СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СТРОНЦИЕВОГО АЛЮМОСИЛИКАТНОГО СТЕКЛА Российский патент 2024 года по МПК C03B5/00 C03B1/00 C03C3/85 

Изобретение относится к области химической промышленности и может быть использовано в медицине, в частности в стоматологии.

Известны способ получения стеклокерамики, недостатками которых является длительность технологического процесса.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ синтеза фторсодержащего стронциевого алюмосиликатного стекла в корундовых тиглях с выдержкой 1-2 часа при температурах 1500-1600ºС [Каримова К.Х., Савинков В.И., Сигаев В.Н. Особенности синтеза стекол, используемых в качестве наполнителей в стекломерных цементах для стоматологии //Успехи в химии и химической технологии. Т. 33. 2019. № 4.].

Недостатком данного способа является длительность технологического процесса.

Технический результат предлагаемого способа заключается в ускорении технологического процесса.

Технический результат достигается тем, что способ получения стронциевого алюмосиликатного стекла включает подготовку шихты путем усреднения компонентов, укладку шихты в корундовые тигли, плавление в электрической печи, выработку стекла и контроль качества, причем что шихта включает кварцевое стекло, глинозем и карбонат стронция, в подготовку которой дополнительно входит раздельный помол компонентов до размера частиц 5-7 мкм и их механоактивацию, после чего осуществляют гранулирование усредненного состава шихты.

Предложенный способ отличается от прототипа тем, что шихта включает кварцевое стекло, глинозем и карбонат стронция, в подготовку которой дополнительно входит раздельный помол компонентов до размера частиц 5-7 мкм и их механоактивацию, после чего осуществляют гранулирование усредненного состава шихты.

Сопоставительный анализ известного и предлагаемого способов представлен в таблице 1.

Таблица 1

Сопоставительный анализ известного и предлагаемого способов

Известный способ
[Каримова К.Х., Савинков В.И., Сигаев В.Н. Особенности синтеза стекол, используемых в качестве наполнителей в стекломерных цементах для стоматологии //Успехи в химии и химической технологии. Т. 33. 2019. № 4.] Предлагаемый способ Подготовка шихты путем усреднения порошков оксидов
↓
Укладка шихты в виде порошка в корундовый тигель
↓
Плавление в электрической печи
60-120 мин.
↓
Выработка стекла при температурах 1500-1600ºС
↓
Контроль качества Подготовка шихты путем
раздельного помола, механоактивации и усреднения компонентов
↓
Гранулирование шихты
↓
Укладка гранулированной шихты в корундовый тигель
↓
Плавление в электрической печи
30 мин.
↓
Выработка стекла при температуре 1450ºС
↓
Контроль качества

Пример

В качестве исходных материалов использовали кварцевое стекло, глинозем марки ГК-1 и стронций углекислый.

Химический состав исходных материалов представлен в таблице 2.

Производили механоактивацию и раздельный помол кварцевого стекла, глинозема и углекислого стронция в планетарной мельнице «Санд» в течение 15 минут. При уменьшении времени помола до 10 минут гранулометрический состав лежит в пределах 15-30 мкм, что увеличивает время варки и повышает температуру варки на 25-30 С. При снижении времени помола. Механоактивация тонкодисперсных порошков позволяем активировать компоненты шихты, снизить энергию активации, сместить лимитирующую стадию силикатообразования из диффузионной стадии в кинетическую, ускорить процесс образования и накопления силикатного расплава и снизить температуру варки. Тонкодисперсные порошки исходных компонентов усредняли в лабораторном смесителе. Шихту гранулировали в лабораторном грануляторе с получением гранулы размером 2-5 мм.

Таблица 2

Химический состав исходных материалов

Материал Содержание окислов, масс. % SiO₂ SrO Al₂O₃ Fe₂O₃ CaO MgO Na₂O K₂O ппп Кварцевое стекло 99,60 - 0,35 0,02 0,10 0,60 0,01 0,01 - Глинозем ГК-1 0,05 - 98,29 0,04 - - 0,40 - 1,20 Стронций углекислый 0,03 68,52 - 0,01 - 0,02 0,11 - 31,20

Были приготовлены составы сырьевых смесей 1, 2, 3 (таблица 3).

Таблица 3

Составы сырьевых смесей для варки стронций-алюмосиликатного стекла

№ состава Кварцевое стекло, % Глинозем, % Карбонат стронция, % 1 66 17 17 2 70 15 15 3 68 15 17

В корундовый тигель объемом 100 см2 укладывали гранулированную шихту. Тигель с шихтой помещали в печь с хромитлантановыми нагревателями. Варку стекол осуществляли при 1450ºС с выдержкой при максимальной температуре 0,5 часа.

Химический состав стекол представлен в таблице 4.

Таблица 4

Химический состав экспериментальных составов и импортного стекла

Состав Содержание окислов, масс. % SiO₂ SrO Al₂O₃ Fe₂O₃ CaO MgO Na₂O K₂O - 1 65,91 10,46 23,40 0,01 0,03 0,11 0,10 0,01 - 2 69,95 8,62 21,17 0,03 0,04 0,09 0,13 0,01 - 3 72,04 6,46 21,25 0,03 0,03 0,09 0,14 - -

Свойства синтезированных стекол представлены в таблице 5.

Таблица 5

Характеристик стронций-алюмосиликатных стекол

Номер состава Плотность, кг/м³ Показатель преломления ТКЛР, ·10^-7°С^-1 Модуль нормальной упругости, Н/м² Модуль сдвига, Н/м² Диэлектрическая проницаемость 1 2515 1,536 35,4 7820 3342 5,71 2 2480 1,533 35,2 7701 3283 5,42 3 2445 1,531 33,5 7656 3258 5,21

Раздельный помол с последующим усреднением шихты и ее гранулированием позволяет увеличить выход готового продукта по сравнению с варкой стекла из порошковой шихты более чем в три раза, а также ускорить процесс стекловарения в 2-3 раза за счет использования механоактивированной тонкодисперсной щихты. В предлагаемом способе в качестве сырьевых компонентов не используется фторид алюминия и оксиды фосфора, что существенно снижает улетучивание шихты в процессе варки, обеспечивает стабильный химический состав и свойства конечного продукта. Применение механоактивированной шихты с размером частиц 5-7 мкм тигле после раздельного помола позволяет ускорить процессы силикатообразования и плавления стронциевого алюмосиликатного стекла. Использование кварцевого стекла позволит ускорить процесс образования и накопления силикатного расплава. Устранение в исходной шихте в предлагаемом способе по сравнению с прототипом летучих компонентов, позволяет получить конечный продукт с необходимыми эксплуатационными показателями. Так, показатель преломления, синтезированного стронциевого алюмосиликатного стекла, составляет n=1,531-1,536. Как известно, одним из основных требований, предъявляемых к стеклам, используемым в качестве наполнителей в стоматологии, является показатель преломления равный 1,53-1,54.

Показатели качества конечного продукта в предлагаемом и известном способах представлены в таблице 6.

Таблица 6

Показатели качества конечного продукта в предлагаемом и известном способах

Показатели качества Известный способ Предлагаемый способ 1 2 3 Состав стекла, % SiO₂ – 27-29
Al₂O₃ – 23-25
S₂O – 23-25
P₂O₅ – 11-13
AlF₃ – 12-15 Составы 1, 2, 3 из примера Шихта (агрегатное состояние) Порошок шихты Гранулированная шихта Раздельный помол и механоактивация компонентов шихты, мкм – 5-7 Материал тигля Корундовый тигель Корундовый тигель Температура варки, ºС 1500-1600 1450 Время варки, ч 1-2 0,5 Показатель преломления 1,525 1,531-1,536 Плотность, г/см³ 2,90 2,445-2,515 ТКЛР, 10^-7 град^-1 53 33,5-35,4 Tg, ºС 620 625 Микротвердость, кГ/мм² 560-610 680

Изобретение относится к области химической промышленности и может быть использовано в медицине, в частности в стоматологии. Технический результат предлагаемого способа заключается в ускорении технологического процесса за счет снижения времени плавления. Технический результат достигается тем, что способ получения стронциевого алюмосиликатного стекла включает подготовку шихты путем усреднения компонентов, укладку шихты в корундовые тигли, плавление в электрической печи, выработку стекла и контроль качества, причем шихта включает кварцевое стекло, глинозем и карбонат стронция, в подготовку которой дополнительно входит раздельный помол компонентов до размера частиц 5-7 мкм и их механоактивацию, после чего осуществляют гранулирование усредненного состава шихты. 6 табл.

Способ получения стронциевого алюмосиликатного стекла, включающий подготовку шихты путем усреднения компонентов, укладку шихты в корундовые тигли, плавление в электрической печи, выработку стекла и контроль качества, отличающий тем, что шихта включает кварцевое стекло, глинозем и карбонат стронция, в подготовку которой дополнительно входит раздельный помол компонентов до размера частиц 5-7 мкм и их механоактивацию, после чего осуществляют гранулирование усредненного состава шихты.