本發(fā)明屬于玻璃制品技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種高強(qiáng)度玻璃材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
印刷電路板為電子產(chǎn)品中不可或缺的組件，現(xiàn)有印刷電路板的基板大多為銅箔基板，該銅箔基板的主要原料為銅箔和玻纖布，其中，玻纖布是由玻璃纖維經(jīng)織布機(jī)織成，且依厚度可區(qū)分為厚布、薄布、超薄布或特殊規(guī)格的布種等，隨著電子產(chǎn)業(yè)的精進(jìn)，各種電子產(chǎn)品逐漸朝輕薄短小、多功能、高速及高頻化方向發(fā)展，使得電子產(chǎn)品內(nèi)所使用的印刷電路板必須具備更低的熱膨脹系數(shù)與更高的強(qiáng)度，玻璃材料需具備預(yù)定的電氣特性及確保其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，才能使生產(chǎn)出的玻璃纖維能符合印刷電路板的需求，因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員紛紛對(duì)玻璃的成份或比例進(jìn)行改良，以有效提高玻璃材料的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，期能研發(fā)出一款更適合應(yīng)用于印刷電路板的玻璃材料。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種高強(qiáng)度玻璃材料及制備方法。
根據(jù)本發(fā)明一方面提供的一種高強(qiáng)度玻璃材料，所述的高強(qiáng)度玻璃材料由三部分組成，分別為基礎(chǔ)材料、強(qiáng)度強(qiáng)化材料和助熔材料，所述基礎(chǔ)材料、硬度強(qiáng)化材料的重量分別占所述玻璃材料重量的40-50％、17-24％，余量為助熔材料；
其中，所述基礎(chǔ)材料成分為二氧化硅，所述強(qiáng)度強(qiáng)化材料能夠增強(qiáng)玻璃材料的強(qiáng)度，包括如下重量份數(shù)的原料：納米二氧化鋯2-9份、氧化鋁18-25份、硫化鈷1-4份、納米銀1-5份；
其中，所述助熔材料能降低玻璃熔化時(shí)的粘性，包括如下重量份數(shù)的原料：氧化硼20-27份、醋酸銅2-6份。
優(yōu)選地，所述納米銀為納米銀棒、納米銀線、納米銀球中的一種或幾種的混合。
優(yōu)選地，所述納米二氧化鋯經(jīng)過(guò)如下方法改性：向納米二氧化鋯中加入重量為其6-9倍的體積分?jǐn)?shù)為80-90％的乙醇溶液，用鹽酸溶液調(diào)節(jié)ph值為4.0-5.0，將混合液加熱至60-70℃，再加入重量為納米二氧化鋯重量2-4％的硅烷偶聯(lián)劑，超聲波處理2-4h，過(guò)濾，收集濾餅并洗滌至中性，將濾餅干燥、研磨，得改性納米二氧化鋯。
優(yōu)選地，所述超聲波的頻率是20-30khz。
優(yōu)選地，所述洗滌用去離子水洗滌。
優(yōu)選地，所述二氧化硅為非晶態(tài)二氧化硅。
優(yōu)選地，所述非晶態(tài)二氧化硅的合成方法如下：對(duì)二氧化硅粉末實(shí)施球化處理，然后不經(jīng)洗滌即進(jìn)行燒成即得到非晶態(tài)二氧化硅。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種高強(qiáng)度玻璃材料制備方法，所述方法包括如下步驟：
步驟一、按照權(quán)利要求1所述的量稱取二氧化硅、納米二氧化鋯、氧化鋁、硫化鈷、納米銀、氧化硼、醋酸銅，混合均勻；
步驟二、把混合均勻后的物料加入石英坩堝中，放在高溫爐中進(jìn)行熔化，所述高溫爐熔化溫度為1050-1200℃，后逐漸升高溫度至1300-1460℃，保溫8-11h；
步驟三、保溫完成后，在700-800℃下退火2-4h，自然冷卻，即可。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：
1、本發(fā)明提供的一種高強(qiáng)度玻璃材料，通過(guò)加入二氧化硅、納米二氧化鋯、氧化鋁、硫化鈷、納米銀、氧化硼、醋酸銅，制得質(zhì)地均勻、力學(xué)強(qiáng)度優(yōu)異的玻璃。本發(fā)明的制備方法簡(jiǎn)單，且制備過(guò)程中克服了常規(guī)玻璃的加工溫度高的問(wèn)題，節(jié)能環(huán)保，適于工業(yè)化生產(chǎn)。
2、本發(fā)明提供的一種高強(qiáng)度玻璃材料，通過(guò)調(diào)整納米二氧化鋯在玻璃材料中的比例，同時(shí)配合其他原料，提高了玻璃材料的強(qiáng)度。此外，由于納米二氧化鋯在玻璃材料中的體積比較其它氧化物低，故能降低玻璃材料的熱膨脹系數(shù)，使得該玻璃材料較其它玻璃產(chǎn)品具有更低的熱膨脹率。納米二氧化鋯是近年來(lái)發(fā)展較快的無(wú)機(jī)功能材料，通常狀況下為白色無(wú)臭無(wú)味晶體，粒徑小、比表面積大、對(duì)酸堿的穩(wěn)定性好、耐腐蝕、耐高溫、耐磨損、隔熱性能好等特點(diǎn)，是重要的耐高溫、耐腐蝕材料，本發(fā)明采用經(jīng)過(guò)硅烷偶聯(lián)劑改性處理后的改性納米二氧化鋯，提高了其在玻璃材料中的分布均勻性，另一方面使得二氧化鋯分子的立方相單相結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榱⒎较嗪退姆较嗟碾p相結(jié)構(gòu)，因而改性納米二氧化鋯穩(wěn)定性更強(qiáng)，進(jìn)而可以顯著提高玻璃的強(qiáng)度。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本
發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。
實(shí)施例1
本實(shí)施例提供的一種高強(qiáng)度玻璃材料，所述的高強(qiáng)度玻璃材料由三部分組成，分別為基礎(chǔ)材料、強(qiáng)度強(qiáng)化材料和助熔材料，所述基礎(chǔ)材料、硬度強(qiáng)化材料的重量分別占所述玻璃材料重量的50％、17％，余量為助熔材料；
其中，所述基礎(chǔ)材料成分為二氧化硅，所述強(qiáng)度強(qiáng)化材料能夠增強(qiáng)玻璃材料的強(qiáng)度，包括如下重量份數(shù)的原料：納米二氧化鋯9份、氧化鋁18份、硫化鈷4份、納米銀1份；
其中，所述助熔材料能降低玻璃熔化時(shí)的粘性，包括如下重量份數(shù)的原料：氧化硼27份、醋酸銅2份。
其中，所述納米銀為納米銀棒、納米銀線、納米銀球中的一種或幾種的混合。
其中，所述納米二氧化鋯經(jīng)過(guò)如下方法改性：向納米二氧化鋯中加入重量為其9倍的體積分?jǐn)?shù)為80％的乙醇溶液，用鹽酸溶液調(diào)節(jié)ph值為5.0，將混合液加熱至60℃，再加入重量為納米二氧化鋯重量4％的硅烷偶聯(lián)劑，超聲波處理2h，過(guò)濾，收集濾餅并洗滌至中性，將濾餅干燥、研磨，得改性納米二氧化鋯。
其中，所述超聲波的頻率是30khz。
其中，所述洗滌用去離子水洗滌。
其中，所述二氧化硅為非晶態(tài)二氧化硅。
其中，所述非晶態(tài)二氧化硅的合成方法如下：對(duì)二氧化硅粉末實(shí)施球化處理，然后不經(jīng)洗滌即進(jìn)行燒成即得到非晶態(tài)二氧化硅。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種高強(qiáng)度玻璃材料制備方法，所述方法包括如下步驟：
步驟一、按照權(quán)利要求1所述的量稱取二氧化硅、納米二氧化鋯、氧化鋁、硫化鈷、納米銀、氧化硼、醋酸銅，混合均勻；
步驟二、把混合均勻后的物料加入石英坩堝中，放在高溫爐中進(jìn)行熔化，所述高溫爐熔化溫度為1200℃，后逐漸升高溫度至1300℃，保溫11h；
步驟三、保溫完成后，在800℃下退火2h，自然冷卻，即可。
實(shí)施例2
本實(shí)施例提供的一種高強(qiáng)度玻璃材料，所述的高強(qiáng)度玻璃材料由三部分組成，分別為基礎(chǔ)材料、強(qiáng)度強(qiáng)化材料和助熔材料，所述基礎(chǔ)材料、硬度強(qiáng)化材料的重量分別占所述玻璃材料重量的40％、24％，余量為助熔材料；
其中，所述基礎(chǔ)材料成分為二氧化硅，所述強(qiáng)度強(qiáng)化材料能夠增強(qiáng)玻璃材料的強(qiáng)度，包括如下重量份數(shù)的原料：納米二氧化鋯2份、氧化鋁25份、硫化鈷1份、納米銀5份；
其中，所述助熔材料能降低玻璃熔化時(shí)的粘性，包括如下重量份數(shù)的原料：氧化硼20份、醋酸銅6份。
其中，所述納米銀為納米銀棒、納米銀線、納米銀球中的一種或幾種的混合。
其中，所述納米二氧化鋯經(jīng)過(guò)如下方法改性：向納米二氧化鋯中加入重量為其6倍的體積分?jǐn)?shù)為90％的乙醇溶液，用鹽酸溶液調(diào)節(jié)ph值為4.0，將混合液加熱至70℃，再加入重量為納米二氧化鋯重量2％的硅烷偶聯(lián)劑，超聲波處理4h，過(guò)濾，收集濾餅并洗滌至中性，將濾餅干燥、研磨，得改性納米二氧化鋯。
其中，所述超聲波的頻率是20khz。
其中，所述洗滌用去離子水洗滌。
其中，所述二氧化硅為非晶態(tài)二氧化硅。
其中，所述非晶態(tài)二氧化硅的合成方法如下：對(duì)二氧化硅粉末實(shí)施球化處理，然后不經(jīng)洗滌即進(jìn)行燒成即得到非晶態(tài)二氧化硅。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種高強(qiáng)度玻璃材料制備方法，所述方法包括如下步驟：
步驟一、按照權(quán)利要求1所述的量稱取二氧化硅、納米二氧化鋯、氧化鋁、硫化鈷、納米銀、氧化硼、醋酸銅，混合均勻；
步驟二、把混合均勻后的物料加入石英坩堝中，放在高溫爐中進(jìn)行熔化，所述高溫爐熔化溫度為1050℃，后逐漸升高溫度至1460℃，保溫8h；
步驟三、保溫完成后，在700℃下退火4h，自然冷卻，即可。
實(shí)施例3
本實(shí)施例提供的一種高強(qiáng)度玻璃材料，所述的高強(qiáng)度玻璃材料由三部分組成，分別為基礎(chǔ)材料、強(qiáng)度強(qiáng)化材料和助熔材料，所述基礎(chǔ)材料、硬度強(qiáng)化材料的重量分別占所述玻璃材料重量的44％、19％，余量為助熔材料；
其中，所述基礎(chǔ)材料成分為二氧化硅，所述強(qiáng)度強(qiáng)化材料能夠增強(qiáng)玻璃材料的強(qiáng)度，包括如下重量份數(shù)的原料：納米二氧化鋯5份、氧化鋁21份、硫化鈷3份、納米銀3份；
其中，所述助熔材料能降低玻璃熔化時(shí)的粘性，包括如下重量份數(shù)的原料：氧化硼25份、醋酸銅4份。
其中，所述納米銀為納米銀棒、納米銀線、納米銀球中的一種或幾種的混合。
其中，所述納米二氧化鋯經(jīng)過(guò)如下方法改性：向納米二氧化鋯中加入重量為其7倍的體積分?jǐn)?shù)為88％的乙醇溶液，用鹽酸溶液調(diào)節(jié)ph值為4.5，將混合液加熱至65℃，再加入重量為納米二氧化鋯重量3％的硅烷偶聯(lián)劑，超聲波處理3h，過(guò)濾，收集濾餅并洗滌至中性，將濾餅干燥、研磨，得改性納米二氧化鋯。
其中，所述超聲波的頻率是24khz。
其中，所述洗滌用去離子水洗滌。
其中，所述二氧化硅為非晶態(tài)二氧化硅。
其中，所述非晶態(tài)二氧化硅的合成方法如下：對(duì)二氧化硅粉末實(shí)施球化處理，然后不經(jīng)洗滌即進(jìn)行燒成即得到非晶態(tài)二氧化硅。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種高強(qiáng)度玻璃材料制備方法，所述方法包括如下步驟：
步驟一、按照權(quán)利要求1所述的量稱取二氧化硅、納米二氧化鋯、氧化鋁、硫化鈷、納米銀、氧化硼、醋酸銅，混合均勻；
步驟二、把混合均勻后的物料加入石英坩堝中，放在高溫爐中進(jìn)行熔化，所述高溫爐熔化溫度為1150℃，后逐漸升高溫度至1350℃，保溫9h；
步驟三、保溫完成后，在740℃下退火3h，自然冷卻，即可。
性能測(cè)試：
將實(shí)施例1-3得到的高強(qiáng)度玻璃材料磨拋至厚度為4mm玻璃樣片。同時(shí)用二氧化硅60kg、二氧化鋯10kg、氧化鈉8kg、氧化鋅1.8kg、氧化硼0.5kg的原料經(jīng)過(guò)本發(fā)明的方法制備得玻璃材料并將其磨拋至厚度為4mm玻璃樣片，作為對(duì)比例。將上述玻璃樣片進(jìn)行測(cè)試，具體測(cè)試結(jié)果如表1所示。
表1測(cè)試結(jié)果一覽表
由測(cè)試結(jié)果可知：本發(fā)明制備的玻璃材料具有較高的強(qiáng)度，值得在玻璃制品產(chǎn)業(yè)中推廣。
以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。