CN101985389A - 一种钡玻璃材料及其制法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及玻璃，特别是钡玻璃。一种钡玻璃材料，其由下述原料按所述重量份配制而成，SiO2：67；B2O3：1.70；Al2O3：1.00；CaO：3；ZnO：1.80；BaO：8；K2O：4；Na2O：13。本发明钡玻璃材料配方合理，不采用传统的甲基丙烯酸钡为原料，玻璃的透光度大大提高，而且具有良好的低能X射线屏蔽性能，制得钡玻璃表面硬度高，机械强度大，耐溶剂和透光性能好，用途广泛。

Description

一种钡玻璃材料及其制法
技术领域
本发明涉及玻璃，特别是钡玻璃。
背景技术
在工农业生产、国防、原子能和放射医学领域中需要一种既具优良的χ、γ—射线屏蔽功能，又具有良好的透光性能的特种塑料。自70年代末以来，有机铅玻璃得到了广泛的研究和应用。但目前为止有机铅玻璃仍存在着表面硬度低、抗划痕能力差、表面易起毛等缺点。高硬度的有机钡高分子材料已有报导，但对甲基丙烯酸钡的合成方法，聚合工艺条件及性能的研究还不充分，合成甲基丙烯酸钡含量在8%以上的有机钡玻璃，尚有一定困难，甲基丙烯酸钡含量过高会使板材失去透明性。
发明内容
本发明的目的是克服上述不足问题，提供一种钡玻璃材料，配方合理，χ、γ—射线屏蔽功能优越，兼具硬度和透明度。本发明的另一目的是提供钡玻璃材料的制法，工艺简单，易于操作，产率高。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种钡玻璃材料，由下述原料按所述重量份配制而成，SiO2：67；B2O3：1.70；Al2O3：1.00；CaO：3；ZnO：1.80；BaO：8；K2O：4；Na2O：13。
所述钡玻璃材料制得玻璃的密度为3.0g/cm3；折射率为1.525；软化点673℃。
本发明钡玻璃材料的制法是：从加热原料到熔制玻璃液，根据熔制过程的不同分以下五种阶段：     第一阶段硅酸盐形成：在加热过程中，原料SiO2：67；B2O3：1.70；Al2O3：1.00；CaO：3；ZnO：1.80；BaO：8；K2O：4；Na2O：13组成经化学、物理变化后，大部分之气体产生物已发挥，此阶段完成了玻璃熔解主要反应过程，玻璃原料转化成硅酸盐和SiO2组成的不透明烧结物；以及所生产之钠钙矽玻璃而言，此阶段温度在800－900℃完成；
第二阶段玻璃之形成：持续加热后，烧结物开始熔融，原先的矽酸盐和SiO2相互扩散与熔解，烧结将转变透明的玻璃液，但玻璃液中含大量气泡，其化学成分尚未均匀；此阶段温度控制在1200－1250℃；
第三阶段玻璃液澄清：继续加热后，玻璃粘度进一步降低；并释放出玻璃液內气泡；此阶段温度1400－1500℃，而玻璃粘度10Pa．s；
第四阶段玻璃液均化：玻璃液长时间处于高温下，通过对流、扩散等作用，其化学组成逐渐趋于均匀，玻璃液中的节瘤与条纹由于扩散、熔解、对流等作用而消失，化学组成与折射率趋于一致；均化温度控制在低于澄清温度以下； 
第五阶段.玻璃液冷却：通过上述四个阶段后，玻璃质量符合了要求，将玻璃液的温度冷却至200－300℃，使玻璃粘度达到102－103　Pa．s。 
本发明钡玻璃材料配方合理，不采用传统的甲基丙烯酸钡为原料，玻璃的透光度大大提高，而且具有良好的低能X射线屏蔽性能，制得钡玻璃表面硬度高，机械强度大，耐溶剂和透光性能好，用途广泛。
经以下性能测试结果充分说明本发明的有益效果：
1、在Rigaku D/max—rA型x射线衍射仪上测定试样对60kv、10mA铜靶x射线和30kv、10mA铜靶kev射线的屏蔽性能，钡玻璃具有良好的X射线屏蔽性，X射线屏蔽率远大于等厚度的普通有机玻璃。
2、按GB3398-82测试钡玻璃的球压痕硬度；按GB1043-79测试钡玻璃的无缺口冲击硬度，表明钡玻璃的无缺口冲击强度和球压痕硬度均大于有机玻璃。
3、在Perkin Elmer TMA 热分析仪上测定试样在50克负荷下230-600k 范围内的形变曲线，升温速率：20k/min；在Perkin Elmer DSC—2C表示扫描量热仪上测定试样的热性能，升温速率20k/min；钡玻璃的热变形温度提高,且使钡玻璃成为不溶性材料。
4、在FP—3型光功率计上测定试样的白光透过率，钡玻璃对白光的折射率比一般有机玻璃高。
具体实施方式：
    下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明并不局限于具体实施例。
实施例1
一种钡玻璃材料，由下述原料按所述重量（Kg）配制而成，SiO2：67；B2O3：1.70；Al2O3：1.00；CaO：3；ZnO：1.80；BaO：8；K2O：4；Na2O：13。
钡玻璃材料的具体制法是：从加热原料到熔制玻璃液，根据熔制过程的不同分以下五种阶段：     第一阶段硅酸盐形成：在加热过程中，原料SiO2：67；B2O3：1.70；Al2O3：1.00；CaO：3；ZnO：1.80；BaO：8；K2O：4；Na2O：13组成经化学、物理变化后，大部分之气体产生物已发挥，此阶段完成了玻璃熔解主要反应过程，玻璃原料转化成硅酸盐和SiO2组成的不透明烧结物；以及所生产之钠钙矽玻璃而言，此阶段温度在800－900℃完成；
第二阶段玻璃之形成：持续加热后，烧结物开始熔融，原先的矽酸盐和SiO2相互扩散与熔解，烧结将转变透明的玻璃液，但玻璃液中含大量气泡，其化学成分尚未均匀；此阶段温度控制在1200－1250℃；
第三阶段玻璃液澄清：继续加热后，玻璃粘度进一步降低；并释放出玻璃液內气泡；此阶段温度1400－1500℃，而玻璃粘度10Pa．s；
第四阶段玻璃液均化：玻璃液长时间处于高温下，通过对流、扩散等作用，其化学组成逐渐趋于均匀，玻璃液中的节瘤与条纹由于扩散、熔解、对流等作用而消失，化学组成与折射率趋于一致；均化温度控制在低于澄清温度以下； 
第五阶段.玻璃液冷却：通过上述四个阶段后，玻璃质量符合了要求，将玻璃液的温度冷却至200－300℃，使玻璃粘度达到102－103　Pa．s。 
采用上述钡玻璃材料制得玻璃的密度为3.0g/cm3；折射率为1.525；软化点673℃。

Claims (3)

1.一种钡玻璃材料，其特征是：其由下述原料按所述重量份配制而成，SiO2：67；B2O3：1.70；Al2O3：1.00；CaO：3；ZnO：1.80；BaO：8；K2O：4；Na2O：13。
2.根据权利要求1所述的一种钡玻璃材料，其特征是：钡玻璃材料制得玻璃的密度为3.0g/cm3；折射率为1.525；软化点673℃。
3.一种钡玻璃材料的制法，其特征是：从加热原料到熔制玻璃液，根据熔制过程的不同分以下五种阶段：     第一阶段硅酸盐形成：在加热过程中，原料SiO2：67；B2O3：1.70；Al2O3：1.00；CaO：3；ZnO：1.80；BaO：8；K2O：4；Na2O：13组成经化学、物理变化后，大部分之气体产生物已发挥，此阶段完成了玻璃熔解主要反应过程，玻璃原料转化成硅酸盐和SiO2组成的不透明烧结物；以及所生产之钠钙矽玻璃而言，此阶段温度在800－900℃完成；
第二阶段玻璃之形成：持续加热后，烧结物开始熔融，原先的矽酸盐和SiO2相互扩散与熔解，烧结将转变透明的玻璃液，但玻璃液中含大量气泡，其化学成分尚未均匀；此阶段温度控制在1200－1250℃；
第三阶段玻璃液澄清：继续加热后，玻璃粘度进一步降低；并释放出玻璃液內气泡；此阶段温度1400－1500℃，而玻璃粘度10Pa．s；
第四阶段玻璃液均化：玻璃液长时间处于高温下，通过对流、扩散等作用，其化学组成逐渐趋于均匀，玻璃液中的节瘤与条纹由于扩散、熔解、对流等作用而消失，化学组成与折射率趋于一致；均化温度控制在低于澄清温度以下； 
第五阶段.玻璃液冷却：通过上述四个阶段后，玻璃质量符合了要求，将玻璃液的温度冷却至200－300℃，使玻璃粘度达到102－103　Pa．s。
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