一种将难熔或不熔材料制成玻璃的方法

本发明属于玻璃制备技术领域，具体涉及一种将难熔或不熔材料制成玻璃的方法。

背景技术：

玻璃是一种古老而又被赋予许多现代内涵的材料，是当今高技术产业发展必需的重要基础材料。随着科学技术的不断发展，玻璃材料的应用越来越广泛，也越来越重要。随着玻璃制备技术的不断成熟以及人们对玻璃材料提出的更多更高的性能要求，寻找更多的玻璃材料的需求就更加紧迫。

玻璃能够通过不同的方法获得，如熔融-淬冷法、溶胶-凝胶法、化学沉积法和机械球磨法等。玻璃生产中最常用的方法仍是熔融-淬冷法，将原材料加热到熔点温度以上获得高温熔体，然后通过淬冷法将熔体的长程无序结构进行“冻结”得到玻璃。然而，在寻找新型玻璃材料的过程中，我们发现传统的玻璃制备方法已经无法满足当今种类如此众多的玻璃材料的制备要求。例如，有些难熔、不熔材料的分解温度相对较低，将其加热时无法进入熔融态而直接分解，也就无法通过熔融-淬冷法将其制成玻璃。可以通过溶胶-凝胶法、化学沉积法或机械球磨法制成玻璃的难熔、不熔物质的种类非常少，并且这些方法往往需要很长的制备时间且制备设备昂贵。

技术实现要素：

为了拓宽玻璃材料的制备方法以及降低玻璃制备成本，本发明提供了一种玻璃的新型制备方法，即首先通过压力或热压的方法诱导晶体转变为非晶态（结构坍塌），然后对这种非晶结构进行加热诱导玻璃化转变。对于无法通过熔融-淬冷法制成玻璃的难熔、不熔材料，压力致非晶化然后通过加热-淬冷的方法实现玻璃化是一种理想的方法。该方法比现有的溶胶-凝胶法、化学沉积法制备工艺简单，而且对制备条件以及制备设备要求低。

本发明的方案如下：

一种将难熔或不熔材料制成玻璃的方法，包括以下步骤：

（1）将难熔、不熔材料进行加压或热压处理使其非晶化，所述热压温度小于难熔、不熔材料的分解温度；

（2）对步骤（1）的非晶化材料进行加热-淬冷来制备玻璃，所述加热温度大于玻璃转变温度小于难熔、不熔材料的分解温度。

优选地，所述的难熔、不熔材料为uio-66、铝酸盐或石英。

本发明的有益效果：

本发明提供了一种将难熔、不熔材料进行玻璃化的方法，该方法是现有玻璃制备方法的重要补充，为难熔、不熔物质的玻璃化以及制备不同种类的新型玻璃提供了可能。同时，本发明提供的玻璃制备方法能够提高玻璃的力学性能、降低玻璃制备温度，起到节约能源的效果。

附图说明

图1为实施例1制备的uio-66玻璃图片。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的任意组合。

实施例1（不熔物质实现玻璃化）

uio-66是一种有机无机杂化材料，将其加热时将直接分解，至今没有能够将其玻璃化的报道。

一种难熔或不熔材料制备玻璃的方法，包括以下步骤：将uio-66进行压片并将其置于压力为50mpa的真空热压炉中，以5℃/min的升温速率加热到350℃，保温60min并随炉冷却。然后将其转移至普通马弗炉中5℃/min升温至400℃并保温30min后，进行水淬冷却得到uio-66玻璃。uio-66玻璃见图1。从图1可以看出，通过该方法制备的uio-66玻璃具有明显的玻璃光泽。

实施例2（难熔组分实现玻璃化）

铝酸盐玻璃作为重要的中波红外材料，在红外制导以及信息传输方面起到了至关重要的作用。但是，由于铝酸盐玻璃熔点相对较高且玻璃形成能力较差，目前大块铝酸盐玻璃的制备面临成品率低的问题。

在本实施例中，以c12a7（12cao·7al2o3）为研究对象，首先将cao和al2o3按照摩尔比12：7放于球磨机中混匀，压片，然后置于压力为1gpa的热压炉中，以10℃/min的升温速率加热到1350℃，保温60min并随炉冷却。然后将其转移至马弗炉中以10℃/min升温至1200℃并保温60min后，随炉冷却得到铝酸盐玻璃。该方法制备的铝酸盐玻璃成品率高，且制备的铝酸盐玻璃硬度为7.6gpa。

实施例3（难熔组分实现玻璃化）

石英玻璃是应用广泛的氧化物玻璃之一，工业上一般通过将sio2粉末加热到1900℃来制备石英玻璃。

在本实施例中，首先将sio2粉末压片，然后置于压力为50mpa的热压炉中，以10℃/min的升温速率加热到1750℃，保温60min并随炉冷却。然后将其转移至普通马弗炉中10℃/min升温至1400℃并保温30min后，随炉冷却得到石英玻璃。该方法制备的石英玻璃硬度为7.2gpa，弹性模量为89.2gpa，较熔融淬冷法得到的石英玻璃（硬度6.8gpa，弹性模量73.9gpa）均有提高。

技术特征：

1.一种将难熔或不熔材料制成玻璃的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将难熔、不熔材料进行加压或热压处理使其非晶化，所述热压温度小于难熔、不熔材料的分解温度；

（2）对步骤（1）的非晶化材料进行加热-淬冷来制备玻璃，所述加热温度大于玻璃转变温度小于难熔、不熔材料的分解温度。

技术总结
本发明属于玻璃制备技术领域，具体涉及一种将难熔或不熔材料制成玻璃的方法。通过将难熔、不熔材料进行加压或热压处理使其非晶化，所述热压温度小于难熔、不熔材料的分解温度；对非晶化材料进行加热‑淬冷来制备玻璃，所述加热温度大于玻璃转变温度小于难熔、不熔材料的分解温度。本发明提供了一种将难熔、不熔材料进行玻璃化的方法，该方法是现有玻璃制备方法的重要补充，为难熔、不熔物质的玻璃化以及制备不同种类的新型玻璃提供了可能。同时，本发明提供的玻璃制备方法能够提高玻璃的力学性能、降低玻璃制备温度，起到节约能源的效果。

技术研发人员：张加艳;单志涛;刘树江;张艳飞;沈建兴
受保护的技术使用者：齐鲁工业大学
技术研发日：2021.06.04
技术公布日：2021.08.03