高折射指数的玻璃组合物制造技术

提供一种玻璃组合物，它包括：用量为30.0‑40.0wt％的SiO2；用量为15.0‑23.0wt％的A12O3；用量为0.0‑15.0wt％的B2O3；用量为0.0‑5.0wt％的K2O；用量为0.0‑30.0wt％的La2O3；用量为0.0‑3.0wt％的Li2O；用量为0.0‑4.0wt％的Na2O；用量为0.0‑10.0wt％的Nb2O5；用量为0.0‑7.5wt％的TiO2；用量为0.0‑10.0wt％的WO3；用量为15.0‑35.0wt％的Y2O3；和用量为0.0‑7.5wt％的RO(MgO,CaO,SrO，和BaO中的一种或更多种)。由该组合物形成的玻璃纤维的折射指数为1.55至1.69。

Glass composition with high refractive index

【技术实现步骤摘要】
高折射指数的玻璃组合物分案申请说明本申请为申请日为2011年10月18日、申请号为201180056849.5、名称为“高折射指数的玻璃组合物”的中国专利技术专利申请的分案申请。相关申请本申请要求2010年10月18日提交的关于HIGHREFRACTIVEINDEXGLASSCOMPOSITION(高折射指数的玻璃组合物)的临时美国专利申请序列号no.61/394,166的权益，其全部公开内容在此通过参考引入。
本申请一般地涉及玻璃组合物，和更特别地涉及形成高折射指数玻璃纤维的玻璃组合物。可使用该玻璃纤维，增强塑料并形成具有高折射指数的复合材料。然后可在其中要求高强度和透明度的应用中使用这些高折射指数的复合材料。
技术介绍
由以得到所需的化学组合物的特定比例结合的各种初级原料制造玻璃纤维。这一材料的统称常常称为“玻璃配料(glassbatch)”。为了形成玻璃纤维，典型地在熔化器或熔融装置内熔融玻璃配料，通过套管(bushing)或孔板(orificeplate)，将熔融玻璃拉伸成长丝，和施加含润滑剂，偶联剂和成膜粘合剂树脂的施胶组合物到长丝上。在施加施胶剂之后，可将纤维聚集成一个或更多个绳股(strand)并在包装内缠绕，或者替代地可在湿的同时短切纤维并收集。然后可干燥所收集的短切绳股，并固化，形成干燥的短切纤维，或者可在湿的条件下以湿的短切纤维形式包装它们。可反过来使用这些纤维增强塑料和各种其他结构和非-结构的产品。玻璃配料的组合物和由它制造的玻璃通常以各组分的百分数形式表达且主要以氧化物形式表达。可使用诸如Si02，A1203,CaO,MgO,B203,La20,Nb2O5,Ta2O5,ZrO2,2O3,Li2O,Na2O,GdO3,BaO,SrO,ZnO,ZrO2,P2O5,GeO2,WO3,Fe2O3,氟和SO3之类的化合物，形成玻璃配料。进而由改变这些氧化物的用量，或者在玻璃配料内省去一些氧化物，生产许多类型的玻璃。可由氧化物的某些组合形成许多增强玻璃，例如R-玻璃，E-玻璃，S-玻璃，A-玻璃，C-玻璃，和ECR-玻璃。另外，可通过选择玻璃配料用氧化物，生产具有所需折射指数的光学玻璃。玻璃组合物控制玻璃的形成和产品的性能。玻璃组合物的特征包括初级原料成本和环境影响。高折射指数玻璃及其在光学透镜应用中的用途是本领域已知的。然而，常规的光学玻璃纤维不能通过常规的纤维化技术形成，这是因为在其结晶化温度以上，它们不具有形成为纤维的充足的粘度。因此，尽管存在高折射指数的玻璃，但本领域仍需要拥有高折射指数，Abbe值和热膨胀系数的玻璃组合物，所述玻璃组合物适合于增强高折射指数的塑料，且在液相温度(liquidustemperature)以上，粘度足够高到允许使用常规的纤维成形技术形成纤维。
技术实现思路
本专利技术的一般概念包括下述组合物，所述组合物包括用量为30.0-40.0wt％的SiO2，用量为15.0-23.0wt％的A12O3，用量为0.0-15.0wt％的B2O3，用量为0.0-5.0wt％的K2O，用量为0.0-30.0wt％的La2O3，用量为0.0-3.0wt％的Li2O，用量为0.0-4.0wt％的Na2O，用量为0.0-10.0wt％的Nb2O5，用量为0.0-7.5wt％的TiO2，用量为0.0-10.0wt％的WO3，用量为15.0-35.0wt％的Y2O3，和用量为0.0-7.5wt％的RO，其中RO是MgO,CaO,SrO和BaO中的一种或更多种。此处所使用的措辞“wt％”拟定义为全部组合物重量的百分数。在一些例举的实施方案中，组合物还含有痕量的其他组分或没有特意添加的杂质。此外，在一些例举的实施方案中，玻璃组合物不含或基本上不含氟和铅。在一些例举的实施方案中，由该组合物形成的玻璃纤维的折射指数为1.55-1.69，Abbe值小于约65，和热膨胀系数(CTE)小于约66X10-7cm/cm.此外，该玻璃组合物和由其生产的纤维拥有可适合于增强高折射指数塑料的CTE和Abbe值。在一些例举的实施方案中，该玻璃组合物在液相温度以上拥有足够高到允许使用常规纤维成形技术，例如铂为衬里的熔化器形成玻璃纤维的粘度。在一些例举的实施方案中，由基体材料形成增强的复合材料，和由所描述的组合物形成多种纤维。基体材料可以是本领域技术人员已知的任何合适的热塑性或热固性树脂，且包括热塑性和热固性树脂，例如聚酯，聚丙烯，聚酰胺，聚对苯二甲酸乙二酯，聚丁烯，聚砜，聚醚砜，聚醚酰亚胺，聚丙烯酸酯，环氧树脂，不饱和聚酯，酚类树脂(phenolics)，乙烯基酯(vinylesters)和弹性体。可单独或者结合使用该聚合物树脂，形成最终的复合产品。在一些例举的实施方案中，由本专利技术组合物形成的玻璃纤维的液相温度不大于约1531℃，log3温度小于约1443℃，和ΔΤ最多约77℃。在另一例举的实施方案中，由本专利技术组合物形成的玻璃纤维的折射指数为介于约1.55至约1.69，优选约1.55-约1.65。在进一步例举的实施方案中，由本专利技术组合物形成的玻璃纤维的Abbe值小于约65，优选小于约60，和热膨胀系数小于约66X10-7cm/cm，优选小于约55X10-7cm/cm。在一些例举的实施方案中，成形温度和结晶温度之差为约-170℃至约77℃。考虑随后的详细说明，本专利技术的前述和其他目的，特征和优点将在下文更加充分地显现。具体实施方式除非另外定义，此处所使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的技术人员通常理解的相同含义。尽管可在本专利技术的实践或测试中使用与此处描述的那些类似或相当的任何方法与材料，但此处描述了优选的方法和材料。此处引证的所有参考文献，其中包括公布或相应的美国或国外专利申请，授权的美国或国外专利，和任何其他参考文献在此通过参考将它们每一篇全文引入，其中包括在所引证的参考文献中列出的所有数据，表格，图表，和文本。在本文中，术语“组成”和“配方”可互换使用。另外，措辞“本专利技术的玻璃组合物”和“玻璃组合物”可互换使用。本专利技术的一般概念涉及形成连续玻璃纤维所使用的玻璃组合物，所述玻璃纤维可用于增强高折射指数的聚合物基体并形成透明或半透明的复合产品。另外，在液相温度以上，玻璃组合物的粘度足够高到允许使用目前可获得的纤维形成技术，例如箔为衬里的熔化器形成玻璃纤维。在一些例举的实施方案中，本专利技术的玻璃组合物包括下表1中给出的重量百分数范围的下述组分。此处所使用的术语“重量百分数”和“wt％”可互换使用，且是指表示基于全部组合物的重量百分数(或wt％)。表1化学名Wt％SiO230.0-40.0A12O315.0-23.0B2O30.0-15.0K2O0.0-5.0La2O30.0-30.0Li2O0.0-3.0Na2O0.0-4.0Nb2O50.0-10.0TiO20.0-7.5WO30.0-10.0Y2O315.0-35.0MgO+CaO+SrO+BaO0.0-7.5在一些例举的实施方案中，玻璃组合物包括表2中列出的组分。表2化学名Wt％SiO230.0-33.0A12O316.0-22.0B2O35.0-10.0La2O310.0-26.0Nb2O50.0-2.0TiO20.0-1.5Y2O317.0-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制备具有折射指数为1.55‑1.69的玻璃纤维的组合物，它包括：用量为30.0‑40.0wt％的SiO2；用量为15.0‑23.0wt％的Al2O3；用量为15.0‑35.0wt％的Y2O3；用量为5.0‑15.0wt％的B2O3；用量为0.0‑5.0wt％的K2O；用量为0.0‑30.0wt％的La2O3；用量为0.0‑3.0wt％的Li2O；用量为0.0‑4.0wt％的Na2O；用量为0.0‑10.0wt％的Nb2O5；用量为0.0‑7.5wt％的TiO2；用量为0.0‑10.0wt％的WO3；和用量为0.0‑2.5wt％的RO，其中RO是MgO,CaO,SrO,和BaO中的一种或更多种，所述组合物的log 3温度为约1081℃至约1443℃。

【技术特征摘要】
2010.10.18 US 61/394,1661.一种用于制备具有折射指数为1.55-1.69的玻璃纤维的组合物，它包括：用量为30.0-40.0wt％的SiO2；用量为15.0-23.0wt％的Al2O3；用量为15.0-35.0wt％的Y2O3；用量为5.0-15.0wt％的B2O3；用量为0.0-5.0wt％的K2O；用量为0.0-30.0wt％的La2O3；用量为0.0-3.0wt％的Li2O；用量为0.0-4.0wt％的Na2O；用量为0.0-10.0wt％的Nb2O5；用量为0.0-7.5wt％的TiO2；用量为0.0-10.0wt％的WO3；和用量为0.0-2.5wt％的RO，其中RO是MgO,CaO,SrO,和BaO中的一种或更多种，所述组合物的log3温度为约1081℃至约1443℃。2.权利要求1的组合物，其中所述组合物的ΔΤ为最多约77℃。3.权利要求1的组合物，其中所述组合物的ΔΤ为约-170℃至约77℃。4.权利要求1的组合物，其中所述组合物的液相温度大于约1531℃。5.权利要求1的组合物，其中所述组合物基本上不含氟和铅。6.权利要求1的组合物，其中所述组合物包括：用量为30.0-33.0wt％的SiO2；用量为16.0-22.0wt％的Al2O3；用量为17.0-33wt％的Y2O3；用量为5.0-10.0wt％的B2O3；用量为10.0-26.0wt％的La2O3；用量为0.0-2.0wt％的Nb2O5；用量为0.0-1.5wt％的TiO2；以及用量为0.0-2.5wt％的RO，其中RO为MgO,CaO,SrO,和BaO中的一种或多种。7.一种连续高折射指数的玻璃纤维，其包含玻璃组合物，所述玻璃组合物包括：用量为30.0-40.0wt％的SiO2；用量为15.0-23.0wt％的Al2O3；用量为15.0-35.0wt％的Y2O3；用量为0.0-15.0wt％的B2O3；用量为0.0-5.0wt％的K2O；用量为0.0-30.0wt％的La2O3；用量为0.0-3.0wt％的Li2O；用量为0.0-4.0wt％的Na2O；用量为0.0-10.0wt％的Nb2O5；用量为0.0-7.5wt％的TiO2；用量为0.0-10.0wt％的WO3；和用量为0.0-2.5wt％的RO，其中RO是MgO,CaO,SrO,和BaO中的一种或更多种，其中所述玻璃纤维具有的折射指数在约1.55-约1.69之间，所述组合物的log3温度为约1081℃至约1443℃。8.权利要求7的玻璃纤维，其中所述组合物基本上不含氟和铅。9.权利要求7的玻璃纤维，其中所述玻璃纤维的Abbe值小于约65和热膨胀系数小于约66X10-7cm/cm。10.一种增强复合产品，它包括：聚合物基体；和多根玻璃纤维，所述玻璃纤维包含玻璃组合物，所述玻璃组合物包括：用量为30.0-40.0wt％的SiO2；用量为15.0-23.0wt％的A...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·B·麦金尼斯，D·霍夫曼，
申请(专利权)人：OCV智识资本有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US