专利名称：一种有色玻璃及其制备方法
技术领域：
本发明涉及玻璃的表面处理，具体属于一种有色玻璃及其制备方法。
背景技术：
有色玻璃既有功能性的，也有装饰性的。有色玻璃的装饰性，首先通过色彩来表现装饰效果。随着人们物质文明和文化修养的不断提高，对装饰的艺术，色彩的欣赏和要求也愈来愈多样化。不同的场合，不同的色彩烘托出不同的气氛，来达到装饰的最佳效果。因此，有色玻璃得到越来越广泛的应用，开发有色玻璃新产品势在必行。
目前，有色透明玻璃的制备方法，可分为颜料熔制法和玻璃表面镀膜法两大类。用熔制法和玻璃表面镀膜法制作的有色透明玻璃，其着色原理是一些金属离子通过化学方法或物理方法使金属离子价态变化而显色。着色分三个过程，首先是着色离子载体中的金属着色离子和玻璃中的离子进行离子交换；其次是金属离子还原为金属原子；最后是金属原子聚集成胶体，产生亚微观晶体而显色。用这两种方法制作装饰性有色玻璃在工艺上，对玻璃成分，着色金属离子盐类和金属氧化物类的浓度，热处理的温度、时间等因素有很高的要求。从有色玻璃的色度深浅、透明均匀、颜色种类等方面还不能满足有色玻璃装饰品的要求。因此开发色度可变、色泽鲜艳、色彩丰富、均匀透明、制作简单、成本低廉的有色玻璃十分必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制作简单、成本低廉的有色玻璃及其制备方法。即在普通玻璃表面进行染色制得有色玻璃。
本发明提供的有色玻璃，特征是用玻璃染色液将玻璃表面染色而成；所述的玻璃染色液按重量百分比计含有组份有机染料0.2～1，正硅酸乙酯30～45，无水乙醇38～50，去离子水9～20，盐酸(36％)或硝酸(68％)0.5～1，冰醋酸0.1～1。
所述的玻璃染色液各组分按重量百分比计优选为有机染料0.5～0.8，正硅酸乙酯32～41，无水乙醇42～48，去离子水10～17，盐酸(36％)或硝酸(68％)0.6～0.85，冰醋酸0.2～0.5，正丁醇0～1。
所述的有机染料是阳离子红M-4GL、阳离子黄M-4GL和阳离子蓝M-2G的任意一种或它们的任意组合。
上述有色玻璃的制备方法，其特征在于依次包括如下步骤(1)、按上述比例配制染色液将无水乙醇与去离子水混合，搅拌均匀，平均分为两份，分别装入A、B容器；将正硅酸乙酯溶于A容器乙醇溶液中，搅拌均匀；将有机染料与冰醋酸相混合调成糊状，与B容器中乙醇溶液相混合，并在40℃～60℃时，均匀搅拌，使有机染料完全溶解；把A和B中的液体相混匀，在搅拌中缓慢加入盐酸或硝酸，将液体温度控制在40℃～90℃，然后冷却至22℃～26℃，静置12-48小时；(2)、染色把清洁干燥后的玻璃浸入染色液中染色10-40秒钟，然后以6mm/min-100mm/min速度，匀速从染色液中提升出来，或以6mm/min～100mm/min染色液面下降的速度，匀速使染色液从染色槽中流出，然后将被染色的玻璃置于洁净环境下，室温下干燥20-30分钟；(3)、将干燥后的有色玻璃在80℃-150℃中加热1-3小时，得到产品。本发明的有色玻璃表面坚硬、光滑、色调均匀、透明度好。
本发明使用的染色液是有机化学物质与无机化学物质的混合液。当把平板玻璃或平板玻璃镜在本染色液中进行竖直浸渍——抽出或以恒定的速度使染色液从浸渍容器中流出，着色玻璃板经加温缩聚使玻璃表面形成一层与玻璃牢固结合的透明坚硬有色薄层。
本发明实施过程中，正硅酸乙酯溶于水和乙醇在加入酸和有机染料后，在酸催化作用下正硅酸乙酯发生部分水解反应，形成有色染色液。当玻璃板竖直浸渍在染色液后，再以恒定的速度从染色液中提升上来，从而在玻璃表面形成有色膜，色膜层厚度与染色液黏度，提升速度和密度有关，色膜厚度一般在100nm-500nm。色膜在酸性条件下发生缩聚反应，使色膜中溶胶粒子在互相碰撞中形成粒子簇，粒子簇再互相连结，使整个溶胶体系形成由SiO(氧化硅)组成的三维网络，而有机染料将均匀分散、吸附在该网络中，构成染色席位。当溶胶失去流动性而变为有弹性的固体，成为凝胶。凝胶再进行加热(80℃-150℃)缩聚处理，最后形成与玻璃牢固结合的致密有色、透明均匀的涂层膜。
重要的是本发明与玻璃成分和生产工艺无关。若用金属离子着色，形成的色膜涂层是在高温下，金属离子首先和玻璃中或玻璃表面上的离子进行离子交换，这就对被着色的玻璃成分和生产工艺需进行选择。选择前提是被着色玻璃成分或玻璃表面要存在适合金属离子进行交换的离子，这样才能使金属离子还原为金属原子，最后金属原子聚集成胶体产生亚微观晶体而显色。而本发明的染色液的着色剂是有机染料，它对被着色的玻璃成分和生产工艺无须进行选择。当染料分子被均匀分散和吸附在染色层SiO(氧化硅)网络中，在染料的发色团与助色团作用下，涂层虽然只有100nm-500nm厚，但颜色深浅和颜色种类都能很容易控制，而且还可以使染过色的玻璃再次染色。
本发明中使用的冰醋酸是用来改善有机染料的分散性和调节染色液的流变性，延缓凝胶时间。正丁醇是用来改善染色液对玻璃的润湿性，更有利于着色。
本发明的优点和效果在于1、本发明染出的有色玻璃，色泽鲜艳、色彩丰富、着色牢固、均匀透明、表面光亮，膜层坚硬、耐水、耐有机溶剂。本发明不仅可在普通平板玻璃或镜子表面上进行染色，还可在玻璃瓶等表面染色。
2、本发明选用三原色的染料可拼染多种颜色的有色玻璃或有色镜面。
3、无论玻璃的厚薄，着色深浅都能由本发明的制备方法着色，且可将染过色的玻璃再次染色。
4、本发明是采用有机染料作为着色剂，对被染玻璃的组成成份、制作工艺无任何要求。
5、染色液所用材料，均为市场出售的普通材料，便于生产。
6、本发明制备方法、工艺简单易行，规模可大可小，无污染、成本低廉。
具体实施例方式
本发明制备有色玻璃所用染色液原材料，由有机染料、正硅酸乙酯、无水乙醇，去离子水、盐酸、冰醋酸、正丁醇组成。在具体实施过程中，有机染料选用的是阳离子红M-4GL，阳离子黄M-4GL，阳离子蓝M-2G。各实施例染色液各组分重量百分比见表1。
表1.各实施例染色液各组分重量百分比 实施例1按表1中实施例1各组分重量比例称量各组份，配制染色液首先将乙醇与水混合，搅拌均匀，平均分为两份，一份装入A容器，另一份装入B容器。
将正硅酸乙酯溶于A容器中的乙醇液中，搅拌均匀。再将有机染料阳离子红M-4GL和冰醋酸相混合后与B容器中乙醇溶液相混合，将液体加热列50℃，搅拌均匀。
最后将A与B中的液体相混合，搅拌均匀，再在均匀搅拌中缓慢加入盐酸。此时液体温度会升高，将温度控制在55℃，当盐酸加完，将液体温度保持室温22℃，再加入添加剂正丁醇，搅拌均匀将容器盖盖好，静置24小时，之后将染色液放入染色槽中。将待染玻璃用去离子水清洁干净，干燥。把清洁后的普通平板玻璃竖直浸入染色槽中30秒，再以40mm/min速度，将玻璃匀速从染色槽中提升出来，在室温下，干燥25分钟，将干燥后的有色玻璃在95℃中加热1.3小时，取出被染玻璃，温度自然降到室温后，清洁干净，即为产品，该产品为红色透明玻璃。
实施例2按表1中实施例2各组分重量比例称量各组份，染色液配制方法与实施例1相同，染色液静置时间30小时，被染玻璃从染色液中提升速度为35mm/min，加热温度为100℃，加热时间为2小时，产品为黄色透明玻璃。
实施例3按表1中实施例3各组重量比例称量各组份，染色液配制方法与实施例1相同，静置时间24小时，被染玻璃从涂层中提升速度为40mm/min，加热温度为95℃，加热时间1.5小时，产品为蓝色透明玻璃。
实施例4按表1中实施例4各组分重量比例，称量各组份，染色液配制方法与实施例1相同，静置时间30小时，被染玻璃从染色液中提升速度为40mm/min。加热温度为100℃，加热时间1.5小时。产品为绿色透明玻璃。
实施例5按表1中实施例5各组分重量比例，称量各组份，染色液配制方法与实施例1相同，静置时间25小时。被染玻璃从染色液中提升速度为40mm/min，加热温度为95℃，加热时间为1.5小时，产品为桔红色透明玻璃。
实施例6将实施例2产品黄色透明玻璃，用去离子水清洁干燥后，再浸入实施例2的染色液中，提升速度为30mm/min，将第二次染色后的玻璃经室温干燥后，再加热110℃，2小时，产品为颜色深一些的黄色透明玻璃。
按照上述的比例与制备方法，可以制备出色泽鲜艳，色彩丰富、均匀透明、色泽牢固、适合不同装饰场合的有色玻璃。
权利要求
1.一种有色玻璃，特征是用玻璃染色液将玻璃表面染色而成；所述的玻璃染色液按重量百分比计含有组份有机染料0.2～1，正硅酸乙酯30～45，无水乙醇38～50，去离子水9～20，盐酸(36％)或硝酸(68％)0.5～1，冰醋酸0.1～1。
2.按照权利要求1所述的一种有色玻璃，特征是所述的玻璃染色液各组分按重量百分比计有机染料0.5～0.8，正硅酸乙酯32～41，无水乙醇42～48，去离子水10～17，盐酸(36％)或硝酸(68％)0.6～0.85，冰醋酸0.2～0.5，正丁醇0～1。
3.按照权利要求1或2所述的一种有色玻璃，特征是所述的有机染料是阳离子红M-4GL、阳离子黄M-4GL和阳离子蓝M-2G的任意一种或它们的任意组合。
4.按照权利要求1所述的一种有色玻璃的制备方法，其特征在于依次包括如下步骤(1)、按上述比例配制染色液将无水乙醇与去离子水混合，搅拌均匀，平均分为两份，分别装入A、B容器；将正硅酸乙酯溶于A容器乙醇溶液中，搅拌均匀；将有机染料与冰醋酸相混合调成糊状，与B容器中乙醇溶液相混合，并在40℃～60℃时，均匀搅拌，使有机染料完全溶解；把A和B中的液体相混匀，在搅拌中缓慢加入盐酸或硝酸，将液体温度控制在40℃～90℃，然后冷却至22℃～26℃，静置12-48小时；(2)、染色把清洁干燥后的玻璃浸入染色液中染色10-40秒钟，然后以6mm/min-100mm/min速度，匀速从染色液中提升出来，或以6mm/min～100mm/min染色液面下降的速度，匀速使染色液从染色槽中流出，然后将被染色的玻璃置于洁净环境下，室温下干燥20-30分钟；(3)、将干燥后的有色玻璃在80℃-150℃中加热1-3小时，得到产品。
全文摘要
本发明提供的有色玻璃，是用玻璃染色液将玻璃表面染色而成。制备方法是先用有机染料、正硅酸乙酯、无水乙醇、去离子水、盐酸、冰醋酸等配制染色液；再将无色玻璃浸入染色液，匀速取出，干燥制得有色玻璃。该有色玻璃色泽鲜艳、色彩丰富、均匀透明、着色牢固。该有色玻璃适合宾馆、商场、会议室、舞台、灯箱、家庭等装饰使用。
文档编号C03C4/00GK1631826SQ20041006458
公开日2005年6月29日 申请日期2004年12月6日 优先权日2004年12月6日
发明者董建华, 董川 申请人:山西大学