一種導(dǎo)電玻璃及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及無(wú)機(jī)非金屬材料【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及玻璃及其生產(chǎn)技術(shù)，更具體地涉及一種導(dǎo)電玻璃及其制造方法。本發(fā)明提供的導(dǎo)電玻璃其是由將無(wú)機(jī)導(dǎo)電粉體包覆在玻璃顆粒表面上后，制成玻璃混合料，再在1150℃～1300℃下熔融，冷卻制得，所述無(wú)機(jī)導(dǎo)電粉體為無(wú)機(jī)導(dǎo)電氧化物、導(dǎo)電的鈦酸鹽中的一種或兩者的混合物，玻璃混合料中無(wú)機(jī)導(dǎo)電粉體的質(zhì)量份數(shù)為3%～23%，玻璃顆粒質(zhì)量份數(shù)為77%～97%。其作為原料制造豐富的建筑材料，例如平板玻璃、玻璃馬賽克、有導(dǎo)電玻璃層的微晶玻璃陶瓷復(fù)合板等，賦予了建筑用玻璃材料電磁屏蔽、防靜電、電加熱等新型功能。
【專利說(shuō)明】一種導(dǎo)電玻璃及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無(wú)機(jī)非金屬材料【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及玻璃及其生產(chǎn)技術(shù)，更具體地涉及一種導(dǎo)電玻璃及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我們常見的普通玻璃在常態(tài)下是一種絕緣體，因而不適用于某些特殊的工程需要，特別是在需要其在常態(tài)下導(dǎo)電的需求。為此人們研發(fā)了很多生產(chǎn)導(dǎo)電玻璃的工藝，例如在玻璃中加入導(dǎo)電離子，在玻璃表面附加導(dǎo)電膜等。在玻璃中加入導(dǎo)電離子主要用于制造固體電解質(zhì)玻璃、導(dǎo)電漿料用導(dǎo)電玻璃粉，以上主要應(yīng)用是鋰離子電池等；在玻璃表面附加導(dǎo)電膜主要用于制造導(dǎo)電玻璃纖維以及具有表面導(dǎo)電能力的玻璃制品，其主要應(yīng)用在平板顯示領(lǐng)域，例如在平板顯示中被廣泛使用的ITO (錫氧化銦)玻璃。以上兩種方式所制造的導(dǎo)電玻璃成本高，而且使用范圍基本固定，特別是ITO玻璃制造設(shè)備昂貴，需要等離子體濺射設(shè)備，并且制造的導(dǎo)電玻璃僅在表面具有一層濺射形成的導(dǎo)電膜，基本只能用于平板顯示領(lǐng)域。
[0003]在建筑裝飾材料中，玻璃制品占有很大的比例。隨著生產(chǎn)技術(shù)和材料的進(jìn)步，除了傳統(tǒng)的建筑玻璃外，玻璃馬賽克、微晶玻璃磚、微晶玻璃陶瓷復(fù)合磚、拋晶磚、拋釉磚等新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，在建筑物內(nèi)外裝飾中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。如果將導(dǎo)電玻璃材料用于以上產(chǎn)品，則可以獲得具有電磁屏蔽功能、防靜電功能、電熱功能的建筑裝飾產(chǎn)品。但是，以上介紹的兩種現(xiàn)有導(dǎo)電玻璃制造技術(shù) 不適合制造建筑裝飾材料用導(dǎo)電玻璃。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提出一種廉價(jià)的導(dǎo)電玻璃，其具有成本低廉，制造工藝簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，而且可以將其或?qū)⑵渥鳛橐环N基礎(chǔ)原料制造建筑裝飾材料，以此種導(dǎo)電玻璃作為材料，還能生產(chǎn)例如導(dǎo)電平板玻璃、導(dǎo)電玻璃馬賽克、具有導(dǎo)電玻璃層的微晶玻璃陶瓷復(fù)合板等導(dǎo)電玻璃制品，能給人們提供舒適、健康的生活空間。
[0005]為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種導(dǎo)電玻璃，其是由將無(wú)機(jī)導(dǎo)電粉體包覆在玻璃顆粒表面上后制成玻璃混合料，再在1150°C~130(TC下熔融，冷卻制得，所述無(wú)機(jī)導(dǎo)電粉體為無(wú)機(jī)導(dǎo)電氧化物、導(dǎo)電的鈦酸鹽中的一種或兩者的混合物，制成玻璃混合料中無(wú)機(jī)導(dǎo)電粉體的質(zhì)量份數(shù)為3%~23%，玻璃顆粒質(zhì)量份數(shù)為77%~97%。
[0006]在1150°C~1300°C下熔融，玻璃顆粒間沒(méi)有完全熔融混合，而僅是彼此融合在一起，因而包覆在玻璃顆粒表面的無(wú)機(jī)導(dǎo)電粉體在導(dǎo)電玻璃中形成導(dǎo)電網(wǎng)，網(wǎng)中包裹著玻璃相，因此這種導(dǎo)電玻璃電阻均勻，而且導(dǎo)電效果好。
[0007]進(jìn)一步地，在上述導(dǎo)電玻璃中，無(wú)機(jī)導(dǎo)電氧化物為包括但不限于導(dǎo)電氧化錫、導(dǎo)電氧化鋅、導(dǎo)電氧化鈦、導(dǎo)電氧化鐵中的一種或多種混合。
[0008]進(jìn)一步地，在上述導(dǎo)電玻璃中，導(dǎo)電的鈦酸鹽為包括但不限于導(dǎo)電鈦酸鋇、導(dǎo)電鈦酸鉛中的一種或多種混合。[0009]進(jìn)一步地，在上述導(dǎo)電玻璃中，玻璃顆粒可以是低溫玻璃顆粒、普通建筑玻璃顆粒、器皿玻璃顆粒、微晶玻璃顆粒、玻璃熔塊顆粒中的一種或多種組合。
[0010]低溫玻璃粉是指熔融溫度較低的玻璃粉，例如鉛硼玻璃粉；普通建筑玻璃粉是指門窗所用的平板玻璃廢棄后破碎制成的粉料；器皿玻璃粉是指玻璃瓶、罐、杯、碟廢棄后破碎制成的粉料；微晶玻璃粉是指微晶玻璃破碎后制成的粉料，玻璃熔塊粉是指將熔融態(tài)的玻璃直接水淬冷卻制得的塊狀物破碎成粉制成的粉料。另外，玻璃熔塊通常作為陶瓷生產(chǎn)的釉用原料，主要起作助熔劑和提高釉面質(zhì)量作用，另外玻璃熔塊也可以作為生產(chǎn)微晶玻璃陶瓷復(fù)合板的原料。 [0011]進(jìn)一步地，在上述導(dǎo)電玻璃中，玻璃顆粒的粒徑為1mm~15mm,進(jìn)一步優(yōu)選為2mm~8mm,以上粒徑范圍有利于無(wú)機(jī)導(dǎo)電粉體包裹在玻璃顆粒上。
[0012]上述導(dǎo)電玻璃可以制成導(dǎo)電平板玻璃、導(dǎo)電玻璃馬賽克、具有導(dǎo)電玻璃層的微晶玻璃陶瓷復(fù)合板。
[0013]本發(fā)明還提供一種制造導(dǎo)電玻璃的方法，其包括如下步驟:
[0014]步驟I)混料:將由無(wú)機(jī)導(dǎo)電氧化物、導(dǎo)電的鈦酸鹽中的一種或兩者的混合物組成的無(wú)機(jī)導(dǎo)電粉體均勻的包覆在玻璃顆粒上，制成混合料，其中無(wú)機(jī)導(dǎo)電粉體的質(zhì)量份數(shù)為3%~23%，玻璃顆粒的質(zhì)量份數(shù)為77%~97%。
[0015]步驟2)堆積:將將步驟I)制得的混合料堆積在承載體上。
[0016]步驟3)熔制:將步驟2)堆積有混合料的承載體置于在窯爐中熔制，熔制溫度為1150°C~1300°C ;冷卻后得到導(dǎo)電玻璃。
[0017]進(jìn)一步地，在上述方法中，承載體的材質(zhì)可以是耐火材料、陶瓷生坯體、陶瓷素?zé)黧w、高溫金屬中的一種。承載體表面形貌而呈現(xiàn)不同形態(tài)時(shí)，所制備的導(dǎo)電玻璃形狀也不同，例如承載體表面形貌為平面，則可以制成導(dǎo)電平板玻璃；承載體表面具有網(wǎng)格狀的方格，則可以制成導(dǎo)電玻璃馬賽克。
[0018]進(jìn)一步地，在上述方法中，承載體和混合料之間設(shè)有防粘層，這樣燒結(jié)后，導(dǎo)電玻璃就能很容易從承載體上取下。防粘層的材料可以是氧化鋁、鋁釩土、莫來(lái)石、碳化硅、氮化硅等耐火材料；具體地，可以將上述耐火材料球磨成漿料，涂覆在承載體上，然后再布撒混合料。
[0019]進(jìn)一步地，在上述方法中，步驟I)中所使用的導(dǎo)電氧化物包括但不限于導(dǎo)電氧化錫、導(dǎo)電氧化鋅、導(dǎo)電氧化鈦、導(dǎo)電氧化鐵中的一種或多種混合。
[0020]進(jìn)一步地，在上述方法中，步驟I)中所使用的導(dǎo)電的鈦酸鹽包括但不限于導(dǎo)電鈦酸鋇、導(dǎo)電鈦酸鉛中的一種或多種混合。
[0021]進(jìn)一步地,在上述方法中，步驟I)中所使用的玻璃顆粒的粒徑為1mm~15mm ;進(jìn)一步優(yōu)選為2_~8mm,以上粒徑范圍有利于無(wú)機(jī)導(dǎo)電粉體包覆在無(wú)機(jī)導(dǎo)電粉體表面。
[0022]為了讓無(wú)機(jī)導(dǎo)電粉體能較好的包裹在玻璃顆粒上，在上述方法中，步驟I)所述的無(wú)機(jī)導(dǎo)電粉體預(yù)先加入水或乙醇等有機(jī)溶劑中制成導(dǎo)電漿料后再與玻璃顆粒包覆烘干制得混合料。優(yōu)選地，水或乙醇等有機(jī)溶劑的質(zhì)量為無(wú)機(jī)導(dǎo)電粉體質(zhì)量的1/3~3/2倍。
[0023]在上述方法中，導(dǎo)電漿料與玻璃顆粒包覆烘干工序可采用漿料霧化噴涂法、漿料浸潰攪拌法。上述漿料霧化噴涂法是將導(dǎo)電漿料用壓縮空氣霧化，通過(guò)噴槍噴涂在玻璃顆粒表面，待干燥后，形成在玻璃顆粒表面包覆一層無(wú)機(jī)導(dǎo)電粉體的混合料；漿料浸潰攪拌法是將玻璃顆粒浸入導(dǎo)電漿料中，然后不斷攪拌至均勻，然后烘干，得到混合料。[0024]進(jìn)一步地，在上述方法中，導(dǎo)電漿料中還可以含有成膜劑、分散劑、助熔劑、消泡劑。
[0025]成膜劑可以選擇乙基纖維素、甲基纖維素、聚乙烯醇、甘油等，添加量一般為漿料質(zhì)量的0.5%-3%，其主要作用是讓漿料具有粘性，使得無(wú)機(jī)導(dǎo)電粉體能在玻璃顆粒表面形成牢固的包裹層。
[0026]分散劑也可以稱為減水劑，主要是為了減少漿料中溶劑含量，從而達(dá)到節(jié)約資源作用，其可以是紙漿廢液、水玻璃、聚丙烯酸、三聚磷酸鈉，其添加質(zhì)量一般為漿料質(zhì)量的
0.3%-0.5%。
[0027]助溶劑主要是為了降低熔融溫度，并使得制成的導(dǎo)電玻璃更致密，光滑平整，氣孔率低，其可以為鉀、鈉、鋰長(zhǎng)石，鋰輝石、硼酸鉛、玻璃粉等，添加量一般為漿料質(zhì)量的5%以下。
[0028]消泡劑主要是為了減少漿料中的氣泡，其可以是乙醇、異丙醇、正丁醇、二甲基甘油等，添加量一般不超過(guò)漿料質(zhì)量的1%。
[0029]進(jìn)一步地，本發(fā)明還提供一種制造導(dǎo)電平板玻璃的方法，其包括如下步驟:
[0030]步驟I)混料:將由無(wú)機(jī)導(dǎo)電氧化物、導(dǎo)電的鈦酸鹽中的一種或兩者的混合物組成的無(wú)機(jī)導(dǎo)電粉體均勻的包覆在玻璃顆粒上，制成混合料，其中無(wú)機(jī)導(dǎo)電粉體的質(zhì)量份數(shù)為3%~23%，玻璃顆粒的質(zhì)量份數(shù)為77%~97%。
[0031]步驟2)布料:將步驟I)制備的混合料均勻布施在表面為平面的承載體上。
[0032]步驟3)融制:再在窯爐中熔制，熔制溫度為1150°C~1300°C，保溫時(shí)間為I~2小時(shí)；冷去后將得到制品從承載體上取下，得到導(dǎo)電平板玻璃。
[0033]以上制成的防靜電平板玻璃可以進(jìn)行后期的機(jī)械加工，包括切割、磨削、拋光等。
[0034]進(jìn)一步地，在上述方法中，承載體的材質(zhì)可以是耐火材料、陶瓷生坯體、陶瓷素?zé)€體、高溫金屬中的一種。
[0035]進(jìn)一步地，在上述方法中，承載體和混合料之間設(shè)有防粘層，這樣燒結(jié)后，導(dǎo)電平板玻璃就能很容易從承載體上取下。防粘層的材料可以是氧化鋁、莫來(lái)石、碳化硅、氮化硅等耐火材料；具體地，可以將上述耐火材料球磨成漿料，涂覆在承載體上，然后再布撒混合料。
[0036]進(jìn)一步地，本發(fā)明還提供一種制造導(dǎo)電玻璃馬賽克的方法，其包括如下步驟:
[0037]步驟I)混料:將由無(wú)機(jī)導(dǎo)電氧化物、導(dǎo)電的鈦酸鹽中的一種或兩者的混合物組成的無(wú)機(jī)導(dǎo)電粉體均勻的包覆在玻璃顆粒上，制成混合料，其中無(wú)機(jī)導(dǎo)電粉體的質(zhì)量份數(shù)為3%~23%，玻璃顆粒的質(zhì)量份數(shù)為77%~97%。
[0038]步驟2)布料:將步驟I制成的混合料布撒入具有網(wǎng)格狀方格模腔的由耐火材料或高溫金屬制成的模具中。
[0039]步驟3)融制:再在窯爐中熔制，熔制溫度為1150°C~1300°C，保溫時(shí)間為I~2小時(shí)；冷去后將得到制品從模具中取出，即可得到導(dǎo)電玻璃馬賽克。
[0040]進(jìn)一步地，在上述方法中，模具的材質(zhì)可以是耐火材料、陶瓷生坯體、陶瓷素?zé)黧w、高溫金屬中的一種。
[0041]進(jìn)一步地，在上述方法中，模具和混合料之間設(shè)有防粘層，這樣燒結(jié)后，導(dǎo)電玻璃馬賽克就能很容易從承載體上取下。防粘層的材料可以是氧化鋁、莫來(lái)石、碳化硅、氮化硅等耐火材料；具體地，可以將上述耐火材料球磨成漿料，涂覆在模具上，然后再布撒混合料。
[0042]在1150°C~1300°C下熔融，玻璃顆粒間沒(méi)有完全熔融混合，而僅是彼此融合在一起，因而包覆在玻璃顆粒表面的無(wú)機(jī)導(dǎo)電粉體在導(dǎo)電玻璃馬賽克中形成導(dǎo)電網(wǎng)，網(wǎng)中包裹著玻璃相，因此這種導(dǎo)電玻璃馬賽克電阻均勻，而且導(dǎo)電效果好。
[0043]進(jìn)一步地，本發(fā)明還提供一種制造具有導(dǎo)電玻璃層的微晶玻璃陶瓷復(fù)合板的方法，其包括如下步驟:
[0044]步驟I)混料:將由無(wú)機(jī)導(dǎo)電氧化物、導(dǎo)電的鈦酸鹽中的一種或兩者的混合物組成的無(wú)機(jī)導(dǎo)電粉體均勻的包覆在玻璃顆粒上，制成混合料，其中無(wú)機(jī)導(dǎo)電粉體的質(zhì)量份數(shù)為3%~23%，玻璃顆粒的質(zhì)量份數(shù)為77%~97%。 [0045]步驟2)布料:在陶瓷坯體上均勻布施步驟I)制造的混合料，混合料的堆積厚度為
2~8mm ο
[0046]步驟3)入窯燒成:在輥道窯氧化氣氛燒成，燒成溫度1150~1250°C，燒成周期為60~120分鐘。
[0047]步驟4)拋磨加工:將出窯爐冷卻的制品進(jìn)行磨邊和拋光加工，得到具有導(dǎo)電玻璃層的微晶玻璃陶瓷復(fù)合板的方法。
[0048]為了讓步驟2)中混合料能在陶瓷坯體上較好堆積，在布料時(shí)可以噴灑固定劑；固定劑為粘性溶液，其可以將混合料粘結(jié)在陶瓷坯體上。
[0049]和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明制造的導(dǎo)電玻璃廉價(jià)、工藝簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)，而且可以用其作為原料制造豐富的建筑材料，例如平板玻璃、玻璃馬賽克、有導(dǎo)電玻璃層的微晶玻璃陶瓷復(fù)合板等，賦予了建筑用玻璃材料電磁屏蔽、防靜電、電加熱等新型功能。
【具體實(shí)施方式】
[0050]下面通過(guò)【具體實(shí)施方式】來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0051]下表1為實(shí)施例的配方表。
[0052]表1
[0053]
【權(quán)利要求】
1.一種導(dǎo)電玻璃，其是由將無(wú)機(jī)導(dǎo)電粉體包覆在玻璃顆粒表面上后，制成玻璃混合料，再在1150°C~1300°c下熔融，冷卻制得，所述無(wú)機(jī)導(dǎo)電粉體為無(wú)機(jī)導(dǎo)電氧化物、導(dǎo)電的鈦酸鹽中的一種或兩者的混合物，玻璃混合料中無(wú)機(jī)導(dǎo)電粉體的質(zhì)量份數(shù)為3%~23%，玻璃顆粒質(zhì)量份數(shù)為77%~97%。
2.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電玻璃，其特征在于，所述無(wú)機(jī)導(dǎo)電粉體在導(dǎo)電玻璃中形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò),玻璃相包裹在上述導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)中。
3.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電玻璃，其特征在于，所述無(wú)機(jī)導(dǎo)電氧化物為導(dǎo)電氧化錫、導(dǎo)電氧化鋅、導(dǎo)電氧化鈦、導(dǎo)電氧化鐵中的一種或多種混合。
4.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電玻璃，其特征在于，所述導(dǎo)電的鈦酸鹽為導(dǎo)電鈦酸鋇、導(dǎo)電鈦酸鉛中的一種或多種混合。
5.一種導(dǎo)電玻璃的制造方法，其包括如下步驟: 步驟I)混料:將由無(wú)機(jī)導(dǎo)電氧化物、導(dǎo)電的鈦酸鹽中的一種或兩者的混合物組成的無(wú)機(jī)導(dǎo)電粉體均勻的包覆在玻璃顆粒上，制成混合料，其中無(wú)機(jī)導(dǎo)電粉體的質(zhì)量份數(shù)為3%~23%，玻璃顆粒的質(zhì)量份數(shù)為77%~97% ； 步驟2)堆積:將步驟I)制得的混合料堆積在承載體上； 步驟3)熔制:將步驟2)堆積有混合料的承載體置于在窯爐中熔制，熔制溫度為1150°C~1300°C ;冷卻后得到導(dǎo)電玻璃。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于:所述無(wú)機(jī)導(dǎo)電氧化物為導(dǎo)電氧化錫、導(dǎo)電氧化鋅、導(dǎo)電氧化鈦、導(dǎo)電氧化鐵中的一種或多種混合。`
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述導(dǎo)電的鈦酸鹽為導(dǎo)電鈦酸鋇、導(dǎo)電鈦酸鉛中的一種或多種混合。
8.如權(quán)利要求5-7中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在上述方法中，步驟I)所述的無(wú)機(jī)導(dǎo)電粉體預(yù)先加入水或乙醇等有機(jī)溶劑中制成導(dǎo)電漿料后再與玻璃顆粒包覆烘干制得混合料。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述水或乙醇等有機(jī)溶劑的質(zhì)量為無(wú)機(jī)導(dǎo)電粉體質(zhì)量的1/3~3/2倍。
【文檔編號(hào)】C03C4/14GK103626397SQ201310700754
【公開日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月17日
【發(fā)明者】蔡曉峰, 于偉東 申請(qǐng)人:佛山市中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所陶瓷研發(fā)中心