具体检测数据见下表1。
表1
由上表1可知，本发明的石英玻璃制品在力学强度、耐高温性、冲击韧性以及耐腐蚀性各方面性能上要明显优于市售常用的石英玻璃制品。
上述的耐腐蚀性检测实验是将实验的石英玻璃制品浸泡于浓度为100％的硫酸中，记录石英玻璃制品每小时的质量损失率。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。