[发明专利]一种玻璃微细管阵列的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于无机非金属材料技术领域，特别是涉及一种高精度玻璃微细管阵列的制备方法。

背景技术

大尺寸的玻璃管常被用于玻璃纤维或光纤拉制的预制棒，其制备方法一般是通过高温软化玻璃基体然后拉伸而形成。而玻璃微细管阵列的直径或对边≤1mm，利用传统拉伸方法将无法实现如此超细管材的制备。由于玻璃管阵列具有超细的空芯尺寸、良好的精度保证，因此可应用于液体/气体过滤、微管导流等。在环境处理、医疗器械和科学研究领域具有广泛的应用前景。然而，国内关于玻璃微细管阵列产品还未见报道。

采用传统拉伸成型技术，结合光学研磨抛光技术制备玻璃微细管，其物理尺寸不易控制，并且很难获得微米级精度的玻璃管。因此，关于这种玻璃微细管阵列的制备也就鲜见有报道。国内，专利CN201704197U报道了利用水平拉伸法制备出直径≤3mm的细玻璃管，但是拉伸制备工艺控制比较困难，外形尺寸精度、端面抛光质量和尺寸均匀性很难保证，玻璃管截面为单一的圆形，并且制备方法不适合大规模生产。另外的缺点是制备出的是单一的玻璃管，难以满足应用需求。

发明内容

本发明的目的是提出一种玻璃微细管阵列的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案，一种玻璃微细管阵列的制备方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1，制备玻璃管和酸溶玻璃棒；

步骤2，将所述玻璃管和酸溶玻璃棒嵌套配合，构成玻璃棒管复合体；

步骤3，将玻璃棒管复合体拉制成型制得玻璃纤维单丝，玻璃纤维单丝经捆绑制得复合棒，复合棒经拉制形成玻璃纤维复丝；

步骤4，玻璃纤维复丝整齐排列后经高温热熔压形成毛坯板；

步骤5，毛坯板经滚圆、切片、研磨、抛光制得超薄毛坯板；毛坯板研磨抛光厚度≤5000μm，平行度≤2μm，平面度≤0.2μm；

步骤6，超薄毛坯板经过酸液溶蚀、超声波清洗制得玻璃微细管阵列。

优选的，所述玻璃管为玻璃圆管或玻璃方管，所述玻璃圆管采用人工拔制成型，所述玻璃方管采用人工吹制成型；所述酸溶玻璃棒采用浇注成型。

优选的，所述酸溶玻璃选自硼镧钡玻璃或硅镧钡玻璃。

优选的，步骤2中，将所述玻璃管和酸溶玻璃棒嵌套配合，配合间隙小于等于1mm。

优选的，步骤3中所述拉制的尺寸精度控制在2μm以下。

优选的，步骤4中所述的高温热熔压采用机械自动熔压技术，温度范围在600～700℃，压力在1.0～3.0×10³MPa，真空度≤1.0×10^-2Pa。

优选的，步骤6中的酸液溶蚀采用的酸液是浓度为0.3～0.6mol/L盐酸或硝酸，酸液溶蚀温度为50℃～70℃，超声波清洗采用的超声波频率为20MHz～60MHz。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明是基于光学玻璃纤维拉制技术和不同玻璃化学稳定性差异而提出，玻璃微细管空芯用酸溶玻璃材料填充，玻璃管作为皮层，用酸液溶蚀空芯中的酸溶玻璃材料，从而形成玻璃微细管阵列，此制备方法的理论基础合理，操作工艺可行。

2、玻璃微细管阵列的截面为圆形或正多边形，其单元微细管的直径或多边形边长≤1000μm，玻璃管阵列高≤5000μm，阵列高也可以根据实际需要做到＞5000μm。

3、玻璃管阵列直径或对边尺寸均匀且精度高，尺寸精度±3μm。

4、本发明所述制备方法一次性可以制备包含上百万根玻璃微细管的阵列，生产效率与成品率较高，适合于规模生产。

5、本发明所述制备方法可同时加工不同外形尺寸的玻璃微细管阵列，制备工艺调节灵活。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明一种实施方式的高精度玻璃微细管阵列的制备流程图；

图2为本发明一种实施方式的圆形玻璃纤维单丝截面结构示意图图；

图3为本发明一种实施方式的玻璃纤维复丝截面结构示意图图；

图4为本发明一种实施方式的毛坯板截面结构示意图图；

图5为本发明一种实施方式的方形玻璃纤维单丝截面结构示意图；

图6为本发明另一种实施方式的玻璃纤维复丝截面结构示意图；

图7为本发明另一种实施方式的毛坯板截面结构示意图；