有机-无机杂化玻璃状材料及其生产方法技术

在有机－无机杂化玻璃状材料的生产方法中，本发明专利技术涉及用于生产有机－无机杂化玻璃状材料的方法，其特征在于此方法包括至少下列三个步骤：由溶胶－凝胶法生产凝胶体、通过加热进行熔化、和老化，和涉及由此方法生产的有机－无机杂化玻璃状材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
本专利技术涉及由在溶胶-凝胶法中用作起始材料的材料得到的有机-无机杂化玻璃状材料和其生产方法。 本
中，众所周知聚合物材料和低熔点玻璃是在600℃或更低温度下软化的材料和已经应用于多种领域如密封材料、钝化玻璃和釉料。聚合物材料和低熔点玻璃在很多特性方面相互不同和取决于其可以应用的环境，已被用于不同的目的。通常，玻璃用于优先选择耐热性和气密性能的情况中，和聚合物材料代表的有机材料用于优先选择其它特性而非耐热性和气密性能的情况中。随着近来科技的前进，其它还未被要求的特性受到关注，期望发展具有此特性的材料。在此情形下，活跃地发展了在耐热性和气密性能方面改进的聚合物材料和降低软化范围的玻璃，即所谓的低熔点玻璃。特别在要求耐热性和气密性能的电子材料市场中，PbO-SiO2-B2O3玻璃和PbO-P2O5-SnF2玻璃代表的低熔点玻璃正在成为密封和覆盖电子元件领域的基本材料。与高熔点玻璃相比，低熔点玻璃成型要求的能量低，这导致生产成本降低，因此，它符合现代社会节能的要求。而且在具有光学功能性的有机物质不被破坏的温度下能够被熔化的情况中，可以期望将其用于此应用中，如在光学信息通讯装置中的含光学功能的有机物质的(非线型的)光学材料的母体，例如光学开关。因此，在多种领域中需要此种兼具作为普通熔融玻璃特征的耐热性和气密性能，和趋于得到多种如聚合物材料的性能的材料，尤其低熔点玻璃受到越来越多的期望。而且，有机-无机杂化玻璃作为一种低熔点玻璃受到了关注。例如，作为低熔点玻璃，本领域众所周知Tick玻璃，如Sn-Pb-P-F-O系列玻璃(见P.A.Tick，《玻璃的物理与化学》，第25卷第6期，第149-154页(1984))，由于其玻璃转变点在约100℃和其优秀的耐水性，其使用市场领域有限。但是，低熔点玻璃在其主要的构成组分中含有铅，因此依据目前的环境保护趋势，必需以其它材料替代。而且，在Tick玻璃代表的低熔点玻璃中所要求的特性正在普遍地改变，同时，为此需求也是多样化的。作为玻璃的普通生产方法，已知熔融法和低温合成法。熔融法是这样一种方法，即通过直接加热使玻璃原材料熔化进行焙烧。许多种玻璃是由此方法生产的，和低熔点玻璃也是由此方法生产的。但是，在生产低熔点玻璃的情况中，有很多玻璃组成的限制，例如，为了降低熔点必需包括铅、碱、铋等等。另一方面，在无定形块体低温合成法中，正在考虑溶胶-凝胶法、液相反应法和无水酸-碱反应法。在溶胶-凝胶法中，金属醇盐等经过水解和缩聚和在超过500℃(如K.Kamiya，S.Sakka和N.Tashiro，Yogyo Kyokaishi，第84卷，第614-618页(1976)中所述)，通常为700-1600℃的温度下进行处理，得到块体物质(bulk body)。但是，在考虑由溶胶-凝胶法生产的块体物质作为实际材料的情况中，由于在加热过程中，在原材料溶液的制备时引入的有机物质如醇的分解和燃烧，有机物质的分解气体或水的蒸发放射，易于生成多孔材料，这引起耐热性和气密性能的问题。因此，在通过溶胶-凝胶法的块体生产中有许多问题，和尤其低熔点玻璃还未由溶胶-凝胶法生产。液相反应法的问题是低的生产力。另外，在反应体系中使用氢氟酸等，和薄膜的生产受到限制。因此，实际上基本不可能使用它作为生产块体物质的方法。无水酸-碱反应法是最近发展的方法，通过它可以生产作为一种低熔点玻璃的有机-无机杂化玻璃(如M.Takahashi，H.Niida和T.Yokoo，《新玻璃》，第17卷，第8-13页(2002)中所述)，但是此方法正在发展中和不能生产所有种类的低熔点玻璃。在此情形下，许多种低熔点玻璃是由熔融法生产的而非低温合成法。因此，由于熔融玻璃原材料的操作，限制了玻璃的组成，和由此可生产的低熔点玻璃的种类相当受限。当前，低熔点玻璃由于其耐热性和气密性能而是一种重要材料，和有许多要求的特征服从低熔点玻璃作为代表的那些特征的例子。但是，材料不限于低熔点玻璃，和如果它满足要求的特征，那么对非玻璃的低熔点材料或低软化点材料也没有特殊的问题。有这些已知的技术如通过溶胶-凝胶法的石英玻璃纤维的生产方法(如JP-A-62-297236所述)、通过溶胶-凝胶法的氧化钛纤维的生产方法(如JP-A-62-223323所述)和通过溶胶-凝胶法的半导体掺杂的基体的生产方法(如JP-A-1-183438所述)。还有这些已知的技术如由熔融法生产的P2O5-TeO2-ZnF2系列低熔点玻璃(如JP-A-7-126035所述)和有机-无机杂化玻璃前体组合物和以其生产的杂化玻璃(如JP-A-2-137737所述)。已由熔融法生产了许多种低软化点材料，尤其是低熔点玻璃。因此，玻璃组分非常有限，和由于熔化玻璃原材料的操作，由此可生产的低熔点玻璃的种类相当受限。另一方面，在其由低温合成法的溶胶-凝胶法生产的情况中，稠化要求500℃或更高的处理温度。但是，在此温度下得不到低熔点玻璃，结果，得不到在耐热性和气密性能方面优秀的低熔点玻璃。尤其在电子材料领域，不会轻易得到此种可以在严格要求耐热性、气密性能和低熔化温度的条件下使用的低熔点玻璃。而且，迄今还未发现满足耐热性和气密性能的非玻璃的低熔点材料。在JP-A-62-297236、JP-A-62-223323和JP-A-1-183438中公开的方法，在低温下成功生产了仅在高温熔化时可以生产的材料，但不能生产低熔点玻璃。而且，在溶胶-凝胶法之后要求处理温度在500℃或更高。JP-A-7-126035公开了一种能够生产转变点为312℃的玻璃的方法。但是，没有转变点在其下的玻璃是不使用熔点降低材料如铅和铋生产的例子。而且，在JP-A-2-137737公开的方法中，关于降低块体形式的玻璃的熔点度数是不确定的。因此，这些同时满足严格的耐热性和气密性能和低熔点特性的玻璃不能用常规的生产方法生产。甚至非玻璃的材料还未能满足这些特性。而且，还没有同时满足耐热性和气密性能且能够被着色或荧光着色的玻璃。也还未有非玻璃的材料满足这些特性。专利技术概述本专利技术的一个目的是提供用于生产同时满足耐热性、气密性能和低熔点特性的此种玻璃的方法。根据本专利技术的第一方面，在用于生产有机-无机杂化玻璃状材料的方法中，提供了一种用于生产有机-无机杂化玻璃状材料的方法，其包括至少下列三步由溶胶-凝胶法生产凝胶体、加热进行熔化和老化。而且，根据第一方面，提供了由第一方面的方法生产的有机-无机杂化玻璃状材料。根据本专利技术的第二方面，提供了通过熔化由溶胶-凝胶法生成的凝胶体得到的有机-无机杂化玻璃状材料。该有机-无机杂化玻璃状材料的特征在于其在熔化步骤后的老化步骤中进行了老化和它包含至少一种式RnSiO(4-n)/2代表的物质(其中R代表有机官能团，和n代表1-3的数)。而且，根据本专利技术的第二方面，提供了通过熔化由溶胶-凝胶法生成的凝胶体得到的有机-无机杂化玻璃状材料。该有机-无机杂化玻璃状材料的特征在于其在熔化步骤后的老化步骤中已经老化，在于其包含MO-RSiO3/2或MO-R2SiO(其中R代表有机官能团，和M代表二价金属)代表的物质，和在于M是至少一种选自Mg、Ca、Sr、Ba和Sn的金属。根据本专利技术的第三方面，提供了不含铅和主要含二氧化硅的有本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于生产有机－无机杂化玻璃状材料的方法，特征在于本方法包括至少下列三步：由溶胶－凝胶法生产凝胶体、通过加热进行熔化、和老化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：国吉稔，早川直也，牧田研介，横尾俊信，高桥雅英，
申请(专利权)人：中央硝子株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]