用于大吨位玻璃绝缘子的高强玻璃及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及材料科学领域，旨在提供一种用于大吨位玻璃绝缘子的高强玻璃及其制备方法。该玻璃中的各组分按重量百分比为：SiO265～68％，CaO6～8％，MgO1～3％，Na2O13～15％，K2O3～4％，Al2O33～5％，Nb2O52～4％。本发明利用了Nb2O5对于钠钙硅玻璃结构的修复作用，Nb2O5能够对原有的玻璃结构起到修复作用，且Nb-O-Si及Nb＝O键拥有更高的键强，玻璃的网络结构更加稳定、紧密，Na+，K+离子被限制在钠钙硅玻璃网络结构中，迁移阻力提高。因此，Nb2O5能够同时改善玻璃的机械性能和介电性能。
【专利说明】用于大吨位玻璃绝缘子的高强玻璃及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于大吨位玻璃绝缘子的高强玻璃及其制备方法，属于材料科学领 域。
【背景技术】
[0002] 玻璃绝缘子是输电线路主要构件之一，其作用是支撑导线、防止电流回地以及增 加爬电距离，它的性能对于电网的稳定性运行具有重要的影响。随着超高压、特高压输电技 术的发展和成熟，为了节约材料和占地空间，输电线路中需要更高强度等级（大于550kN) 的大吨位的玻璃绝缘子。在玻璃绝缘子制造过程中，玻璃配方是决定绝缘子机械、电气等性 能的关键因素。
[0003]目前，钠钙硅玻璃由于具有较高的熔融性能和钢化特性，且原料来源广泛，制备成 本低等特性，是最常用的玻璃配方。现有的绝缘子玻璃由Si02，Ca0，Mg0，Na20，K 20，Al203等 组成。但是，由于Na20，K20的加入，带来了游离氧，破坏了玻璃内部的网络结构，降低了玻璃 的机械强度（抗弯强度约为80?90Mpa)，导致玻璃绝缘子在外力作用下，容易发生破坏，弓丨 起事故，难以满足大吨位玻璃绝缘子使用要求。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种用于大吨位玻璃 绝缘子的高强玻璃及其制备方法，旨在提高玻璃绝缘子的机械强度。
[0005] 为解决技术问题，本发明的解决方案是：
[0006] 提供一种用于大吨位玻璃绝缘子的高强玻璃，该玻璃中的各组分按重量百分比 为：Si026 5 ?68%，Ca06 ?8%，MgOl ?3%，Na2013 ?15%，K203 ?4%，Al2033 ?5%， Nb2052 ?4%。
[0007] 本发明进一步提供了所述高强玻璃的制备方法，具体包括以下步骤：
[0008] (1)按所述重量百分比取各组分，经球磨混合获得混合粉料；
[0009] (2)将混合粉料投入到熔炼炉中，在1450?1550°C的温度下熔炼5小时，获得玻 璃液；
[0010] (3)将玻璃液倒入预热的模具中成型，然后在600°C的温度下热处理3小时，冷却 至室温，取出即得到产品。
[0011] 与现有技术相比，本发明具备的技术效果是：
[0012] 本发明利用了 Nb205对于钠 |丐娃玻璃结构的修复作用。Nb205能够对原有的玻璃结 构起到修复作用，且Nb-0-Si及Nb = 0键拥有更高的键强，玻璃的网络结构更加稳定、紧 密，Na+，K+离子被限制在钠钙硅玻璃网络结构中，迁移阻力提高。因此，Nb205能够同时改善 玻璃的机械性能和介电性能。
【具体实施方式】
[0013] 下面的实施例可以使本专业的专业技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方 式限制本发明：
[0014] 实施例1 ：
[0015] 制备高强玻璃的方法，包括以下步骤：
[0016] (1)将原料按各原料的重量百分比：Si0265%, Ca07%, Mg02%, Na2014% , K204%, Al2034%, Nb2054%。混合均匀并经球磨处理，获得混合料；
[0017] (2)将原料投入到熔炼炉中，在1550°C的温度下熔炼5小时，获得玻璃液；
[0018] (3)将玻璃液倒入预热的模具中成型，接着在600°C的温度下热处理3小时，冷却 至室温，即得到大吨位玻璃绝缘子用高强玻璃。
[0019] 经测试，制备获得的玻璃抗弯强度为120MPa，弯曲弹性模量为1316MPa，介电损耗 1. 27X 10_3左右，满足高强度等级（大于550kN)的大吨位玻璃绝缘子应用需求。
[0020] 实施例2 ：
[0021] 制备高强玻璃的方法，包括以下步骤：
[0022] (1)将原料按各原料的重量百分比：Si0265%，Ca06%, Mg03%, Na2015% , K204%, Al2033%, Nb2054%。混合均匀并经球磨处理，得原料；
[0023] (2)将原料投入到熔炼炉中，在1450°C的温度下熔炼5小时，获得玻璃液；
[0024] (3)将玻璃液倒入预热的模具中成型，接着在600°C的温度下热处理3小时，冷却 至室温，即得到大吨位玻璃绝缘子用高强玻璃。
[0025] 经测试，制备获得的玻璃抗弯强度为120MPa，弯曲弹性模量为1309MPa，介电损耗 1. 29X 10_3左右，满足高强度等级（大于550kN)的大吨位玻璃绝缘子应用需求。
[0026] 实施例3 ：
[0027] 制备高强玻璃的方法，包括以下步骤：
[0028] (1)将原料按各原料的重量百分比：Si026 7 %，Ca07%, MgOl %, Na2013. 5%, K203. 5%，Al2035%，Nb2053%。混合均匀并经球磨处理，获得混合料；
[0029] (2)将原料投入到熔炼炉中，在1500°C的温度下熔炼5小时，获得玻璃液；
[0030] (3)将玻璃液倒入预热的模具中成型，接着在600°C的温度下热处理3小时，冷却 至室温，即得到大吨位玻璃绝缘子用高强玻璃。
[0031] 经测试，制备获得的玻璃抗弯强度为127MPa，弯曲弹性模量为1352MPa，介电损耗 1. 28X 10_3左右，满足高强度等级（大于550kN)的大吨位玻璃绝缘子应用需求。
[0032] 实施例4 ：
[0033] 制备高强玻璃的方法，包括以下步骤：
[0034] (1)将原料按各原料的重量百分比：Si0268%，Ca08 %, MgOl %, Na2013 % , K203 %, Al2035 %，Nb2052 %。混合均匀并经球磨处理，获得混合料；
[0035] (2)将原料投入到熔炼炉中，在1550°C的温度下熔炼5小时，获得玻璃液；
[0036] (3)将玻璃液倒入预热的模具中成型，接着在600°C的温度下热处理3小时，冷却 至室温，即得到大吨位玻璃绝缘子用高强玻璃。
[0037] 经测试，制备获得的玻璃抗弯强度为130MPa，弯曲弹性模量为1388MPa，介电损耗 1. 29X 10_3左右，满足高强度等级（大于550kN)的大吨位玻璃绝缘子应用需求。
[0038]表 1
【权利要求】
1. 一种用于大吨位玻璃绝缘子的高强玻璃，其特征在于，该玻璃中的各组分按重量百 分比为：Si0265 ?68%，Ca06 ?8%，MgOl ?3%，Na2013 ?15%，K203 ?4%，Al2033 ? 5%, Nb2052 ?4%。
2.权利要求1所述高强玻璃的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤： (1)按所述重量百分比取各组分，经球磨混合获得混合粉料； (2)将混合粉料投入到熔炼炉中，在1450?1550°C的温度下熔炼5小时，获得玻璃液； (3)将玻璃液倒入预热的模具中成型，然后在600°C的温度下热处理3小时，冷却至室 温，取出即得到产品。
【文档编号】C03C3/087GK104045234SQ201410267473
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年6月16日 优先权日:2014年6月16日
【发明者】张启龙, 风杰, 周珏辉, 杨辉 申请人:浙江大学