CN114149177A - 一种高强度的防辐射玻璃及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度的防辐射玻璃及其制备工艺，包括基层玻璃，所述基层玻璃的四周设有限位边，所述基层玻璃上设有PBO纤维层，所述纤维层上设有石英玻璃层，本发明的基层玻璃不仅具有较强的硬度，而且通过在主料二氧化硅和硅酸盐复盐中，添加少量等份的氧化钙、碳酸钡、氧化钾、甲基丙烯酸甲酯、纯碱，从而对高能辐照有较大的吸收能力；通过在基层玻璃上覆盖PBO纤维层来提高防辐射性能的同时，经纺丝后可得高取向、高强度PBO纤维层来提高整个玻璃的硬度和强度；最后再通过真空压制上石英玻璃层作为保护层，进一步提高了整体的抗压性能和防辐射性能。

Description

一种高强度的防辐射玻璃及其制备工艺
技术领域
本发明涉及玻璃制备技术领域，具体为一种高强度的防辐射玻璃及其制备工艺。
背景技术
防辐射玻璃指具有防护如x射线、γ射线等放射性射线功能的特种玻璃。近年来，随着放射医学、原子能工业等领域的发展，射线防护问题也受到了广泛关注；现有的防辐射玻璃品种主要有：镍合金丝网屏蔽虽然屏蔽效果好，但是透光率低，对视觉有影响，以及高铅光学玻璃，虽然具有较好的防辐射性能，但存在化学稳定性较差，玻璃自身耐辐射性差易变色等问题；而且两种玻璃的强度硬度不高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强度的防辐射玻璃及其制备工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高强度的防辐射玻璃及其制备工艺，包括基层玻璃，所述基层玻璃的四周设有限位边，所述基层玻璃上设有PBO纤维层，所述纤维层上设有石英玻璃层，
所述基层玻璃的原料组成成分按重量份数由以下比例组成：二氧化硅68~85份、硅酸盐复盐45~56份、氧化钙18~20份、碳酸钡10~12份、氧化钾5~8份、甲基丙烯酸甲酯5~8份、纯碱3~4份，
所述PBO纤维层的原料组成成分按重量份数由以下比例组成：二氨基间苯二酚盐酸盐72~88份、五氧化二磷22~28份、聚磷酸溶剂50~68份，
所述石英玻璃层的原料组成成分按重量份数由以下比例组成：二氧化硅75~98份、三氧化二硼12~16份、氧化铅4~7份、硅酸钙4~7份、硅酸钠2~3份。
优选的，具体的制备工艺，包括以下步骤：
A、将基层玻璃的原料打磨成粉末状，对潮湿原料干燥，最终将原料进行混合，得到混合料；然后将混合料在池窑或坩埚窑内进行高温1550~1600度加热，至液态玻璃；再将液态玻璃加工成所要求形状的制品，即可得到基层玻璃；
B、将PBO纤维层的原料通过加热反应，制得PBO纤维纺丝溶液；
C、将石英玻璃层的原料打磨成粉末状，对潮湿原料干燥，最终将原料进行混合，得到混合料；然后将混合料在池窑或坩埚窑内进行高温1100~1200度加热，至液态玻璃；再将液态玻璃加工成所要求形状的制品，即可得到石英玻璃层；
D、将步骤B中所得到的PBO纤维纺丝溶液，利用液晶纺丝法使其覆盖在基层玻璃上，首先将PBO纤维纺丝溶液注入液晶纺丝装置中，PBO纤维纺丝液溶从喷丝孔挤出，将整个基层玻璃表面均匀布满PBO纤维纺丝溶液，然后再将整个玻璃进行氩气低温等离子处理，处理时的压力为：50~55pa，处理时长为2~3min，且保持高取向的状态下慢慢凝固，直至基层玻璃表面的纺丝溶液变细，并形成高结晶、高取向性的纤维结构，即可得到一块复合玻璃；
E、将步骤C中所得到的石英玻璃层覆盖于步骤D中所得到的复合玻璃上，两者玻璃之间的间隙控制在0.3~0.4mm之间，然后再将两块玻璃的四周密闭起来，将其间隙抽成真空并密封排气孔，最终得到高强度的防辐射玻璃。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的基层玻璃不仅具有较强的硬度，而且通过在主料二氧化硅和硅酸盐复盐中，添加少量等份的氧化钙、碳酸钡、氧化钾、甲基丙烯酸甲酯、纯碱，从而对高能辐照有较大的吸收能力；通过在基层玻璃上覆盖PBO纤维层来提高防辐射性能的同时，经纺丝后可得高取向、高强度PBO纤维层来提高整个玻璃的硬度和强度；最后再通过真空压制上石英玻璃层作为保护层，进一步提高了整体的抗压性能和防辐射性能。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、 “下”、 “内”、 “外”“前端”、 “后端”、“两端”、 “一端”、 “另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。此外，术语“第一”、 “第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、 “设置有”、 “连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在发明中的具体含义。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种高强度的防辐射玻璃及其制备工艺，包括基层玻璃1，所述基层玻璃1的四周设有限位边11，限位边用于防护，当进行液晶纺丝时，能够有效的防止PBO纤维纺丝溶液喷洒到基层玻璃的外侧，所述基层玻璃1上设有PBO纤维层2，所述纤维层2上设有石英玻璃层3。
本实施例中，所述基层玻璃的原料组成成分按重量份数由以下比例组成：二氧化硅68份、硅酸盐复盐45份、氧化钙18份、碳酸钡10份、氧化钾5份、甲基丙烯酸甲酯5份、纯碱3份，
所述PBO纤维层的原料组成成分按重量份数由以下比例组成：二氨基间苯二酚盐酸盐72份、五氧化二磷22份、聚磷酸溶剂50份，
所述石英玻璃层的原料组成成分按重量份数由以下比例组成：二氧化硅75份、三氧化二硼12份、氧化铅4份、硅酸钙4份、硅酸钠2份。
上述实施例中，具体的制备工艺，包括以下步骤：
A、将基层玻璃的原料打磨成粉末状，对潮湿原料干燥，最终将原料进行混合，得到混合料；然后将混合料在池窑或坩埚窑内进行高温1600度加热，至液态玻璃；再将液态玻璃加工成所要求形状的制品，即可得到基层玻璃；
B、将PBO纤维层的原料通过加热反应，制得PBO纤维纺丝溶液；
C、将石英玻璃层的原料打磨成粉末状，对潮湿原料干燥，最终将原料进行混合，得到混合料；然后将混合料在池窑或坩埚窑内进行高温1200度加热，至液态玻璃；再将液态玻璃加工成所要求形状的制品，即可得到石英玻璃层；
D、将步骤B中所得到的PBO纤维纺丝溶液，利用液晶纺丝法使其覆盖在基层玻璃上，首先将PBO纤维纺丝溶液注入液晶纺丝装置中，PBO纤维纺丝液溶从喷丝孔挤出，将整个基层玻璃表面均匀布满PBO纤维纺丝溶液，然后再将整个玻璃进行氩气低温等离子处理，处理时的压力为：50pa，处理时长为2min，且保持高取向的状态下慢慢凝固，直至基层玻璃表面的纺丝溶液变细，并形成高结晶、高取向性的纤维结构，即可得到一块复合玻璃；
E、将步骤C中所得到的石英玻璃层覆盖于步骤D中所得到的复合玻璃上，两者玻璃之间的间隙控制在0.3mm之间，然后再将两块玻璃的四周密闭起来，将其间隙抽成真空并密封排气孔，最终得到高强度的防辐射玻璃。
对于本领域技术人员而言，显然发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (2)

1.一种高强度的防辐射玻璃及其制备工艺，包括基层玻璃（1），其特征在于：所述基层玻璃（1）的四周设有限位边（11），所述基层玻璃（1）上设有PBO纤维层（2），所述纤维层（2）上设有石英玻璃层（3），
所述基层玻璃的原料组成成分按重量份数由以下比例组成：二氧化硅68~85份、硅酸盐复盐45~56份、氧化钙18~20份、碳酸钡10~12份、氧化钾5~8份、甲基丙烯酸甲酯5~8份、纯碱3~4份，
所述PBO纤维层的原料组成成分按重量份数由以下比例组成：二氨基间苯二酚盐酸盐72~88份、五氧化二磷22~28份、聚磷酸溶剂50~68份，
所述石英玻璃层的原料组成成分按重量份数由以下比例组成：二氧化硅75~98份、三氧化二硼12~16份、氧化铅4~7份、硅酸钙4~7份、硅酸钠2~3份。
2.根据权利要求1所述的一种高强度的防辐射玻璃及其制备工艺，其特征在于：具体的制备工艺，包括以下步骤：
A、将基层玻璃的原料打磨成粉末状，对潮湿原料干燥，最终将原料进行混合，得到混合料；然后将混合料在池窑或坩埚窑内进行高温1550~1600度加热，至液态玻璃；再将液态玻璃加工成所要求形状的制品，即可得到基层玻璃；
B、将PBO纤维层的原料通过加热反应，制得PBO纤维纺丝溶液；
C、将石英玻璃层的原料打磨成粉末状，对潮湿原料干燥，最终将原料进行混合，得到混合料；然后将混合料在池窑或坩埚窑内进行高温1100~1200度加热，至液态玻璃；再将液态玻璃加工成所要求形状的制品，即可得到石英玻璃层；
D、将步骤B中所得到的PBO纤维纺丝溶液，利用液晶纺丝法使其覆盖在基层玻璃上，首先将PBO纤维纺丝溶液注入液晶纺丝装置中，PBO纤维纺丝液溶从喷丝孔挤出，将整个基层玻璃表面均匀布满PBO纤维纺丝溶液，然后再将整个玻璃进行氩气低温等离子处理，处理时的压力为：50~55pa，处理时长为2~3min，且保持高取向的状态下慢慢凝固，直至基层玻璃表面的纺丝溶液变细，并形成高结晶、高取向性的纤维结构，即可得到一块复合玻璃；
E、将步骤C中所得到的石英玻璃层覆盖于步骤D中所得到的复合玻璃上，两者玻璃之间的间隙控制在0.3~0.4mm之间，然后再将两块玻璃的四周密闭起来，将其间隙抽成真空并密封排气孔，最终得到高强度的防辐射玻璃。
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