CN104003616A

CN104003616A - 一种光致变色玻璃的制备方法

Info

Publication number: CN104003616A
Application number: CN201410219677.4A
Authority: CN
Inventors: 焦国豪; 余爱民; 张勇
Original assignee: HANGZHOU NABEL GROUP CO Ltd
Current assignee: HANGZHOU NABEL GROUP CO Ltd
Priority date: 2014-05-23
Filing date: 2014-05-23
Publication date: 2014-08-27

Abstract

本发明涉及一种在不同光源下，玻璃体呈现不同颜色的光致变色玻璃材料的制备方法。该制备方法包括如下步骤：（1）配料、（2）混合和球磨、（3）熔制、（4）成型、（5）退火。采用该方法制备的光致变色玻璃在阳光照射下呈紫红色，在白炽灯下呈红色，在日光灯下呈青蓝色，具有单独Nd₂O₃显色、变色，显色效果佳，变色响应时间快，成本低，制作简便等特点。

Description

一种光致变色玻璃的制备方法

技术领域

本发明属于玻璃材料领域，涉及一种在不同光源下，玻璃体呈现不同颜色的光致变色玻璃材料的制备方法。

背景技术

无机光致变色玻璃材料是在基质玻璃中添加感光材料，经熔制和热处理后形成的。其变色机理主要是感光材料经光照射后，物质结构发生变化，导致吸收光谱改变，进而颜色发生明显变化。钕紫属于吸收与其频率相同的光的颜料。当光源照射激发它时，它大量地吸收与其频率相同的光波（417~455nm）而产生与其相补的颜色。这也导致了它的变色性能。这是由于光吸收的变化，可出现不同的颜色。如在玻璃的配料中，加入氧化钕，能使玻璃染成优美、明亮的紫罗兰色，它在不同的光源照射下，而呈现出不同的色调。如在白天的日光照射下，呈现红的紫罗兰色调；在晚上的荧光灯下，却呈现蓝的紫罗兰色调。

然而，这类变色玻璃有三个值得注意的问题。第一，由于各个试制单位采用的工艺不同，某些制品虽然变色明显，但在荧光灯下蓝色沉闷，在白炽灯下呈土红甚至疲血之色，难以博得青睐。从结构研究可知，钕紫变色玻璃的变色效果主要取决于基质玻璃的结构。因此，变色玻璃的基质玻璃结构是获得性能优良的光致变色玻璃的基础。第二是Nd₂O₃的加入量。众所周知，变色的原因是在玻璃中加入了Nd₂O₃。Nd₂O₃是一种稀土氧化物，价格昂贵，目前有些玻璃的加入量超过10%，大大限制了市场的竞争能力。如何在尽量降低Nd₂O₃使用量的同时，提高其显色和变色效果，这也是光致变色玻璃市场化的关键所在。第三，单独加入Nd₂O₃的玻璃显色、变色效果不佳，必须要加入其它的稀土氧化物如氧化镨等，才能具有良好的显色、变色效果，这无疑会增加玻璃的成本。

发明内容

本发明针对目前稀土Nd₂O₃光致变色玻璃必须添加其它稀土氧化物帮助显色、变色，成本高的问题，提供了一种新型的光致变色玻璃的制备方法。该玻璃在阳光照射下呈紫红色，在白炽灯下呈红色，在日光灯下呈青蓝色，具有单独Nd₂O₃显色、变色，显色效果佳，变色响应时间快，成本低，制作简便、市场化程度高等特点。

实现本发明的技术方案包括如下步骤：

（1）配料：按照玻璃的化学组成配制所需的原料，玻璃的化学组成包括以下重量比例的组分：Li₂O 2%~7%，Al₂O₃ 10%~18%，B₂O₃ 10%~20%，SiO₂ 45%~65%，K₂O 0~15%，Na₂O 0~15%，外加Nd₂O₃ 3%~9%。

（2）混合和球磨：将配制好的原料装入球磨机中进行充分的混合和研磨，球磨时间控制在1h以内。

（3）熔制：将磨制好的混合料在熔炉中熔制，熔融温度为1300~1400℃，保温2h，使玻璃料液充分的澄清、均化。

（4）成型：将玻璃液迅速浇注到预热好的不锈钢板模具中成型。

（5）退火：成型后的玻璃样品立即放入退火炉中，在500℃下保温2h，制品随炉冷却至室温即得到所需的光致变色玻璃。

所制得的光致变色玻璃在太阳光照射下，呈现出紫红色；在白炽灯照射下，呈现出红色；在日光灯照射下，呈现出青蓝色；本光致变色玻璃配方中采用一种稀土Nd₂O₃原料作为发色剂，不需要添加其它的稀土氧化物作为增色剂，且用量在3%时也具有良好的光致变色性能，色彩鲜明；稀土Nd₂O₃在Li₂O（K₂O、Na₂O）- Al₂O₃ - B₂O₃- SiO₂四元系统基质玻璃中受到光的激发后，4f层轨道中电子较其它基质玻璃易于跳跃，Nd₂O₃大量地吸收与其频率相同的光波而产生与其相补的颜色，进而导致其优良的光致变色性能；与其它基质玻璃相比，在Li₂O（K₂O、Na₂O）- Al₂O₃ - B₂O₃- SiO₂四元系统基质玻璃中，添加少量的稀土Nd₂O₃就可获得效果较好的光致变色性能，降低了光致变色玻璃的制造成本。

具体实施方案

实施例1：

把含有Li₂O、Na₂O 、K₂O、Al₂O₃、SiO₂、B₂O₃、Nd₂O₃成分的原料按照玻璃的化学组成重量百分比分别为Li₂O 7%、Na₂O9 %、K₂O 4%、Al₂O₃ 15%、SiO₂ 49%、B₂O₃ 16%，外加Nd₂O₃ 3%的比例配料，将混合料装入球磨机中进行充分的混合和研磨，球磨时间控制在1h。将磨制好的混合料在熔炉中熔制，熔融温度为1300℃，保温2h，使玻璃料液充分的澄清、均化。然后将玻璃液迅速浇注到预热好的不锈钢板模具中成型，成型后的玻璃样品立即放入退火炉中，在500℃下保温2h，样品随炉冷却至室温即得到所需的紫红色光致变色玻璃。

实施例2：

把含有Li₂O、Na₂O 、K₂O、Al₂O₃、SiO₂、B₂O₃、Nd₂O₃成分的原料按照玻璃的化学组成重量百分比分别为Li₂O 7%、Na₂O 11%、K₂O 2%、Al₂O₃ 15%、SiO₂ 49%、B₂O₃16%，外加Nd₂O₃ 4%的比例配料，将混合料装入球磨机中进行充分的混合和研磨，球磨时间控制在55min。将磨制好的混合料在熔炉中熔制，熔融温度为1340℃，保温2h，使玻璃料液充分的澄清、均化。然后将玻璃液迅速浇注到预热好的不锈钢板模具中成型，成型后的玻璃样品立即放入退火炉中，在500℃下保温2h，样品随炉冷却至室温即得到所需的紫红色光致变色玻璃。

实施例3：

把含有Li₂O、Na₂O 、K₂O、Al₂O₃、SiO₂、B₂O₃、Nd₂O₃成分的原料按照玻璃的化学组成重量百分比分别为Li₂O 7%、Na₂O 7%、K₂O 6%、Al₂O₃ 15%、SiO₂ 49%、B₂O₃ 16%，外加Nd₂O₃ 6%比例配料，将混合料装入球磨机中进行充分的混合和研磨，球磨时间控制在50min。将磨制好的混合料在熔炉中熔制，熔融温度为1370℃，保温2h，使玻璃料液充分的澄清、均化。然后将玻璃液迅速浇注到预热好的不锈钢板模具中成型，成型后的玻璃样品立即放入退火炉中，在500℃下保温2h，样品随炉冷却至室温即得到所需的紫红色光致变色玻璃。

实施例4：

把含有Li₂O、Na₂O 、K₂O、Al₂O₃、SiO₂、B₂O₃、Nd₂O₃成分的原料按照玻璃的化学组成重量百分比分别为Li₂O 7%、Na₂O 9%、K₂O 4%、Al₂O₃ 14%、SiO₂ 50%、B₂O₃ 16%，外加Nd₂O₃ 9%比例配料，将混合料装入球磨机中进行充分的混合和研磨，球磨时间控制在1h。将磨制好的混合料在熔炉中熔制，熔融温度为1400℃，保温2h，使玻璃料液充分的澄清、均化。然后将玻璃液迅速浇注到预热好的不锈钢板模具中成型，成型后的玻璃样品立即放入退火炉中，在500℃下保温2h，样品随炉冷却至室温即得到所需的紫红色光致变色玻璃。

Claims

1.一种光致变色玻璃的制备方法，其特征在于：

（1）配料：按照玻璃的化学组成配制所需的原料，玻璃的化学组成包括以下重量比例的组分：Li₂O 2%~7%，Al₂O₃ 10%~18%，B₂O₃ 10%~20%，SiO₂ 45%~65%，K₂O 0~15%，Na₂O 0~15%，外加Nd₂O₃ 3%~9%；

（2）混合和球磨：将配制好的原料装入球磨机中进行充分的混合和研磨，球磨时间控制在1h以内；

（3）熔制：将磨制好的混合料在熔炉中熔制，熔融温度为1300~1400℃，保温2h，使玻璃料液充分的澄清、均化；

（4）成型：将玻璃液迅速浇注到预热好的不锈钢板模具中成型；

（5）退火：成型后的玻璃样品立即放入退火炉中，在500^oC下保温2h，制品随炉冷却至室温即得到所需的光致变色玻璃。