Гель-прекурсор стекла - RU2017135299A
Код документа: RU2017135299A
Формула
1. Гель-прекурсор стекла, содержащий:
объемную аморфную матрицу на основе оксидов, имеющую неорганический каркас из основных составляющих оксидов, и воду, которая химически захвачена внутри объемной аморфной матрицы на основе оксидов, причем основные составляющие оксиды содержат от 60 мол.% до 85% диоксида кремния, от 8 мол.% до 18 мол.% оксида натрия и от 5 мол.% до 15 мол.% оксида кальция; при этом объемная аморфная матрица на основе оксидов является гомогенно химически смешанной и гель-прекурсор стекла имеет плотность менее 2,0 г/см3.
2. Гель-прекурсор стекла по п. 1, в котором аморфная матрица на основе оксидов дополнительно содержит оксид алюминия.
3. Гель-прекурсор стекла по п. 1, в котором аморфная матрица на основе оксидов дополнительно содержит по меньшей мере одно вещество из образователей каркаса стекла, красителей, окислительно-восстановительных агентов или их сочетания.
4. Гель-прекурсор стекла по п. 1, который имеет плотность от 1,6 г/см3 до 1,85 г/см3, и площадь поверхности по меньшей мере 20 м2/г, измеренную с помощью адсорбции азота по БЭТ.
5. Гель-прекурсор стекла по п. 1, в котором при нагревании гель-прекурсор стекла выделяет газообразный кислород в диапазоне температур от 450°С до 1500°C.
6. Способ получения стеклянного продукта, включающий:
получение геля-прекурсора стекла по п. 1;
расплавление геля-прекурсора стекла в расплавленную стекломассу; и
формование расплавленной стекломассы в стеклянный продукт.
7. Способ по п. 6, в котором стадия получения геля-прекурсора стекла включает в себя:
обеспечение раствора силиката, который содержит растворенный силикат щелочного металла, причем растворенный силикат щелочного металла имеет молярное отношение оксида щелочного металла к диоксиду кремния;
добавление соли щелочноземельного металла в раствор силиката для вытеснения некоторого количества оксида щелочного металла оксидом щелочноземельного металла и для получения влажного осадка, имеющего молярное отношение оксида щелочного металла к оксиду щелочноземельного металла к диоксиду кремния; и
удаление жидкого растворителя из влажного осадка с получением геля-прекурсора стекла.
8. Способ по п. 7, дополнительно включающий:
корректировку молярного отношения оксида щелочного металла к диоксиду кремния в растворенном силикате щелочного металла с помощью нейтрализации некоторого количества оксида щелочного металла кислотой, благодаря чему молярное отношение оксида щелочного металла к диоксиду кремния снижается.
9. Способ по п. 6, в котором молярное отношение оксида щелочного металла к оксиду щелочноземельного металла к диоксиду кремния составляет от 0,8:0,8:6 до 1,4:1,3:6.
10. Способ по п. 6, в котором стадия расплавления геля-прекурсора стекла осуществляется при температуре от 1200°C до 1450°C в течение периода времени от 30 мин до 16 ч.
11. Способ получения стеклянного продукта, включающий:
обеспечение раствора силиката, который содержит растворенный силикат натрия, причем растворенный силикат натрия имеет молярное отношение Na2O:SiO2;
добавление растворимой соли кальция в раствор силиката для вытеснения некоторого количества оксида натрия в растворенном силикате натрия оксидом кальция и для получения влажного осадка, который имеет молярное отношение Na2O:CaO:SiO2;
удаление растворителя из влажного осадка с получением геля-прекурсора известково-натриевого силикатного стекла, причем гель содержит объемную аморфную матрицу на основе оксидов, имеющую неорганический каркас оксидов, который содержит от 60 мол.% до 85 мол.% диоксида кремния, от 8 мол.% до 18 мол.% оксида натрия и от 5 мол.% до 15 мол.% оксида кальция;
расплавление геля-прекурсора известково-натриевого силикатного стекла в расплавленную стекломассу; и
формование расплавленной стекломассы в стеклянный продукт.
12. Способ по п. 11, в котором обеспечение раствора силиката включает растворение кварцевого песка в растворителе на основе натрия при температуре от 25°C до 300°C и давлении от 10 до 100 атмосфер в течение 3-24 ч.
13. Способ по п. 11, дополнительно включающий:
корректировку молярного отношения Na2O:SiO2 в растворенном силикате натрия с помощью нейтрализации некоторого количества оксида натрия кислотой, благодаря чему молярное отношение Na2O:SiO2 снижается.
14. Способ по п. 13, в котором стадия добавления растворимой соли кальция включает вытеснение оксида натрия в растворенном силикате натрия оксидом кальция, благодаря чему молярное отношение Na2O:CaO:SiO2 во влажном осадке составляет от 0,8:0,8:6 до 1,4:1,3:6.
15. Способ по п. 11, в котором формование расплавленной стекломассы в стеклянный продукт включает:
термическое кондиционирование расплавленной стекломассы при температуре от примерно 1050°С до примерно 1200°С после удаления расплавленной стекломассы из печи;
доставку капли расплавленной стекломассы в секционную машину; и
формование расплавленной стекломассы в стеклянный контейнер в секционной машине, причем стеклянный контейнер имеет стеклянное тело, ограничивающее внутреннее пространство, доступное из горловины, расположенной на одном аксиальном конце стеклянного тела.
16. Способ по п. 11, в котором растворимая соль кальция включает по меньшей мере одно из нитрата кальция, хлорида кальция или гидроксида кальция.
17. Способ по п. 11, в котором раствор силиката является концентрированным до по меньшей мере 5% масс. растворенного силиката натрия во время добавления растворимой соли кальция в раствор силиката.
18. Способ по п. 11, в котором на стадии расплавления геля-прекурсора известково-натриевого силикатного стекла выделяется газообразный кислород в диапазоне температур от 450°С до 1500°C.
19. Способ по п. 11, в котором на стадии расплавления геля-прекурсора известково-натриевого силикатного стекла не выделяется углекислый газ.
20. Способ по п. 11, в котором на стадии расплавления геля-прекурсора известково-натриевого силикатного стекла выделяется водяной пар при температуре свыше 125°C.
