一种石墨烯增强玻璃材料的方法与流程

文档序号:25784111发布日期:2021-07-09 10:21阅读:211来源:国知局

1.本发明属于玻璃材料技术领域,具体涉及一种石墨烯增强玻璃材料的方法。


背景技术:

2.当前,随着人们生活水平的提高,对于产品轻量化的要求日益增长。对于玻璃市场而言,玻璃制品目前已经贯穿人们生活的方方面面,轻量化生产要求玻璃制品的厚度越来越薄,这一方面提高了人们生活的方便性,但是与此同时,也该薄层玻璃制品的制备提出了新的挑战,同时满足工艺要求又能保证制品的抗冲击强度、抗折强度、表面硬度是摆在玻璃制品产业负责人眼前的一项重要课题。
3.增强型玻璃制品是提高玻璃制品质量和解决玻璃制品推广难题的有效途径。
4.采用纳米材料添加到玻璃制品原料中是制备增强型玻璃制品的常用方法,但是,常规混合搅拌添加纳米材料的方法通常存在分散性不高、增强效果不明显的缺陷。


技术实现要素:

5.本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足,提供一种石墨烯增强玻璃材料的方法。本发明的方法采用石墨烯乙醇溶液分三次加入玻璃原料中的方法,分散更均匀,制备得到的石墨烯增强玻璃材料各部分性能均匀,具有更强的抗冲击强度、抗折强度和表面硬度,能够承受薄层玻璃制品制备加工过程的工艺参数考验,利于推广应用。
6.为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:一种石墨烯增强玻璃材料的方法,其特征在于,包括以下步骤:
7.步骤一、将石墨烯分散于无水乙醇中,得到石墨烯乙醇溶液;所述无水乙醇的质量为石墨烯质量的5倍~10倍;
8.步骤二、将二氧化硅、氧化钒、三氧化二硼、氮化钛、氯化钡、氧化铝、木质纤维素、氧化镁和硒粉混合后研磨,过筛,得到粒径为100目~200目的混合粉料;
9.步骤三、将步骤一所述石墨烯乙醇溶液平均分成三份,将第一份的所述石墨烯乙醇溶液喷涂于模具型腔内;
10.步骤四、将第二份的所述石墨烯乙醇溶液与步骤二所述混合粉料混合后在400℃~600℃条件下保温烧结1h~2h,以2℃/min~5℃/min的升温速率升温至800℃~900℃保温烧结45min~60min,得到玻璃料件;
11.步骤五、将步骤四所述玻璃料件置于模具型腔内,将第三份的所述石墨烯乙醇溶液喷涂于玻璃料件上,将内容有玻璃料件的模具型腔以3℃/min~5℃/min的升温速率升温至800℃~900℃,保温25min~50min;
12.步骤六、自然冷却,打磨,抛光,得到石墨烯增强玻璃材料。
13.上述的一种石墨烯增强玻璃材料的方法,其特征在于,所述二氧化硅90份~150份;氧化钒50份~90份;三氧化二硼10份~30份;氮化钛5份~20份;氯化钡1份~5份;氧化铝1份~5份;木质纤维素2份~10份;氧化镁1份~5份;硒粉2份~9份;石墨烯10份~20份。
14.上述的一种石墨烯增强玻璃材料的方法,其特征在于,所述二氧化硅110份~130份;氧化钒60份~80份;三氧化二硼14份~26份;氮化钛8份~16份;氯化钡2份~4份;氧化铝2份~4份;木质纤维素4份~8份;氧化镁2份~4份;硒粉4份~8份;石墨烯12份~18份。
15.上述的一种石墨烯增强玻璃材料的方法,其特征在于,所述二氧化硅120份;氧化钒70份;三氧化二硼20份;氮化钛12份;氯化钡3份;氧化铝3份;木质纤维素6份;氧化镁3份;硒粉6份;石墨烯16份。
16.上述的一种石墨烯增强玻璃材料的方法,其特征在于,所述石墨烯的片层厚度≤50nm,片径≤80μm。
17.上述的一种石墨烯增强玻璃材料的方法,其特征在于,所述玻璃材料的表面压应力≥450mpa。
18.本发明与现有技术相比具有以下优点:
19.1、本发明的方法采用石墨烯乙醇溶液分三次加入玻璃原料中的方法,分散更均匀,制备得到的石墨烯增强玻璃材料各部分性能均匀,具有更强的抗冲击强度、抗折强度和表面硬度,能够承受薄层玻璃制品制备加工过程的工艺参数考验,利于推广应用。
20.下面结合实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
具体实施方式
21.实施例1
22.本实施例的一种石墨烯增强玻璃材料的方法,原料包括以下重量份的组分:
23.二氧化硅120份;
24.氧化钒70份;
25.三氧化二硼20份;
26.氮化钛12份;
27.氯化钡3份;
28.氧化铝3份;
29.木质纤维素6份;
30.氧化镁3份;
31.硒粉6份;
32.石墨烯16份。
33.所述石墨烯的片层厚度≤50nm,片径≤80μm。
34.所述玻璃材料的表面压应力≥450mpa。
35.所述方法包括以下步骤:
36.步骤一、将石墨烯分散于无水乙醇中,得到石墨烯乙醇溶液;所述无水乙醇的质量为石墨烯质量的8倍;
37.步骤二、将二氧化硅、氧化钒、三氧化二硼、氮化钛、氯化钡、氧化铝、木质纤维素、氧化镁和硒粉混合后研磨,过筛,得到粒径为150目的混合粉料;
38.步骤三、将步骤一所述石墨烯乙醇溶液平均分成三份,将第一份的所述石墨烯乙醇溶液喷涂于模具型腔内;
39.步骤四、将第二份的所述石墨烯乙醇溶液与步骤二所述混合粉料混合后在500℃
条件下保温烧结1.5h,以3℃/min的升温速率升温至850℃保温烧结50min,得到玻璃料件;
40.步骤五、将步骤四所述玻璃料件置于模具型腔内,将第三份的所述石墨烯乙醇溶液喷涂于玻璃料件上,将内容有玻璃料件的模具型腔以4.5℃/min的升温速率升温至850℃,保温30min;
41.步骤六、自然冷却,打磨,抛光,得到石墨烯增强玻璃材料。
42.实施例2
43.本实施例的一种石墨烯增强玻璃材料的方法,原料包括以下重量份的组分:
44.二氧化硅110份;
45.氧化钒60份;
46.三氧化二硼14份;
47.氮化钛8份;
48.氯化钡2份;
49.氧化铝2份;
50.木质纤维素4份;
51.氧化镁2份;
52.硒粉4份;
53.石墨烯12份。
54.所述石墨烯的片层厚度≤50nm,片径≤80μm。
55.所述玻璃材料的表面压应力≥450mpa。
56.所述方法包括以下步骤:
57.步骤一、将石墨烯分散于无水乙醇中,得到石墨烯乙醇溶液;所述无水乙醇的质量为石墨烯质量的5倍;
58.步骤二、将二氧化硅、氧化钒、三氧化二硼、氮化钛、氯化钡、氧化铝、木质纤维素、氧化镁和硒粉混合后研磨,过筛,得到粒径为100目的混合粉料;
59.步骤三、将步骤一所述石墨烯乙醇溶液平均分成三份,将第一份的所述石墨烯乙醇溶液喷涂于模具型腔内;
60.步骤四、将第二份的所述石墨烯乙醇溶液与步骤二所述混合粉料混合后在400℃条件下保温烧结2h,以2℃/min的升温速率升温至800℃保温烧结60min,得到玻璃料件;
61.步骤五、将步骤四所述玻璃料件置于模具型腔内,将第三份的所述石墨烯乙醇溶液喷涂于玻璃料件上,将内容有玻璃料件的模具型腔以3℃/min的升温速率升温至800℃,保温25min;
62.步骤六、自然冷却,打磨,抛光,得到石墨烯增强玻璃材料。
63.实施例3
64.本实施例的一种石墨烯增强玻璃材料的方法,原料包括以下重量份的组分:
65.二氧化硅130份;
66.氧化钒80份;
67.三氧化二硼26份;
68.氮化钛16份;
69.氯化钡4份;
70.氧化铝4份;
71.木质纤维素8份;
72.氧化镁4份;
73.硒粉8份;
74.石墨烯18份。
75.所述石墨烯的片层厚度≤50nm,片径≤80μm。
76.所述玻璃材料的表面压应力≥450mpa。
77.所述方法包括以下步骤:
78.步骤一、将石墨烯分散于无水乙醇中,得到石墨烯乙醇溶液;所述无水乙醇的质量为石墨烯质量的5倍~10倍;
79.步骤二、将二氧化硅、氧化钒、三氧化二硼、氮化钛、氯化钡、氧化铝、木质纤维素、氧化镁和硒粉混合后研磨,过筛,得到粒径为200目的混合粉料;
80.步骤三、将步骤一所述石墨烯乙醇溶液平均分成三份,将第一份的所述石墨烯乙醇溶液喷涂于模具型腔内;
81.步骤四、将第二份的所述石墨烯乙醇溶液与步骤二所述混合粉料混合后在600℃条件下保温烧结1h,以5℃/min的升温速率升温至900℃保温烧结45min,得到玻璃料件;
82.步骤五、将步骤四所述玻璃料件置于模具型腔内,将第三份的所述石墨烯乙醇溶液喷涂于玻璃料件上,将内容有玻璃料件的模具型腔以5℃/min的升温速率升温至900℃,保温25min;
83.步骤六、自然冷却,打磨,抛光,得到石墨烯增强玻璃材料。
84.实施例4
85.本实施例的一种石墨烯增强玻璃材料的方法,原料包括以下重量份的组分:
86.二氧化硅90份;
87.氧化钒50份;
88.三氧化二硼10份;
89.氮化钛5份;
90.氯化钡1份;
91.氧化铝1份;
92.木质纤维素2份;
93.氧化镁1份;
94.硒粉9份;
95.石墨烯10份。
96.所述石墨烯的片层厚度≤50nm,片径≤80μm。
97.所述玻璃材料的表面压应力≥450mpa。
98.所述方法包括以下步骤:
99.步骤一、将石墨烯分散于无水乙醇中,得到石墨烯乙醇溶液;所述无水乙醇的质量为石墨烯质量的5倍~10倍;
100.步骤二、将二氧化硅、氧化钒、三氧化二硼、氮化钛、氯化钡、氧化铝、木质纤维素、氧化镁和硒粉混合后研磨,过筛,得到粒径为200目的混合粉料;
101.步骤三、将步骤一所述石墨烯乙醇溶液平均分成三份,将第一份的所述石墨烯乙醇溶液喷涂于模具型腔内;
102.步骤四、将第二份的所述石墨烯乙醇溶液与步骤二所述混合粉料混合后在600℃条件下保温烧结1h,以5℃/min的升温速率升温至900℃保温烧结45min,得到玻璃料件;
103.步骤五、将步骤四所述玻璃料件置于模具型腔内,将第三份的所述石墨烯乙醇溶液喷涂于玻璃料件上,将内容有玻璃料件的模具型腔以5℃/min的升温速率升温至900℃,保温25min;
104.步骤六、自然冷却,打磨,抛光,得到石墨烯增强玻璃材料。
105.实施例5
106.本实施例的一种石墨烯增强玻璃材料的方法,原料包括以下重量份的组分:
107.二氧化硅150份;
108.氧化钒90份;
109.三氧化二硼30份;
110.氮化钛20份;
111.氯化钡5份;
112.氧化铝5份;
113.木质纤维素10份;
114.氧化镁5份;
115.硒粉9份;
116.石墨烯20份。
117.所述石墨烯的片层厚度≤50nm,片径≤80μm。
118.所述玻璃材料的表面压应力≥450mpa。
119.所述方法包括以下步骤:
120.步骤一、将石墨烯分散于无水乙醇中,得到石墨烯乙醇溶液;所述无水乙醇的质量为石墨烯质量的5倍~10倍;
121.步骤二、将二氧化硅、氧化钒、三氧化二硼、氮化钛、氯化钡、氧化铝、木质纤维素、氧化镁和硒粉混合后研磨,过筛,得到粒径为200目的混合粉料;
122.步骤三、将步骤一所述石墨烯乙醇溶液平均分成三份,将第一份的所述石墨烯乙醇溶液喷涂于模具型腔内;
123.步骤四、将第二份的所述石墨烯乙醇溶液与步骤二所述混合粉料混合后在600℃条件下保温烧结1h,以5℃/min的升温速率升温至900℃保温烧结45min,得到玻璃料件;
124.步骤五、将步骤四所述玻璃料件置于模具型腔内,将第三份的所述石墨烯乙醇溶液喷涂于玻璃料件上,将内容有玻璃料件的模具型腔以5℃/min的升温速率升温至900℃,保温25min;
125.步骤六、自然冷却,打磨,抛光,得到石墨烯增强玻璃材料。
126.以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明做任何限制,凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化,均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
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