專利名稱：：一種玻璃強化催化劑及玻璃強化的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明是關(guān)于一種玻璃強化催化劑及玻璃強化的方法。
背景技術(shù)：
：玻璃易破裂，通常采用化學(xué)強化的方法強化玻璃?；瘜W(xué)強化的方法是用鉀離子替換玻璃中的鈉離子，由于鉀離子的半徑大于鈉離子，替換后玻璃的壓應(yīng)力增加，因而增加了玻璃的強度。例如，CN1795149A公開了一種強化玻璃的方法和設(shè)備，該方法包括由熔融玻璃形成玻璃制品，該玻璃制品具有退火點溫度；然后將形成的玻璃制品浸入至熔融鹽浴中，該鹽浴包含鉀離子，其中，在該浸漬步驟期間該玻璃制品的表面溫度至少是該玻璃的退火點溫度；并且將玻璃制品的溫度維持在該玻璃的應(yīng)變點溫度以下約15(TC至少約5分鐘。該方法提高了玻璃的強度，但是強化后的玻璃的抗彎曲能力較低，因此影響了強化玻璃的應(yīng)用。目前在進(jìn)行玻璃強化時，通常還加入氧化鋁或硅藻土作為催化劑以進(jìn)一步提高強化后玻璃的強度，但是強化后玻璃的抗彎曲性能仍然較低。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有催化劑強化的玻璃的抗彎曲性能較低的缺點，提供一種能夠使強化的玻璃具有較高抗彎曲性能的玻璃強化催化劑。本發(fā)明提供了一種玻璃強化催化劑，其中，該催化劑包括氫氧化鉀、組分A和組分B;所述組分A為磷酸鉀、焦磷酸鉀、硅酸鉀、高錳酸鉀、硫酸鉀、鉻酸鉀和銻酸鉀中的一種或幾種，所述組分B為氧化鋁和/或硅藻土。本發(fā)明還提供了一種玻璃強化方法，該方法包括將玻璃進(jìn)行預(yù)熱，然后將預(yù)熱后的玻璃浸入至熔融的鹽浴中進(jìn)行強化，所述預(yù)熱的條件包括預(yù)熱溫度為300-400°C，預(yù)熱時間為5-20分鐘，所述強化的條件包括強化溫度為350-450°C，強化時間為15-35小時，其中，所述鹽浴中含有鉀鹽和本發(fā)明提供的催化劑。本發(fā)明的發(fā)明人意外地發(fā)現(xiàn)氫氧化鉀、組分A和組分B結(jié)合使用能夠大幅度的提高玻璃的抗彎曲性能，同時玻璃的抗沖擊能力也具有顯著的提高。例如，使用本發(fā)明實施例l-4得到的玻璃強化催化劑Sl-S4進(jìn)行強化而得到的強化玻璃Al-A4的與使用對比例1-2得到的參比玻璃強化催化劑CS1-CS2進(jìn)行強化而得到的參比強化玻璃CA1-CA2相比，抗彎曲性能達(dá)到300牛頓以上，說明使用本發(fā)明提供的玻璃強化催化劑的強化玻璃的抗彎曲性能大幅度的提高；并且抗沖擊能力達(dá)到30厘米以上，說明本發(fā)明提供的玻璃強化催化劑在提高玻璃的抗彎曲性能的同時，還顯著提高了玻璃的抗沖擊能力。具體實施例方式本發(fā)明提供了一種玻璃強化催化劑，該催化劑包括氫氧化鉀、組分A和組分B，所述組分A為磷酸鉀、焦磷酸鉀、硅酸鉀、高錳酸鉀、硫酸鉀、鉻酸鉀和銻酸鉀中的一種或幾種，所述組分B為氧化鋁和/或硅藻土。根據(jù)本發(fā)明，所述催化劑中氫氧化鉀、組分A和組分B的含量可以在很大范圍內(nèi)改變，優(yōu)選情況下，以催化劑的總重量為基準(zhǔn)，氫氧化鉀的含量為5-10重量％，組分A的含量為10-50重量％，組分B的含量為40-85重量％;進(jìn)一步優(yōu)選為，以催化劑的總重量為基準(zhǔn)，氫氧化鉀的含量為5-10重量％，組分A的含量為10-25重量％，組分B的含量為65-85重量％。本發(fā)明人意外地發(fā)現(xiàn)氫氧化鉀中的氫氧根離子能夠使玻璃中的硅-氧鍵斷裂，使鉀離子與鈉離子的替換更加徹底，能夠大幅度的提高玻璃表面的應(yīng)壓力，從而提高玻璃的抗沖擊能力。所述組分A為磷酸鉀、焦磷酸鉀、硅酸鉀、高錳酸鉀、硫酸鉀、鉻酸鉀和銻酸鉀中的一種或幾種，組分A中的大分子陰離子能夠吸引鉀離子，并且易吸附于玻璃表面，因此，增加了玻璃表面的鉀離子的濃度，使鉀離子與鈉離子的替換更加徹底，從而提高玻璃的抗沖擊能力，同時組分A中的大分子陰離子能夠進(jìn)入玻璃表面的微小縫隙中，從而提高了玻璃的抗彎曲性能，優(yōu)選情況下，所述組分A為磷酸鉀和/或焦磷酸鉀。所述組分B為氧化鋁和/或硅藻土，組分B能夠與替換出的鈉離子形成難熔物，從而消除替換出的鈉離子雜質(zhì)，提高鉀離子的純度，使鉀離子于鈉離子的替換更加徹底，能夠大幅度的提高玻璃表面的應(yīng)壓力，從而提高玻璃的抗沖擊能力。根據(jù)本發(fā)明，含有氫氧化鉀、組分A和組分B的催化劑可以通過將氫氧化鉀、組分A和組分B混合得到，混合的條件沒有特別的限制，只要混合均勻即可。在混合的過程中，氫氧化鉀、組分A和組分B的含量可以在很大范圍內(nèi)改變，優(yōu)選情況下，以催化劑的總重量為基準(zhǔn)，氫氧化鉀的含量為5-10重量％，組分A的含量為10-50重量％，組分B的含量為40-85重量％;進(jìn)一步優(yōu)選為，以催化劑的總重量為基準(zhǔn)，氫氧化鉀的含量為5-10重量％，組分A的含量為10-25重量％，組分B的含量為65-85重量％。所述組分A為磷酸鉀、焦磷酸鉀、硅酸鉀、高錳酸鉀、硫酸鉀、鉻酸鉀和銻酸鉀中的一種或幾種；優(yōu)選情況下，所述組分A為磷酸鉀和/或焦磷酸鉀。所述組分B為氧化鋁和/或硅藻土。本發(fā)明提供一種玻璃強化方法，該方法中預(yù)熱條件和強化條件可以為各種常規(guī)低溫強化的條件，在常規(guī)低溫強化的條件中，預(yù)熱溫度和強化溫度均低于玻璃的應(yīng)變溫度和退火溫度，優(yōu)選情況下，可以將玻璃預(yù)熱至300-400°C，然后將預(yù)熱后的玻璃浸入至熔融的鹽浴中進(jìn)行強化，該鹽浴中含有鉀鹽，強化的條件包括溫度為350-450°C，強化的時間為15-35小時，其中，所述鹽浴中還含有本發(fā)明提供的催化劑。所述鉀鹽為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，例如，所述鉀鹽為硝酸鉀、氯化鉀和硫酸鉀中的一種或幾種。根據(jù)本發(fā)明，所述鹽浴中含有的鉀鹽和催化劑的含量可以在很大范圍內(nèi)改變，優(yōu)選情況下，以鹽浴的總重量為基準(zhǔn)，所述催化劑的含量為0.5-5重量％，所述鉀鹽的含量為95-99.5重量％;進(jìn)一步優(yōu)選為，以鹽浴的總重量為基準(zhǔn)，所述催化劑的含量為0.5-2重量％，所述鉀鹽的含量為98-99.5重量%。下面的實施例將對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。實施例1本實施例用于說明本發(fā)明提供的玻璃強化催化劑。將5重量份的氫氧化鉀、IO重量份的磷酸鉀、40重量份的氧化鋁和45重量份的硅藻土(廣東光華化學(xué)試劑廠有限公司，分析純)混合得到玻璃強化催化劑S1。實施例2本實施例用于說明本發(fā)明提供的玻璃強化催化劑。將5重量份的氫氧化鉀、25重量份的硅酸鉀、35重量份的氧化鋁和35重量份的硅藻土(廣東光華化學(xué)試劑廠有限公司，分析純)混合得到玻璃強化催化劑S2。實施例3本實施例用于說明本發(fā)明提供的玻璃強化催化劑。將10重量份的氫氧化鉀、15重量份的磷酸鉀、10重量份的銻酸鉀和65重量份的硅藻土(廣東光華化學(xué)試劑廠有限公司，分析純)混合得到玻璃強化催化劑S3。實施例4本實施例用于說明本發(fā)明提供的玻璃強化催化劑。將5重量份的氫氧化鉀、20重量份的焦磷酸鉀和75重量份的氧化鋁混合得到玻璃強化催化劑S4。對比例1使用氧化鋁作為參比玻璃強化催化劑CS1。對比例2使用硅藻土作為參比玻璃強化催化劑CS2。實施例5-8分別將經(jīng)過拋光的長38.6毫米、寬30.84毫米和高0.75毫米的鈉鈣玻璃(日本板硝子公司，萊寶1.1)清洗、烘干；然后將清洗、烘干后的鈉鈣玻璃放入烘箱內(nèi)預(yù)熱至40(TC，并維持15分鐘；將預(yù)熱后的鈉鈣玻璃浸入到分別含有2重量份玻璃強化催化劑Sl-S4的鹽浴中，該鹽浴由98重量份的的硝酸鉀組成，強化的溫度為42(TC，強化的時間為24小時，然后將強化后的鈉鈣玻璃取出，冷卻至室溫，用去離子水清洗并干燥，得到強化玻璃A1-A4。對比例3-4分別將經(jīng)過拋光的長38.6毫米、寬30.84毫米和高0.75毫米的鈉鈣玻璃(日本板硝子公司，萊寶1.1)清洗、烘干；然后將清洗、烘干后的鈉鈣玻璃放入烘箱內(nèi)預(yù)熱至40(TC，并維持15分鐘；將預(yù)熱后的鈉鈣玻璃浸入到分別含有2重量份參比玻璃強化催化劑CS1-CS2的鹽浴中，該鹽浴由80重量份的的硝酸鉀和18重量份的氯化鉀組成，強化的溫度為42(TC，強化的時間為24小時，然后將強化后的鈉鈣玻璃取出，冷卻至室溫，用去離子水清洗并干燥，得到參比強化玻璃CA1-CA2。實施例9-12對實施例5-8得到的強化玻璃Al-A4按照以下方法進(jìn)行抗沖擊能力測試和抗彎曲性能測試抗沖擊能力測試將強化玻璃放在測試臺上，強化玻璃四周邊緣3毫米寬度由硬木質(zhì)臺扳支撐，中間懸空，將直徑為3厘米、重量為135克的鋼球從距玻璃10厘米高度處自由下落，以后依次上升5厘米測試一次，記錄玻璃破碎時鋼球沖擊的高度，結(jié)果如表l所示?？箯澢阅軠y試將強化玻璃放在測試臺上，強化玻璃的兩端由木質(zhì)臺板支撐，中間懸空，將直徑為5毫米的壓頭以10毫米/秒的速度壓下，記錄玻璃破碎時壓頭的最大壓力，結(jié)果如表l所示。對比例5-7將對比例3-4得到的參比強化玻璃CA1-CA2，按照實施例9-12所述的方法進(jìn)行抗沖擊能力測試和抗彎曲性能測試，結(jié)果如表1所示。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>從上表1可以看出，使用本發(fā)明實施例l-4得到的玻璃強化催化劑Sl-S4進(jìn)行強化而得到的強化玻璃Al-A4的與使用對比例l-2得到的參比玻璃強化催化劑CS1-CS2進(jìn)行強化而得到的參比強化玻璃CA1-CA2相比，抗彎曲性能達(dá)到300牛頓以上，說明使用本發(fā)明提供的玻璃強化催化劑的強化玻璃的抗彎曲性能大幅度的提高；并且抗沖擊能力達(dá)到30厘米以上，說明本發(fā)明提供的玻璃強化催化劑在提高玻璃的抗彎曲性能的同時，還顯著提高了玻璃的抗沖擊能力。權(quán)利要求1、一種玻璃強化催化劑，其特征在于，該催化劑包括氫氧化鉀、組分A和組分B；所述組分A為磷酸鉀、焦磷酸鉀、硅酸鉀、高錳酸鉀、硫酸鉀、鉻酸鉀和銻酸鉀中的一種或幾種，所述組分B為氧化鋁和/或硅藻土。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化劑，其中，以催化劑的總重量為基準(zhǔn)，氫氧化鉀的含量為5-10重量％，組分A的含量為10-50重量％，組分B的含量為40-85重量％。3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的催化劑，其中，以催化劑的總重量為基準(zhǔn)，氫氧化鉀的含量為5-10重量％，組分A的含量為10-25重量％，組分B的含量為65-85重量％。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化劑，其中，所述組分A為磷酸鉀和/或焦磷酸鉀。5、一種玻璃強化方法，該方法包括將玻璃進(jìn)行預(yù)熱，然后將預(yù)熱后的玻璃浸入至熔融的鹽浴中進(jìn)行強化，所述預(yù)熱的條件包括預(yù)熱溫度為300-400°C，預(yù)熱時間為5-20分鐘，所述強化的條件包括強化溫度為350-450°C，強化時間為15-35小時，其中，所述鹽浴中含有鉀鹽和權(quán)利要求1所述的催化劑。6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的強化方法，其中，所述鉀鹽選自硝酸鉀、氯化鉀和硫酸鉀中的一種或幾種。7、根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的強化方法，其中，以鹽浴的總重量為基準(zhǔn)，所述催化劑的含量為0.5-5重量％;所述鉀鹽的含量為95-99.5重量％。全文摘要一種玻璃強化催化劑，其中，該催化劑包括氫氧化鉀、組分A和組分B；所述組分A為磷酸鉀、焦磷酸鉀、硅酸鉀、高錳酸鉀、硫酸鉀、鉻酸鉀和銻酸鉀中的一種或幾種，所述組分B為氧化鋁和/或硅藻土。本發(fā)明提供的玻璃強化催化劑不但能夠大幅度的提高玻璃的抗彎曲性能，玻璃的抗沖擊能力也顯著的提高。文檔編號C03C21/00GK101348332SQ200710129478公開日2009年1月21日申請日期2007年7月19日優(yōu)先權(quán)日2007年7月19日發(fā)明者楊會良申請人:比亞迪股份有限公司