用于大噸位玻璃絕緣子的高強玻璃及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及材料科學領域，旨在提供一種用于大噸位玻璃絕緣子的高強玻璃及其制備方法。該玻璃中的各組分按重量百分比為：SiO265～68％，CaO6～8％，MgO1～3％，Na2O13～15％，K2O3～4％，Al2O33～5％，Nb2O52～4％。本發(fā)明利用了Nb2O5對于鈉鈣硅玻璃結(jié)構(gòu)的修復作用，Nb2O5能夠?qū)υ械牟ＡЫY(jié)構(gòu)起到修復作用，且Nb-O-Si及Nb＝O鍵擁有更高的鍵強，玻璃的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定、緊密，Na+，K+離子被限制在鈉鈣硅玻璃網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中，遷移阻力提高。因此，Nb2O5能夠同時改善玻璃的機械性能和介電性能。
【專利說明】用于大噸位玻璃絕緣子的高強玻璃及其制備方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于大噸位玻璃絕緣子的高強玻璃及其制備方法，屬于材料科學領 域。

【背景技術】
[0002] 玻璃絕緣子是輸電線路主要構(gòu)件之一，其作用是支撐導線、防止電流回地以及增 加爬電距離，它的性能對于電網(wǎng)的穩(wěn)定性運行具有重要的影響。隨著超高壓、特高壓輸電技 術的發(fā)展和成熟，為了節(jié)約材料和占地空間，輸電線路中需要更高強度等級（大于550kN) 的大噸位的玻璃絕緣子。在玻璃絕緣子制造過程中，玻璃配方是決定絕緣子機械、電氣等性 能的關鍵因素。
[0003]目前，鈉鈣硅玻璃由于具有較高的熔融性能和鋼化特性，且原料來源廣泛，制備成 本低等特性，是最常用的玻璃配方。現(xiàn)有的絕緣子玻璃由Si02，Ca0，Mg0，Na20，K 20，Al203等 組成。但是，由于Na20，K20的加入，帶來了游離氧，破壞了玻璃內(nèi)部的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，降低了玻璃 的機械強度（抗彎強度約為80?90Mpa)，導致玻璃絕緣子在外力作用下，容易發(fā)生破壞，弓丨 起事故，難以滿足大噸位玻璃絕緣子使用要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術問題是，克服現(xiàn)有技術中的不足，提供一種用于大噸位玻璃 絕緣子的高強玻璃及其制備方法，旨在提高玻璃絕緣子的機械強度。
[0005] 為解決技術問題，本發(fā)明的解決方案是：
[0006] 提供一種用于大噸位玻璃絕緣子的高強玻璃，該玻璃中的各組分按重量百分比 為：Si026 5 ?68%，Ca06 ?8%，MgOl ?3%，Na2013 ?15%，K203 ?4%，Al2033 ?5%， Nb2052 ?4%。
[0007] 本發(fā)明進一步提供了所述高強玻璃的制備方法，具體包括以下步驟：
[0008] (1)按所述重量百分比取各組分，經(jīng)球磨混合獲得混合粉料；
[0009] (2)將混合粉料投入到熔煉爐中，在1450?1550°C的溫度下熔煉5小時，獲得玻 璃液；
[0010] (3)將玻璃液倒入預熱的模具中成型，然后在600°C的溫度下熱處理3小時，冷卻 至室溫，取出即得到產(chǎn)品。
[0011] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具備的技術效果是：
[0012] 本發(fā)明利用了 Nb205對于鈉 |丐娃玻璃結(jié)構(gòu)的修復作用。Nb205能夠?qū)υ械牟ＡЫY(jié) 構(gòu)起到修復作用，且Nb-0-Si及Nb = 0鍵擁有更高的鍵強，玻璃的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定、緊 密，Na+，K+離子被限制在鈉鈣硅玻璃網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中，遷移阻力提高。因此，Nb205能夠同時改善 玻璃的機械性能和介電性能。

【具體實施方式】
[0013] 下面的實施例可以使本專業(yè)的專業(yè)技術人員更全面地理解本發(fā)明，但不以任何方 式限制本發(fā)明：
[0014] 實施例1 ：
[0015] 制備高強玻璃的方法，包括以下步驟：
[0016] (1)將原料按各原料的重量百分比：Si0265%, Ca07%, Mg02%, Na2014% , K204%, Al2034%, Nb2054%?；旌暇鶆虿⒔?jīng)球磨處理，獲得混合料；
[0017] (2)將原料投入到熔煉爐中，在1550°C的溫度下熔煉5小時，獲得玻璃液；
[0018] (3)將玻璃液倒入預熱的模具中成型，接著在600°C的溫度下熱處理3小時，冷卻 至室溫，即得到大噸位玻璃絕緣子用高強玻璃。
[0019] 經(jīng)測試，制備獲得的玻璃抗彎強度為120MPa，彎曲彈性模量為1316MPa，介電損耗 1. 27X 10_3左右，滿足高強度等級（大于550kN)的大噸位玻璃絕緣子應用需求。
[0020] 實施例2 ：
[0021] 制備高強玻璃的方法，包括以下步驟：
[0022] (1)將原料按各原料的重量百分比：Si0265%，Ca06%, Mg03%, Na2015% , K204%, Al2033%, Nb2054%?；旌暇鶆虿⒔?jīng)球磨處理，得原料；
[0023] (2)將原料投入到熔煉爐中，在1450°C的溫度下熔煉5小時，獲得玻璃液；
[0024] (3)將玻璃液倒入預熱的模具中成型，接著在600°C的溫度下熱處理3小時，冷卻 至室溫，即得到大噸位玻璃絕緣子用高強玻璃。
[0025] 經(jīng)測試，制備獲得的玻璃抗彎強度為120MPa，彎曲彈性模量為1309MPa，介電損耗 1. 29X 10_3左右，滿足高強度等級（大于550kN)的大噸位玻璃絕緣子應用需求。
[0026] 實施例3 ：
[0027] 制備高強玻璃的方法，包括以下步驟：
[0028] (1)將原料按各原料的重量百分比：Si026 7 %，Ca07%, MgOl %, Na2013. 5%, K203. 5%，Al2035%，Nb2053%?；旌暇鶆虿⒔?jīng)球磨處理，獲得混合料；
[0029] (2)將原料投入到熔煉爐中，在1500°C的溫度下熔煉5小時，獲得玻璃液；
[0030] (3)將玻璃液倒入預熱的模具中成型，接著在600°C的溫度下熱處理3小時，冷卻 至室溫，即得到大噸位玻璃絕緣子用高強玻璃。
[0031] 經(jīng)測試，制備獲得的玻璃抗彎強度為127MPa，彎曲彈性模量為1352MPa，介電損耗 1. 28X 10_3左右，滿足高強度等級（大于550kN)的大噸位玻璃絕緣子應用需求。
[0032] 實施例4 ：
[0033] 制備高強玻璃的方法，包括以下步驟：
[0034] (1)將原料按各原料的重量百分比：Si0268%，Ca08 %, MgOl %, Na2013 % , K203 %, Al2035 %，Nb2052 %。混合均勻并經(jīng)球磨處理，獲得混合料；
[0035] (2)將原料投入到熔煉爐中，在1550°C的溫度下熔煉5小時，獲得玻璃液；
[0036] (3)將玻璃液倒入預熱的模具中成型，接著在600°C的溫度下熱處理3小時，冷卻 至室溫，即得到大噸位玻璃絕緣子用高強玻璃。
[0037] 經(jīng)測試，制備獲得的玻璃抗彎強度為130MPa，彎曲彈性模量為1388MPa，介電損耗 1. 29X 10_3左右，滿足高強度等級（大于550kN)的大噸位玻璃絕緣子應用需求。
[0038]表 1
【權(quán)利要求】
1. 一種用于大噸位玻璃絕緣子的高強玻璃，其特征在于，該玻璃中的各組分按重量百 分比為：Si0265 ?68%，Ca06 ?8%，MgOl ?3%，Na2013 ?15%，K203 ?4%，Al2033 ? 5%, Nb2052 ?4%。
2.權(quán)利要求1所述高強玻璃的制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟： (1)按所述重量百分比取各組分，經(jīng)球磨混合獲得混合粉料； (2)將混合粉料投入到熔煉爐中，在1450?1550°C的溫度下熔煉5小時，獲得玻璃液； (3)將玻璃液倒入預熱的模具中成型，然后在600°C的溫度下熱處理3小時，冷卻至室 溫，取出即得到產(chǎn)品。
【文檔編號】C03C3/087GK104045234SQ201410267473
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年6月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月16日
【發(fā)明者】張啟龍, 風杰, 周玨輝, 楊輝 申請人:浙江大學