一种均匀相的无机纤维、钡铝硼硅光学玻璃及制备方法技术

本发明专利技术涉及牙科材料领域，具体涉及一种均匀相的无机纤维、钡铝硼硅光学玻璃及制备方法。具体包括：将玻璃原料、溶剂及高分子助剂混合得到玻璃前驱体溶液，将所述玻璃前驱体溶液通过纺丝工艺制成纤维膜，而后对所述纤维膜进行热处理，得到无机纤维；其中，在所述玻璃原料中，以元素氧化物计，氧化钡、三氧化二铝、三氧化二硼与二氧化硅的质量比为(5～40)：(5～20)：(5～20)：(20～65)；所述高分子助剂选用聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇缩丁醛酯、聚丙烯腈中的一种或几种。本发明专利技术提供的钡铝硼硅光学玻璃的制备方法能够有效解决成品玻璃组分不均匀的问题，较好的满足齿科用填料玻璃的应用需求。应用需求。

【技术实现步骤摘要】
一种均匀相的无机纤维、钡铝硼硅光学玻璃及制备方法


[0001]本专利技术涉及牙科材料领域，具体涉及一种均匀相无机纤维、钡铝硼硅光学玻璃及制备方法。

技术介绍

[0002]高透度光学钡铝硼硅光学玻璃能够作为透镜、反射镜广泛应用于光电子领域与航空航天领域等，此外，其作为母玻璃，也是下游高透度玻璃粉的重要来源，例如在齿科领域，钡铝硼硅玻璃可以阻挡X射线和良好的光学透光性，使得钡铝硼硅玻璃在齿科填充性粉体材料方面有着重要的应用。
[0003]现阶段，玻璃组合物多采用粉料熔制方法，但是原料粉体存在易结块混合不均匀的情况，极易导致粉体局部元素组成不均匀。
[0004]而钡铝硼硅玻璃与常规玻璃相比，由于原料组分的熔点、粒度重量差异大的特点，熔制难度更大。在高温熔制过程中，原料的不同组分在不同温区流动性存在差异，玻璃熔制时质量和成分达到熔融状态的时间也不尽相同，导致原料混合不均匀，进而使玻璃成品质量及性能的稳定性差。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种均匀相无机纤维、钡铝硼硅光学玻璃及制备方法，以克服钡铝硼硅光学母玻璃原料不均匀导致的成品质量及性能的稳定性差的问题
[0006]为了实现上述目的，第一方面，本专利技术首先提供一种无机纤维的制备方法，包括：将玻璃原料、溶剂及高分子助剂混合得到玻璃前驱体溶液，将所述玻璃前驱体溶液通过纺丝工艺制成纤维膜，而后将其进行热处理得到无机纤维；
[0007]其中，在所述玻璃原料中，以元素氧化物计，氧化钡、三氧化二铝、三氧化二硼与二氧化硅的质量比为(5～40)：(5～20)：(5～20)：(20～65)；所述高分子助剂选用PVA(聚乙烯醇)、PVP(聚乙烯吡咯烷酮)、PVB(聚乙烯醇缩丁醛酯)、PVP(聚乙烯吡咯烷酮)、PAN(聚丙烯腈)和PVP(聚乙烯吡咯烷酮)中的一种或几种。
[0008]在齿科领域，钡组分的引入往往比较困难，原因除了钡源化合物碳酸钡熔点较高以及氢氧化钡由于带结晶水导致反应异常剧烈以外，最重要的是钡源化合物的密度远高于其它粉体，常规混料过程后物料极易发生分层，导致原料成分分布不均匀。而本申请发现，纺丝工艺能够使用钡源的选择扩大到几乎所有可溶性钡源化合物，且进一步发现在前述体系下，不仅能够避免钡源分层问题，还可以有效改善成分的不相溶、微溶以及溶液浑浊等问题，大大改善了玻璃前驱体溶液的均匀性与高透度，进而提高了钡铝硼硅光学玻璃品质，更有利于其在齿科领域的应用。
[0009]作为优选，所述溶剂为水、乙醇、二甲基亚砜(DMSO)、N,N
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二甲基甲酰胺(DMF)和N,N
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二甲基乙酰胺(DMAC)的一种或几种。
[0010]更优选地，所述溶剂为水时，所述高分子助剂为PVA(聚乙烯醇)和/或PVP(聚乙烯
吡咯烷酮)；
[0011]所述溶剂为乙醇时，所述高分子助剂为PVB(聚乙烯醇缩丁醛酯)和/或PVP(聚乙烯吡咯烷酮)；
[0012]所述溶剂为二甲基亚砜(DMSO)、N,N
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二甲基甲酰胺(DMF)或N,N
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二甲基乙酰胺(DMAC)时，所述高分子助剂为PAN(聚丙烯腈)和/或PVP(聚乙烯吡咯烷酮)。
[0013]作为优选，所述玻璃原料与溶剂的质量比为(0.2～1.6)：1，更优选地所述质量比为(0.5～1.6)：1。
[0014]作为优选，所述溶剂与高分子助剂的质量比为(4～20)：1，更优选地所述质量比为(4～10)：1。
[0015]本专利技术发现，上述玻璃原料、溶剂与高分子助剂的配伍，有利于所述玻璃前驱体溶液实现高度均匀与高透度，还能使其快速固化，提高纺丝纤维的质量。
[0016]作为优选，在所述玻璃原料中，以元素氧化物计，氧化钡、三氧化二铝、三氧化二硼与二氧化硅的质量比为(10～30)：(5～20)：(5～20)：(35～60)。
[0017]作为优选，以所述玻璃原料的各元素氧化物总质量为基准，二氧化硅与三氧化二铝的含量为40～65wt％。
[0018]作为优选，在所述玻璃原料中，三氧化二硼与二氧化硅的质量比为0.05～0.35，优选为0.1～0.35；氧化钡与三氧化二硼的质量比为0.5～7，优选为0.5～2。
[0019]本专利技术意外发现，在玻璃原料中，当组分之间的关系在上述用量范围时，能够有效提高玻璃的耐热性和比重，兼顾原料均匀性同时提升最终玻璃成品的整体性能。
[0020]作为优选，所述为有机金属盐和/或金属氧化物的分散液。
[0021]作为优选，所述钡源为水溶性钡盐和/或，钡碱，优选氢氧化钡、氯化钡和硝酸钡的一种或几种；所述硅源为硅酸有机盐，优选为硅酸酯盐，更优选为正硅酸乙酯和/或原硅酸乙酯；所述铝源为铝的水合酸、水合碱及硝酸盐，优选氢氧化铝、偏铝酸、硝酸铝的一种或几种；所述硼源为硼酸。
[0022]作为优选，在所述玻璃前驱体溶液加入酸，所述酸为盐酸、硝酸、醋酸和草酸的一种或几种。
[0023]更优选的，所述玻璃前驱体溶液的pH值为2～6，更优选地pH值为3～5。
[0024]本申请发现，在所述玻璃前驱体溶液体系下，pH在上述范围值时，能够更好地保证溶液的高度均匀与高透度。
[0025]作为优选，所述玻璃前驱体溶液的粘度范围为200～20000mPa
·
s，优选为800～5000mPa〃s，上述粘度范围不仅能够更好的保持拉丝的顺畅度与稳定性，更重要的是，能够有效促进溶液体系实现高度均匀性。
[0026]本专利技术中，对原料纯度以及设备控制要求极高。
[0027]作为优选，所述钡铝硼硅玻璃原料中铁元素含量小于1000ppm，优选小于300ppm，铁元素含量低于上述范围时能够保证产品的高透光性。此外，本专利技术技术方案中设备中与物料接触部分不含有任何金属成分，能够更好的改善产品颜色以及实现高透度。
[0028]作为优选，对所述玻璃前驱体溶液进行搅拌，搅拌速度为20～2000r/min，优选200～1000r/min；搅拌时间大于2h。
[0029]在本专利技术中，所述纺丝工艺包括将所述玻璃前驱体溶液灌注在平头注射器里进行
固化成丝。
[0030]作为优选，所述纺丝工艺为静电纺丝或离心纺丝，更优选为静电纺丝。
[0031]作为优选，所述静电纺丝的条件包括：静电压为5～30kV，优选20～30kV；接收板至针头的接收距离为2～35cm，优选15～20cm；推进速度为0.1～10ml/h，优选0.6～3ml/h。
[0032]作为优选，所述离心纺丝的条件为：转速为300～500r/min，接收板至针头的接收距离为10～30cm。
[0033]作为优选，所述所述热处理在200～1400℃下进行。
[0034]作为优选，所述热处理分两个阶段进行；
[0035]其中，第一阶段在600～1300℃下进行，所述第一阶段的处理时间为1～10h；更优选地第一阶段处理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无机纤维的制备方法，其特征在于，包括：将玻璃原料、溶剂及高分子助剂混合得到玻璃前驱体溶液，将所述玻璃前驱体溶液通过纺丝工艺制成纤维膜，而后对所述纤维膜进行热处理，得到无机纤维；其中，在所述玻璃原料中，以元素氧化物计，氧化钡、三氧化二铝、三氧化二硼与二氧化硅的质量比为(5～40)：(5～20)：(5～20)：(20～65)；所述高分子助剂选用聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇缩丁醛酯、聚丙烯腈中的一种或几种。2.根据权利要求1所述的无机纤维的制备方法，其特征在于，所述溶剂为水、乙醇、二甲基亚砜、N,N
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二甲基甲酰胺和N,N
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二甲基乙酰胺的一种或几种；优选所述溶剂为水时，所述高分子助剂为聚乙烯醇和/或聚乙烯吡咯烷酮；所述溶剂为乙醇时，所述高分子助剂为聚乙烯醇缩丁醛酯和/或聚乙烯吡咯烷酮；所述溶剂为二甲基亚砜、N,N
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二甲基甲酰胺、N,N
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二甲基乙酰胺中的一种或多种时，所述高分子助剂为聚丙烯腈和/或聚乙烯吡咯烷酮。3.根据权利要求1或2所述的无机纤维的制备方法，其特征在于，所述溶剂与高分子助剂的质量比为(4～20)：1；和/或，所述玻璃原料与溶剂的质量比为(0.2～1.6)：1。4.根据权利要求1～3任一项所述的无机纤维的制备方法，其特征在于，在所述玻璃原料中，以元素氧化物计，氧化钡、三氧化二铝、三氧化二硼与二氧化硅的质量比为(10～30)：(5～20)：(5～20)：(35～60)；优选地，以所述玻璃原料的各元素氧化物总质量为基准，二氧化硅与三氧化二铝的含量为40～65wt％。5.根据权利要求1～4任一项所述的无机纤维的制备方法，其特征在于，三氧化二硼与二氧化硅的质量比为0.05～0.35，氧化钡与三氧化二硼的质量比为0.5～7。6.根据权利要求1～5任一项所述的无机纤维的制备方法，其特征在于，在所述玻璃前驱体溶液中，钡源为水溶性钡盐和/或钡碱，优选氢氧化钡、氯化钡和硝酸钡的一种或几种；硅源为硅酸有机盐，优选为硅酸酯盐，更优选为正硅酸乙酯和/或原硅酸乙酯；铝源为铝的水合酸、水合碱及硝酸盐，优选氢氧化铝、偏铝酸、硝酸铝的一种或几种；硼源为硼酸；和/或，所述钡铝硼硅玻璃原料中，铁元素含量小于1000ppm，优选小于300ppm。7.根据权利要求1～6任一项所述的无机纤维的制备方法，其特征在于，所述玻璃前驱体溶液还含有酸，所述酸为盐酸、硝酸、醋酸和草酸的一种或几种；优选所述玻璃前驱体溶液的pH值为2～6；更优选地pH值为3～5。8.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜朋朋，仇越秀，冯广辉，
申请(专利权)人：辽宁爱尔创生物材料有限公司，
类型：发明
国别省市：