一种环保型高折射率透紫外玻璃及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种环保型高折射率透紫外玻璃及其制备方法，透紫外玻璃由以下重量百分含量的组分：SiO2 30‑40％，B2O3 0.2‑15％，MgO 0‑5％，CaO 6‑10％，SrO 0‑5％，BaO 2‑10％，ZnO 1‑5％，La2O3 31‑40％，Nb2O5 0.01‑2％，Ta2O5 0.01‑2％，CaF2 0.01‑5％，其制备方法为：将主要原料进行除铁处理，然后将高纯原料根据各组分的重量百分比称取各原料，球磨混合均匀制成混合料，并将混合料加热，然后升温，玻璃混合料熔化过程中对玻璃熔融液进行多次搅拌，然后将玻璃熔融液从炉中取出迅速倒入已经预热的耐热钢模具中浇注成规定的规格，然后放入退火炉中退火处理，冷却即得到环保型高折射率透紫外玻璃材料。本发明专利技术具有环保、高折射率、紫外透过率高、热膨胀系数合适、化学稳定性好、制备方法简单的优点，具有广阔的市场应用前景。

An environmentally friendly high refractive index transparent ultraviolet glass and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种环保型高折射率透紫外玻璃及其制备方法
本专利技术涉及到特种玻璃材料及其制备
，特别涉及一种环保型高折射率透紫外玻璃及其制备方法。
技术介绍
国内外对透紫外玻璃已有较多的研究，透紫外玻璃材料均匀性好，几何形状可控，价格低，是侧窗型光电管等电真空管的首选，我国早在上世纪70年代就已经研制出了透紫外玻璃材料，且被广泛应用于民用和军用等方面，如能用来探测导弹发动机火焰特征紫外，作为光学窗口建立日盲型紫外导弹告警系统，其系统设备质量小，虚警率低，可靠性高；还可应用在电网安全监测、森林火情告警等紫外预警方面以及空天探测、激光模拟核爆、大规模集成电路光刻、农作物虫害防治、海上搜救以及卫星导航等领域；在紫外光学透镜、紫外光谱仪、紫外探测等特种光学仪器方面也有较多的应用实例。但这些透紫外玻璃主要集中在磷酸盐玻璃、氟化物玻璃和石英玻璃材料，且这些玻璃材料的折射率一般都小于1.70，而磷酸盐玻璃和氟化物玻璃因其热膨胀系数高、化学稳定性差、机械强度低等原因不能满足特种玻璃的封接性能要求；而高纯石英玻璃虽然在254nm透过率达91％，但是石英玻璃制备条件要求苛刻，热膨胀系数与可伐合金的热膨胀系数相差较大，不能与可伐合金直接封接，限制了使用范围，使得其应用也同样受到限制。并且随着我国近年来环保观念和环保力度的加强，在农作物虫害防治和其他应用领域，对玻璃材料的环保性要求逐渐增强，而目前环保型透紫外玻璃材料还未见报道。
技术实现思路
专利技术的目的在于提供一种环保型、高折射率、紫外透过率高、热膨胀系数合适、化学稳定性好、制备方法简单的环保型高折射率透紫外玻璃及其制备方法，，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种环保型高折射率透紫外玻璃，由以下重量百分含量的组分组成:进一步地，优选由以下重量百分含量的组分组成:进一步地，组分不含有Al2O3。进一步地，组分不含有过渡金属氧化物Fe2O3、TiO2。进一步地，组分不含有Cl-、SO32-。进一步地，组分不含有碱金属氧化物中的任一种，碱金属氧化物为Li2O、Na2O、K2O、Rb2O、Cs2O、Fr2O中的任一种。进一步地，组分不含有变价元素的氧化物和对环境有害的金属氧化物以及具有玻璃着色功能的氧化物如As2O3、Sb2O5、PbO、CdO、Cr2O3、CuO、CoO、NiO、BeO、CeO2、V2O5、WO3、MoO3、MnO2、SnO2、Ag2O、Nd2O3等中的任一种。本专利技术提供另一种技术方案：一种环保型高折射率透紫外玻璃，包括如下步骤：步骤1：将主要原料进行除铁处理以提高玻璃原料的纯度，配料前La2O3需要进行高温灼烧脱水处理；步骤2：然后将高纯原料按设计的组份进行配比，根据各组分的重量百分比，换算得到相应的原料重量，然后称取各原料，球磨混合均匀制成混合料，并将混合料放入铂金坩埚中放入800-1000℃的玻璃熔化炉中加热1小时；步骤3：然后以5-10℃/分钟的升温速率继续升温至1350-1550℃熔化4-8小时，玻璃混合料熔化时采用气氛保护熔制，熔化过程中对玻璃熔融液进行多次搅拌使得玻璃熔融液均匀；步骤4：待玻璃熔融均匀后，然后将玻璃熔融液从炉中取出迅速倒入已经预热的耐热钢模具中浇注成规定的规格，然后放入退火炉中退火处理，冷却即得到环保型高折射率透紫外玻璃材料。进一步地，该透紫外玻璃适合与可伐合金进行封接。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1.本专利技术提出的环保型高折射率透紫外玻璃及其制备方法，制备的环保型高折射率透紫外玻璃经过性能测试，此透紫外玻璃的折射率为1.70～1.80，厚度为2mm的玻璃在320～400nm波长范围内紫外光透过率大于80％，且玻璃结构稳定，具有良好的化学稳定性，耐水、耐酸化学稳定性好于Ⅱ级，机械强度高，电绝缘性能良好，具有合适的热膨胀系数。2.本专利技术提出的环保型高折射率透紫外玻璃及其制备方法，制备的环保型高折射率透紫外玻璃适合与可伐合金进行封接，且不含有铅、砷、镉等对环境有害的元素，不引入重金属离子，没有环境污染，有利于环境保护和改善生产劳动条件，可用于制造紫外灯、光学窗口、紫外光谱仪以及要求紫外-可见光透过率都很高的光学仪器、摄像镜头等方面，也可用于作为光学纤维的纤芯材料，且制备方法简单，成本低，具有广阔的市场应用前景。具体实施方式下面将结合本专利技术的实施例，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。本实施例中：一种环保型高折射率透紫外玻璃，由以下重量百分含量的组分组成:本专利技术中，SiO2是玻璃形成骨架结构的主体，是玻璃骨架中起主要作用的成分。SiO2的重量百分比(wt.％)为30-40。SiO2含量低于30wt.％，不易获得高折射率的透紫外玻璃，同时会降低玻璃的耐化学稳定性；SiO2含量高于40wt.％时，玻璃的高温黏度会增加，造成玻璃熔制温度过高。B2O3为玻璃形成氧化物，也是构成玻璃骨架的成分，同时又是一种降低玻璃熔制黏度的助溶剂。硼氧三角体[BO3]和硼氧四面体[BO4]为结构组元，在不同条件下硼可能以三角体[BO3]或硼氧四面体[BO4]存在，在高温熔制条件时，一般难于形成硼氧四面体，而只能以三面体的方式存，但在低温时，在一定条件下B3+有夺取游离氧形成四面体的趋势，使结构紧密而提高玻璃的低温黏度，但由于它有高温降低玻璃黏度和低温提高玻璃黏度的特性，也是降低玻璃折射率的主要成分，由此决定了它的含量范围较小。B2O3的重量百分比(wt.％)为0.2-15，B2O3的含量低于0.2wt.％，无法起到助溶的作用，同时会降低玻璃的化学稳定性；B2O3的含量大于15wt.％，会降低玻璃的折射率，同时使玻璃的分相倾向增加。MgO是玻璃结构网络外体氧化物，MgO的重量百分比(wt.％)为0-5，MgO的含量大于5wt.％，会增加玻璃的析晶倾向。CaO是玻璃结构网络外体氧化物，CaO的重量百分比(wt.％)为6-10，CaO的含量大于10wt.％，会降低玻璃耐化学稳定性，增大玻璃的析晶倾向。SrO是玻璃结构网络外体氧化物，SrO的重量百分比(wt.％)为0-5，在玻璃中引入同价性质相近的网络外体使得玻璃性能得到更好的提高，SrO的含量大于5wt.％，会降低玻璃耐化学稳定性，增大玻璃的析晶倾向。BaO是玻璃结构网络外体氧化物，能增加玻璃的折射率，BaO在玻璃中使得氧化硼由四面体变成三角体，BaO的重量百分比(wt.％)为2-10，BaO的含量大于10wt.％，会增加玻璃的析晶温度，增大玻璃的析晶倾向，同时使得玻璃的密度显著提高。ZnO是用来降低玻璃熔制温度的，ZnO的重量百分比(wt.％)为1-5，ZnO的含量大于5wt.％，会降低玻璃的紫外透过率。La2O3是镧系稀土氧化物，La3+离子半径大，电场强，使得在玻璃中产生很强的集聚作用,能增加玻璃的折射率，La2O3的重量百分比(wt.％)为31-40，但La2O3含量大于40wt％时会造成玻璃的热膨胀系数增加。Nb2O5也是稀土氧化物，能增加玻璃的折射率、提高玻璃耐化学稳定性，Nb本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环保型高折射率透紫外玻璃，其特征在于，由以下重量百分含量的组分组成:

【技术特征摘要】
1.一种环保型高折射率透紫外玻璃，其特征在于，由以下重量百分含量的组分组成:2.根据权利要求1所述的一种环保型高折射率透紫外玻璃，其特征在于，优选由以下重量百分含量的组分组成:3.根据权利要求1或2所述的一种环保型高折射率透紫外玻璃，其特征在于，组分上不含有Al2O3。4.根据权利要求1或2所述的一种环保型高折射率透紫外玻璃，其特征在于，组分上不含有过渡金属氧化物Fe2O3、TiO2。5.根据权利要求1或2所述的一种环保型高折射率透紫外玻璃，其特征在于，组分上不含有Cl-、SO32-。6.根据权利要求1或2所述的一种环保型高折射率透紫外玻璃，其特征在于，组分上不含有碱金属氧化物中的任一种，碱金属氧化物为Li2O、Na2O、K2O、Rb2O、Cs2O、Fr2O中的任一种。7.根据权利要求1或2所述的一种环保型高折射率透紫外玻璃，其特征在于，组分上不含有变价元素的氧化物和对环境有害的金属氧化物以及具有玻璃着色功能的氧化物如As2O3、Sb2O5、PbO、CdO、Cr2O3、CuO、CoO、NiO、BeO...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈玉栋，陈嘉慧，张芬香，
申请(专利权)人：鲁米星特种玻璃科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32