CN101108768A

CN101108768A - 低熔紫外线遮蔽玻璃

Info

Publication number: CN101108768A
Application number: CNA2006100993804A
Authority: CN
Inventors: 施并裕; 金重动; 丁原杰
Original assignee: Beijing Union University
Current assignee: Beijing Union University
Priority date: 2006-07-19
Filing date: 2006-07-19
Publication date: 2008-01-23

Abstract

本发明公开了一种低熔紫外线遮蔽玻璃，本发明涉及一种玻璃。本发明为解决现有的可吸收紫外线的玻璃的熔制温度比较高的问题而发明。该发明为一种磷酸盐系玻璃，主要由五氧化二磷(P₂O₅)、碱土金属氧化物(以RO表示)、碱金属氧化物(以R₂O表示)、玻璃改质氧化物等成分所组成。该发明的有益效果是：该低熔紫外线遮蔽玻璃熔制温度低，具有良好的化学耐久性，可以有效滤除阳光中的紫外线。

Description

低熔紫外线遮蔽玻璃

技术领域

本发明涉及一种玻璃，尤其涉及一种低熔紫外线遮蔽玻璃。

背景技术

太阳光是地球臭氧层形成的原动力，也是大部分生物生命的来源。太阳光的光谱从紫外线(Ultraviolet Radiation，UV)一直延伸到红外线(Inferred Radiation，IR)，最长波长约为4,000nm。可见光线(Visible Light)的波长是从380nm到780nm，其中波长为556nm的黄绿色光看起来最清晰。若以能量分布来说，太阳光的能量中可见光约占45％，紫外光约占7％。

紫外线依照波长可分为UV-A(315～380nm)、UV-B(280～315nm)，及UV-C(100～280nm)三类。由于太阳光经臭氧层后，UV-C大多被吸收，因此能到达地面的主要是UV-A及UV-B，而其中又以UV-A最多，约占UV的98％。若大气中臭氧层遭到破坏，则UV-B及UV-C到达地面的数量将显著增加，过多的紫外线会危害到人体健康，会导致皮肤晒伤、老化、皮肤癌，其对眼睛的危害也很大，会导致眼膜炎、视网膜退化、白内障等眼疾病。其中尤以波长250-260nm的紫外线对于生物体的威胁更为显著，它会对破坏生物体的免疫系统及DNA结构。在医学与工业上也利用波长为253.7nm来进行消毒与杀菌的工作。除此之外，紫外线的照射也常会使一些有机材料变质、劣化。

除了太阳光之外，广泛应用在各种医疗与工业上的各种光源，如半导体、液晶面板制作等微影制作所用的UV曝光光源、UV杀菌灯、在印刷、固化或烘干等过程中使用的UV灯，以及在电焊、玻璃与金属熔制等过程中，都会有UV光产生。因此，相关人员需作适当的防护，以避免对身体可能造成的危害或损失。此外，若能避免材料由于阳光中的紫外线引起的变质与劣化，从而延长材料的使用效能与寿命，从而相对地降低了经济成本、节约了能源，以及由于节能而减轻了对整体环境的冲击。

现有的可吸收IR及UV的玻璃主要是以硅酸盐系玻璃为主，这种玻璃的熔制温度比较高，通常需要1350℃以上。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的上述问题，提供了一种低熔紫外线遮蔽玻璃。

为了达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

该发明为一种磷酸盐系玻璃，主要由五氧化二磷(P₂O₅)、碱土金属氧化物(以RO表示)、碱金属氧化物(以R₂O表示)、玻璃改质氧化物等成分所组成。

由于采用了上述技术方案，与现有可吸收紫外线的玻璃相比，本发明具有如下有益效果：该低熔紫外线遮蔽玻璃熔制温度低，具有好的化学耐久性，可以有效滤除阳光中的紫外线。

附图说明

图1是本发明实施例1、实施例2、实施例3含铅低熔紫外线遮蔽玻璃的光穿透光谱图；

图2是本发明实施例4、实施例5、实施例6含铅低熔紫外线遮蔽玻璃的光穿透光谱图；

图3是本发明实施例7、实施例8、实施例9含铅低熔紫外线遮蔽玻璃的光穿透光谱图；

图4是本发明实施例10、实施例11、实施例12含铅低熔紫外线遮蔽玻璃的光穿透光谱图。

具体实施方式

以下结合具体的实施例和附图对本发明做详细的说明。

本发明一较佳实施例的低熔紫外线(UV)遮蔽玻璃，是一种磷酸盐系玻璃，主要由五氧化二磷(P₂O₅)、碱土金属氧化物(以RO表示)、碱金属氧化物(以R₂O表示)、玻璃改质氧化物等成分所组成，碱土金属氧化物如氧化钙(CaO)、氧化钡(BaO)、氧化镁(MgO)、氧化锶(SrO)，碱金属氧化物如氧化钠(Na₂O)、氧化锂(Li₂O)、氧化钾(K₂O)，玻璃改质氧化物系氧化锌(ZnO)、氧化铅(PbO)、氧化铝(Al₂O₃)、氧化铁(Fe₂O₃)、氧化铜(CuO)、氧化锰(MnO₂)、氧化锡(SnO)或氧化铈(CeO₂)，或同时含有氧化铁(Fe₂O₃)及氧化铈(CeO₂)，而各该组成成分的摩尔百分比如下：

五氧化二磷(P₂O₅) 35～65％

氧化锌(ZnO) 0～25％

氧化铅(PbO) 0～35％

碱金属氧化物 0～20％

碱土金属氧化物 0.5～10％

氧化铝(Al₂O₃) 0.5～12％

氧化铜(CuO) 0～2.0％

氧化铁(Fe₂O₃) 0～10％

氧化铈(CeO₂) 0～3.0％

氧化锡(SnO) 0.5～5.0％

氧化锰(MnO₂) 0～5.0％。

若在成分中同时添加氧化锌(ZnO)与氧化铅(ZnO)，可有效的提高玻璃的化学耐久性。氧化铅可降低玻璃的熔制温度及玻璃的转移温度，若不含氧化铅，就成为低熔无铅紫外线遮蔽玻璃。氧化铝可有效地提高玻璃的化学耐久性，提高玻璃的转移温度，降低玻璃的热膨胀系数，但也会使玻璃的熔制温度升高。此外，氧化铝的添加也会降低玻璃的可见光的穿透率，并使紫外截止波长往长波长方向移动。碱金属氧化物可降低玻璃的熔制温度，但会使玻璃的化学耐久性变差，可用氧化铝或碱土金属氧化物取代部分碱金属氧化物，以改善玻璃的化学耐久性。而氧化锰的加入可提高紫外线遮蔽玻璃的可见光穿透率，并使紫外光吸收边的波长往长波长方向迁移，可以更好地遮蔽紫外光。氧化铁(Fe₂O₃)的加入，可以提高玻璃的化学耐久性及遮蔽紫外光的效果，但是过量氧化铁(＞5mol％)的添加会使可见光穿透率急速下降。氧化锡(SnO)用来调控玻璃中铁璃子的价数，使部分Fe⁺³转变成Fe⁺²，使玻璃能遮蔽红外光。氧化铜的加入，可使玻璃具有遮蔽红外光的功能。

制作本发明低熔紫外线(UV)遮蔽玻璃时，依上述组成成分将原料调配与混合，再将混合均匀的粉末装填于氧化铝或白金坩埚中，置入炉中以1000～1200℃的温度(视玻璃组成而定)恒温持温1～5小时，以使各成份完全熔融并达均质化。然后将熔融玻璃液倾倒于金属模中成型，经退火后再抛光，得到低熔紫外线遮蔽玻璃。玻璃的热性质：玻璃转换温度(T_g)、玻璃软化温度(T_d)及热膨胀系数(α)，是用热机械分析仪(TMA)得到。玻璃的化学耐久性是将抛光后的试片浸渍于50℃之去离子水中，求出其溶出速率(Dissolution Rate，DR)。溶出速率是指在单位时间内，玻璃单位表面积的重量损失(g/cm²-min)。光学性质的检测是将试片先经过碳化硅砂纸研磨，再用含0.3μm氧化铝粉的抛光液抛光，制成厚度为2mm的玻璃试片，在室温下利用紫外-可见光谱仪进行测试。

如图1所示，实施例1(Ex.1)～实施例3(Ex.3)为含铅低熔紫外线遮蔽玻璃的穿透光谱，它们的氧化铁的含量依次为0.5％、1.5％及2.5％；它们的二氧化锡的含量依次为1.0％、3.0％及5.0％，氧化锰的含量约依次为2.0％、1.0％及0.5％。图2中实施例4(Ex.4)～实施例6(Ex.6)也是含铅低熔紫外线遮蔽玻璃的穿透光谱，它们含有5％的氧化钙，氧化铁的含量依次为0％、2.0％及5.0％。实施例4是不含氧化铁的玻璃，用来与实施例5、实施例6作比较。实施例5及实施例6的紫外线平均穿透率(300～380nm)＜5％，

此外，如图3所示，实施例7(Ex.7)～实施例9(Ex.9)为添加2.0％氧化铜之无铅低熔紫外线遮蔽玻璃的穿透光谱，其氧化铁的含量固定为1.5％，而氧化铝的含量依次为5.0％、7.0％及9.0％。氧化铝含量的增高会降低玻璃的紫外光与可见光的穿透率，并使紫外截止波长往长波长方向移动。所述玻璃的紫外线平均穿透率(300～380nm)由12％降低至3％；紫外截止波长由348nm上升至360nm。最大可见光穿过约在550nm，其穿透率60％～76％。

图4中实施例10(Ex.10)～实施例12(Ex.12)为添加2.0％氧化铜的无铅低熔紫外线遮蔽玻璃的穿透光谱，其氧化铁的含量固定为1.0％，而氧化铝的含量依次为5.0％、7.0％及9.0％。玻璃的紫外线平均穿透率(300～380nm)由16％降低至6％；紫外截止波长由342nm上升至355nm。最大可见光穿过约在550nm，其穿透率75％～82％。实例7(Ex.7)～实例12(Ex.12)还兼具遮蔽红外线的功能，780nm红外线的穿透率＜3％。

由上述可知，本发明所提供的低熔紫外线(UV)遮蔽玻璃，为磷酸盐系玻璃，它可以滤除阳光中的紫外线、供各种遮蔽紫外线的装置使用，以及供一些需要遮蔽紫外线的特殊环境中使用，它可以在1200℃以下熔制，具有优良化学耐久性，对于波长＜380nm的紫外线有良好的遮蔽作用。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，本领域技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种低熔紫外线遮蔽玻璃，主要由五氧化二磷(P₂O₅)、碱土金属氧化物(以RO表示)、碱金属氧化物(以R₂O表示)、玻璃改质氧化物等成分所组成。

2.如权利要求1所述的低熔紫外线遮蔽玻璃，其特征在于，所述碱土金属氧化物为氧化钙(CaO)、氧化钡(BaO)、氧化镁(MgO)或氧化锶(SrO)。

3.如权利要求2所述的低熔紫外线遮蔽玻璃，其特征在于，所述碱金属氧化物为氧化钠(Na₂O)、氧化锂(Li₂O)或氧化钾(K₂O)。

4.如权利要求3所述的低熔紫外线遮蔽玻璃，其特征在于，所述玻璃改质氧化物为氧化锌(ZnO)、氧化铅(PbO)、氧化铝(Al₂O₃)、氧化铁(Fe₂O₃)、氧化铜(CuO)、氧化锰(MnO₂)、氧化锡(SnO)或氧化铈(CeO₂)。

5.如权利要求1所述的低熔紫外线遮蔽玻璃，其特征在于，所述各组成物成分范围(摩尔百分率)如下：

五氧化二磷(P₂O₅) 35～65％

氧化锌(ZnO) 0～25％

氧化铅(PbO) 0～35％

碱金属氧化物 0～20％

碱土金属氧化物 0.5～10％

氧化铝(Al₂O₃) 0.5～12％

氧化铜(CuO) 0～2.0％

氧化铁(Fe₂O₃) 0～10％

氧化铈(CeO₂) 0～3.0％

氧化锡(SnO) 0.5～5.0％

氧化锰(MnO₂) 0～5.0％。

6.如权利要求1所述的低熔紫外线遮蔽玻璃，其特征在于，所述氧化铁(Fe₂O₃)较佳的组成范围为0.2～2.5％。

7.如权利要求1所述的低熔紫外线遮蔽玻璃，其特征在于，所述氧化锰(MnO₂)较佳的组成范围为0.5～4.0％。

8.如权利要求1所述的低熔紫外线遮蔽玻璃，其特征在于，所述氧化铝(Al₂O₃)较佳之组成范围为3.0～10.0％。

9.如权利要求1所述的低熔紫外线遮蔽玻璃，其特征在于，其可用在各种遮蔽紫外线的装置上。

10.如权利要求1所述的低熔紫外线遮蔽玻璃，其特征在于，其可研磨成微细粉末，以作为各种抗紫外线产品的添加物。