本发明涉及玻璃加工技术领域，具体涉及一种晶相调节剂及其制备的微晶玻璃。
背景技术
玻璃是非晶无机非金属材料，也是应用最广泛的建筑材料之一；是用多种无机矿物，如石英砂、硼砂、硼酸、重晶石、碳酸钡、石灰石、长石、纯碱等，作为主要原料，另外加入少量辅助原料制成的。它的主要成分为二氧化硅和其他氧化物。普通玻璃的化学组成是na2sio3、casio3、sio2或na2o·cao·6sio2等，主要成分是硅酸盐复盐，是一种无规则结构的非晶态固体。广泛应用于建筑物构建、容器制造、结构和装饰品制造等，用来隔风透光，属于混合物。
普通玻璃的硬度大，导热性好、透光性优秀，但是玻璃的耐压强度和耐折弯性能相对不足，玻璃在受到冲击时容易破碎，不仅导致使用功能丧失，还容易对人和其它物体造成损伤。为了提高玻璃制品的强度，人们通常采用特定的热处理工艺对玻璃进行钢化处理，从而使得玻璃具有更好的机械性能，以及更高的安全系数，这种玻璃被称为钢化玻璃。钢化玻璃其实是一种预应力玻璃，通常使用化学或物理的方法，在玻璃表面形成压应力，玻璃承受外力时首先抵消表层应力，从而提高了承载能力，增强玻璃自身抗风压性，寒暑性，冲击性等。钢化处理使得玻璃的承载能力大大提高，改善了易碎性质，即使钢化玻璃破坏也呈无锐角的小碎片，对人体的伤害极大地降低了。但是钢化后的玻璃不能再进行切割和加工，只能在钢化前就对玻璃进行加工至需要的形状，再进行钢化处理；此外，钢化玻璃强度虽然比普通玻璃强，但由于内部微观结构和应力分布的特性，使得钢化玻璃存在容易自爆的风险。
为了防止玻璃发生自爆，科技人员又开发出一种微晶玻璃产品，微晶玻璃和我们常见的玻璃看起来大不相同，它具有玻璃和陶瓷的双重特性，普通玻璃内部的原子排列是没有规则的，这也是玻璃易碎的原因之一。而微晶玻璃象陶瓷一样，由晶体组成，也就是说，它的原子排列是有规律的。所以，微晶玻璃比陶瓷的亮度高，比玻璃强度高、韧性强。
微晶玻璃的生产需要经过精确的成分配比和特殊晶化处理，才能在得到的玻璃制品中形成相应的晶相结构，加工工艺参数非常严苛。这大大提高了玻璃的研发成本和加工工艺的难度，加工的玻璃的良品率也相对较低，因此如何改善微晶玻璃的加工工艺，提高微晶玻璃生产的良品率，成为制约这种新型玻璃推广应用的一个关键性因素。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种晶相调节剂及其制备的微晶玻璃，该型晶相调节剂可以显著提高微晶玻璃的晶体化率，提升制备的微晶玻璃的机械强度、耐候性能和安全性。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：
一种晶相调节剂，晶相调节剂用于对微晶玻璃熔液进行澄清、调质，并提高晶化处理过程中熔结体的析晶性能，将微晶玻璃的晶体化率提高至75％以上，晶相调节剂在微晶玻璃制备原料中的用量为12-14.5wt％；
该晶相调节剂的制备方法包括如下步骤：
(1)按照40:30:11的质量比，将菱沸石、皂石和硅藻土混合，加入到粉碎机中粉碎研磨得到粒径小于0.5mm的粉剂a；将十二羟基硬脂酸溶于乙醇溶剂中，得到物质的量浓度为1.5mol/l的溶液，然后将253.7g粉剂a和5.8g乙烯基三甲氧基硅烷加入到1l的溶液中，以55-65℃的温度保温分散处理10-15min；
(2)继续向上步骤的分散系中加入15g氟化镁、12g氧化锌、9g硫酸钡、7.4g氧化铅、2.1g二氧化铈和0.6g氧化锆，以300-450r/min的转速搅拌分散处理10-15min，得到的产物以高于80℃的温度将溶剂蒸发，得到固形物；将固形物送入到球磨机中，球磨处理9-11h，球磨结束后过筛并磁选后，得到粉剂b；
(3)按照氢氧化钠2.5mol/l，硝酸钠1mol/l，氯化钠1.8mol/l的物质的量浓度配置水溶液，然后向1l溶液中加入16.5g丙二醇甲醚醋酸酯和2.3g量子点混合物，反应并超声分散处理20-30min，得到微调剂；
(4)将粉剂b、微调剂和水按照5:1:8的质量比混合，并加入占粉剂b质量4-6％的粘合剂，超声分散处理后，得到浆料，将浆料送入到喷雾干燥机中，在300-330℃的干燥室内完成干燥，得到所需微粉状的晶相调节剂。
其中，量子点混合物中含有ganp、hgznte和znses三种三元量子点，三者的含量分别为40％，15％和45％，三种量子点的粒径均为10-25nm。
粘合剂选用羟甲基纤维素钠。
本发明提供的微晶玻璃，按照质量百分比，其原料组分包括：氧化镁16-20％，氧化铝15-19％，二氧化钛0.5-0.8％，氧化硼1.3-2.2％，晶相调节剂12-14.5％，余量为二氧化硅和不可避免的杂质。
优选地，按照质量百分比，微晶玻璃的原料组分包括：氧化镁17-19％，氧化铝16-18％，二氧化钛0.6-0.7％，氧化硼1.6-1.9％，晶相调节剂13.5-14.2％，余量为二氧化硅和不可避免的杂质。
进一步优选地，按照质量百分比，微晶玻璃的原料组分包括：氧化镁18％，氧化铝17％，二氧化钛0.6％，氧化硼1.8％，晶相调节剂14％，余量为二氧化硅和不可避免的杂质。
该微晶玻璃的制备方法为：
(1)按照质量百分比，将原料组分混合并球磨均匀，混合料加入到玻璃窑中，在升温段以1550-1600℃的温度烧制得到玻璃熔液；
(2)玻璃熔液在铂金通道中，依次经过澄清段、冷却段、搅拌段和均质段，借助电加热法兰、通气管和搅拌棒的作用实现澄清和均化处理，均质处理后的玻璃熔液进入到供料仓；
(3)将供料仓中玻璃液的温度降低至1450-1470℃，然后将玻璃液经过压延机连续压延成型，并以700-720℃的退火温度完成退火处理，将冷却后的玻璃切割成相应的尺寸，得到所需平板玻璃；
(4)将切割后的平板玻璃送入到晶化炉中，在晶化炉中快速预热至710-720℃，接着以3-5℃/min的速率将平板玻璃的温度升高至870-875℃，保温1-1.5h，然后将玻璃温度以40-50℃/min的速率降至400-420℃，保温10-15min后，再以10-15℃/min的速率降低至室温出炉，得到所需微晶玻璃。
制备方法中，玻璃熔液的烧制时间为3-4h。
晶化炉中平板玻璃从室温升高至预热温度的时间控制为21-23℃/min。
晶化炉选用氧化铝陶瓷辊道炉。
本发明具有如下的有益效果：
该型微晶玻璃采用本发明的配方和工艺进行生产，得到的玻璃成品中可以形成部分均匀稳定的晶相结构，晶体结构相对细小，尺寸普遍小于0.1μm，晶体化率达到78-85％，从而使得生产的微晶玻璃具有更高的机械强度、化学稳定性和耐高温性能。并且由于本发明中玻璃的晶体化率更高，使得玻璃的热膨胀系数降低，热振稳定性更好，同时也降低了了玻璃在使用过程中，因为温度或其它环境因素导致内部应力变化而发生自爆的可能性。
本发明的玻璃原料配方中，经过精确的组分配比，控制了玻璃熔液的元素含量，从而为后期对玻璃液进行澄清和均匀化处理奠定了基础，也为后期平板玻璃晶化处理过程中，晶体的析出创造了条件。其中，本发明技术方案中原料组分中不再单独使用澄清剂、晶核剂和稀土添加剂等一系列复杂的功能助剂，而是使用了一种经过本发明技术方案特别提供的晶相调节剂成分，该型添加剂在玻璃熔液中添加后，不仅可以发挥澄清熔液，对玻璃液进行调质和改性的功能，还可以对熔结体中锆、锌、钡、铅、铈等微量元素进行补充，从而进一步强化玻璃的耐高温性能和耐压强度；而晶相调节剂中的三元量子点类组分的添加，能够促进玻璃中晶体的析出，从而显著提高晶化处理后玻璃的晶体化率。
在本发明的技术方案中，由于将常规技术方案中的多种功能助剂调整为本发明的一种晶相调节剂，因此，该型微晶玻璃的组分控制更为精确，加工工艺的难度也相应降低，从而更容易对加工参数进行控制，并提高生产的良品率。在后期的晶化热加工处理过程中，本发明技术人员经过长时间的经验总结和创造性试验，得到了应用于该配方玻璃的最佳的热处理方法，利用急热-缓热-急冷-缓冷的控温热处理工艺，将该型微晶玻璃的晶体化率提升至78％以上，从而使得微晶玻璃的性能得到显著增强。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
以下实施例中，晶相调节剂的制备方法为：
(1)按照40:30:11的质量比，将菱沸石、皂石和硅藻土混合，加入到粉碎机中粉碎研磨得到粒径小于0.5mm的粉剂a；将十二羟基硬脂酸溶于乙醇溶剂中，得到物质的量浓度为1.5mol/l的溶液，然后将253.7g粉剂a和5.8g乙烯基三甲氧基硅烷加入到1l的溶液中，以60℃的温度保温分散处理13min；
(2)继续向上步骤的分散系中加入15g氟化镁、12g氧化锌、9g硫酸钡、7.4g氧化铅、2.1g二氧化铈和0.6g氧化锆，以400r/min的转速搅拌分散处理13min，得到的产物以高于80℃的温度将溶剂蒸发，得到固形物；将固形物送入到球磨机中，球磨处理10h，球磨结束后过筛并磁选后，得到粉剂b；
(3)按照氢氧化钠2.5mol/l，硝酸钠1mol/l，氯化钠1.8mol/l的物质的量浓度配置水溶液，然后向1l溶液中加入16.5g丙二醇甲醚醋酸酯和2.3g量子点混合物，反应并超声分散处理25min，得到微调剂；
(4)将粉剂b、微调剂和水按照5:1:8的质量比混合，并加入占粉剂b质量5％的粘合剂，超声分散处理后，得到浆料，将浆料送入到喷雾干燥机中，在320℃的干燥室内完成干燥，得到所需微粉状的晶相调节剂。
其中，量子点混合物中含有ganp、hgznte和znses三种三元量子点，三者的含量分别为40％，15％和45％，三种量子点的粒径均为10-25nm。
粘合剂选用羟甲基纤维素钠。
实施例1
一种微晶玻璃，按照质量百分比，其原料组分包括：氧化镁16％，氧化铝15％，二氧化钛0.5％，氧化硼1.3％，晶相调节剂12％，余量为二氧化硅和不可避免的杂质。
该型微晶玻璃的制备方法为：
(1)按照质量百分比，将原料组分混合并球磨均匀，混合料加入到玻璃窑中，在升温段以1550℃的温度烧制得到玻璃熔液；
(2)玻璃熔液在铂金通道中，依次经过澄清段、冷却段、搅拌段和均质段，借助电加热法兰、通气管和搅拌棒的作用实现澄清和均化处理，均质处理后的玻璃熔液进入到供料仓；
(3)将供料仓中玻璃液的温度降低至1450℃，然后将玻璃液经过压延机连续压延成型，并以700℃的退火温度完成退火处理，将冷却后的玻璃切割成相应的尺寸，得到所需平板玻璃；
(4)将切割后的平板玻璃送入到晶化炉中，在晶化炉中快速预热至710℃，接着以3℃/min的速率将平板玻璃的温度升高至870℃，保温1h，然后将玻璃温度以40℃/min的速率降至400℃，保温10min后，再以10℃/min的速率降低至室温出炉，得到所需微晶玻璃。
其中，玻璃熔液的烧制时间为3h。
晶化炉中平板玻璃从室温升高至预热温度的时间控制为21℃/min。
晶化炉选用氧化铝陶瓷辊道炉。
实施例2
一种微晶玻璃，按照质量百分比，其原料组分包括：氧化镁20％，氧化铝19％，二氧化钛0.8％，氧化硼2.2％，晶相调节剂14.5％，余量为二氧化硅和不可避免的杂质。
该型微晶玻璃的制备方法为：
(1)按照质量百分比，将原料组分混合并球磨均匀，混合料加入到玻璃窑中，在升温段以1600℃的温度烧制得到玻璃熔液；
(2)玻璃熔液在铂金通道中，依次经过澄清段、冷却段、搅拌段和均质段，借助电加热法兰、通气管和搅拌棒的作用实现澄清和均化处理，均质处理后的玻璃熔液进入到供料仓；
(3)将供料仓中玻璃液的温度降低至1470℃，然后将玻璃液经过压延机连续压延成型，并以720℃的退火温度完成退火处理，将冷却后的玻璃切割成相应的尺寸，得到所需平板玻璃；
(4)将切割后的平板玻璃送入到晶化炉中，在晶化炉中快速预热至720℃，接着以5℃/min的速率将平板玻璃的温度升高至875℃，保温1.5h，然后将玻璃温度以50℃/min的速率降至420℃，保温15min后，再以15℃/min的速率降低至室温出炉，得到所需微晶玻璃。
其中，玻璃熔液的烧制时间为4h。
晶化炉中平板玻璃从室温升高至预热温度的时间控制为23℃/min。
晶化炉选用氧化铝陶瓷辊道炉。
实施例3
一种微晶玻璃，按照质量百分比，其原料组分包括：氧化镁18％，氧化铝17％，二氧化钛0.6％，氧化硼1.8％，晶相调节剂14％，余量为二氧化硅和不可避免的杂质。
该型微晶玻璃的制备方法为：
(1)按照质量百分比，将原料组分混合并球磨均匀，混合料加入到玻璃窑中，在升温段以1580℃的温度烧制得到玻璃熔液；
(2)玻璃熔液在铂金通道中，依次经过澄清段、冷却段、搅拌段和均质段，借助电加热法兰、通气管和搅拌棒的作用实现澄清和均化处理，均质处理后的玻璃熔液进入到供料仓；
(3)将供料仓中玻璃液的温度降低至1460℃，然后将玻璃液经过压延机连续压延成型，并以710℃的退火温度完成退火处理，将冷却后的玻璃切割成相应的尺寸，得到所需平板玻璃；
(4)将切割后的平板玻璃送入到晶化炉中，在晶化炉中快速预热至715℃，接着以4℃/min的速率将平板玻璃的温度升高至870℃，保温1.3h，然后将玻璃温度以45℃/min的速率降至410℃，保温12min后，再以13℃/min的速率降低至室温出炉，得到所需微晶玻璃。
其中，玻璃熔液的烧制时间为3.5h。
晶化炉中平板玻璃从室温升高至预热温度的时间控制为22℃/min。
晶化炉选用氧化铝陶瓷辊道炉。
性能测试
1、对实施例中微晶玻璃的各项机械性能和耐候性能进行检测，并设置相同规格的钠钙硅酸盐钢化玻璃作为对照组1，相同规格的大理石片材作为对照组2，进行性能测试，得到如下测试结果：
表1：本实施例中微晶玻璃和对照组材料的性能测试结果
分析以上试验数据发现，利用本发明的技术方案生产的微晶玻璃，能够显著提高玻璃的抗压强度、抗冲击强度和耐折弯性能等各项机械性能，该微晶玻璃的机械性能好于钢化玻璃，并远好于大理石的强度，硬度也更高，耐磨性好，因此非常适合用于建筑材料使用，此外，该型微晶玻璃的抗冻性好，热膨胀系数低，耐热温度高，稳定性非常突出，而且与钢化玻璃相比，几乎不存在发生自爆的风险，因此安全性也更加优秀。
2、将本发明中生产工艺的效能和建筑行业微晶玻璃生产工艺的平均效能进行对比，对比良品率、微晶玻璃成品的晶体化率和晶体尺寸三项数据，并初步估算本发明技术方案量产后的经济效益益与行业平均收益率相比的增长幅度，得到如下数据：
表2：本实施例微晶玻璃生产工艺的效益与行业效益的对比
分析以上实验数据发现，本发明的生产工艺可以将产品的良率提高7.2个百分点，这个增幅相对较大，因此对于降低生产成本具有非常重要的作用；其中，该工艺生存的微晶玻璃产品的晶体化率更高，晶体的平均尺寸更小，也就说明本发明生产的微晶玻璃质量更高，稳定性更高，因此可以获取更高的经济价值。并经过初步核算和预估，本发明的技术方案可以将建筑用微晶平板玻璃生产的经济效益提升12-16％。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。