纹理形成剂对热熔玻璃性能的影响

纹理形成剂对热熔玻璃性能的影响

热熔玻璃的应用热熔玻璃也称为双晶玻璃，是目前装饰行业的新家族。热熔玻璃源于西方国家,近几年来进入我国市场。以前,我国市场上均为国外产品,现在国内已有玻璃厂家引进国外热熔炉生产的产品。热熔玻璃以平板玻璃为基料和无机色料等作为主要原料,采用热熔炉生产的热熔玻璃以其独特的装饰效果成为设计单位、玻璃加工业、装饰装潢业所关注的焦点。热熔玻璃跨越了现有的玻璃形态,充分发挥了设计者和加工者的艺术构思,把现代或古典的艺术形态融入玻璃中,使平板玻璃加工出各种凹凸有致、彩色各异的艺术效果。热熔玻璃种类很多,目前已经有热熔玻璃砖、门窗用热熔玻璃艺术饰品、大型墙体嵌入玻璃、隔断玻璃、一体式卫浴玻璃洗脸盆、成品镜边框、玻璃艺术饰品等,应用的范围因其独特的玻璃材质和艺术效果而十分广泛。本文以废玻璃为主要原料,以少量石英砂为形成纹理面形成剂,经过一定的热处理制成了建筑用热熔玻璃。测试了其有关性能,并对其影响因素进行了分析讨论。1实验1.1实验中使用的原料(1)实验中使用的碎玻璃性能本试验以废旧窗玻璃为主要原料,所用碎玻璃的性能见表1所示。试验中碎玻璃的加入量为95%-99%。(2)表面活性剂本实验以难熔的石英砂(工业纯,含量≥99.74%)为纹理面形成剂。石英砂的粒度为300目,加入量为1%～5%。1.2建筑物热熔玻璃的制备首先将碎玻璃清洗,烘干后破碎成20mm以下的颗粒,取一定重量破碎后的碎玻璃加入到球磨罐中,加入3%的蒸馏水后球磨3min后,再加入1%～5%的纹理形成剂石英砂,再球磨3min,然后将球磨后的配合料倒入不锈钢模具(10×10×5cm)中,最后放入到马弗炉中,以10℃/min升温至850℃～950℃下烧成,保温一定时间,自然冷却后就得到建筑用热熔玻璃。1.3应力表达方式的测量用BMD-2型玻璃密度测定仪测定试样的密度;用QFB-II膨胀系数测定仪测定试样的线膨胀系数;用PT-1036PC万能材料试验机测试试样的抗折强度;用WZY-250型应力仪观测试样中是否有残余应力;用721分光光度计测量试样的透光率;用文献的方法测试试样的吸水率,硬度,热稳定性和抗酸、抗碱等性能;用日本理学D/max2200PCX-射线仪测量确定试样中是否有晶体析出,衍射条件:CuKα,40kV,40mA,DS-RS-SS为1°-0.15mm-1°,石墨单色器,扫描速度为5°/min,步长0.01°。2结果与讨论2.1石英砂用量对抗折强度的影响图1是试样中加入不同质量百分比的石英砂,在900℃下保温90min后的抗折强度;由图1可以看出,随石英砂加入量的增加,试样的抗折强度逐渐降低。这是因为随石英砂加入量的增加,高温下碎玻璃的有效结合面积逐渐减少,从而导致试样的结合强度降低。2.2烧结温度对材料抗折强度的影响一般情况下,普通窗玻璃的软化温度为650℃～710℃,要使得破碎的玻璃重新粘结在一起,则烧成温度通常要比软化温度高100℃～300℃。本实验选择的烧成温度范围为850℃～950℃。图2是石英砂的加入量为3%的试样,在烧成温度下保温1小时后的抗折强度与烧成温度的关系曲线。由图2可以看出,随烧成温度的升高,试样的抗折强度逐渐增加,并且,当烧成温度大于900℃时,试样的抗折强度增加幅度逐渐降低。这是因为实验过程中,试样中的碎玻璃块被难熔的石英砂分隔开来,随温度的升高,碎玻璃的粘度逐渐降低,塑性逐渐增强,当温度较高时,碎玻璃可以绕过石英砂颗粒的缝隙而粘结成一个大块,并且粘度越低,粘结的越牢固。因此其抗折强度随温度升高而增大,且强度逐渐接近于窗玻璃的强度。图3是试样在900℃下保温90min后的XRD图谱,由图3可以看出,试样完全为玻璃相,没有发现SiO2等晶相产生,因此可以断定,在高温下石英砂是以非晶态形式存在于试样中,并与碎玻璃紧密地粘结在一起。2.3高温下碎玻璃材料的排列图4是石英砂的加入量为3%的试样,在900℃不同保温时间下的抗折强度。由图4可以看出,随保温时间的延长,试样的抗折强度逐渐增加,力学性能逐渐变好。这是因为在高温下,具有塑性的碎玻璃可以绕过石英砂颗粒而紧紧的粘结在一起,随时间的延长,碎玻璃颗粒之间的有效结合面积逐渐增加,因而碎玻璃之间结合越牢固,抗折强度越高。实验中还发现,当保温时间较长时,试样的透光率有所降低,如图5所示;这是因为,高温下碎玻璃的塑性形状变化带动了石英砂颗粒的运动,导致石英砂在试样中无规则的排列,而不是仅仅存在于碎玻璃的表面,从而导致试样的透光率降低。与此同时,所制备试样的纹理也随之模糊。2.4热熔玻璃的基本性能表2是石英砂的加入量为3%的试样,在900℃下保温90min后的基本性能。由表2可以看出,由于石英砂的密度和膨胀系数比碎玻璃的低,因此所制备试样的密度和膨胀系数低于所用创玻璃的密度和膨胀系数;另外,从表2可以看出,所制备的热熔玻璃热稳定性、耐酸性及耐碱性好,透光率高,且纹理面上无残余应力,强度高,表2所制备热熔玻璃的基本性能可大量用于建筑装饰材料。利用碎玻璃制备热熔玻璃是固体废弃材料再生利用、保护环境的又一新途径。3石英砂用量的确定(1)以95%～99%的废旧玻璃为主要原料,以1%～5%的石英砂为纹理形成剂,制备了建筑用环保型热熔玻璃。(2)实验结果发现:随石英砂用量的增加,试样的抗折强度逐渐降低;随烧成温度的升高,试样的抗折强度逐渐升高;随保温时间的延长,试样的抗