CN105461221B - 一种用于制备光学纤维面板的皮料玻璃 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于制备光学纤维面板的皮料玻璃，涉及光学纤维领域，解决了光学纤维面板与其它部件封接较差的问题。本发明的光学纤维面板的皮料玻璃的原料由如下质量百分含量的组分组成：二氧化硅45％‑75％，氧化钙1％‑15％，氧化硼1％‑18％，氟化镁0.1％‑2％，氧化铝1％‑14％，氧化铋0.1％‑2％，氧化钡0.1％‑4％。采用本发明的皮料玻璃制备的光学纤维面板在具有阴极灵敏度高、与光电阴极材料相容、抗热震性和抗机械振动性能的同时，所述光学纤维面板还具有与其它部件封接良好的优点。
Description
技术领域
本发明涉及光学纤维技术领域，尤其涉及一种用于制备光学纤维面板的皮料玻璃。
背景技术
光学纤维是一种光传导工具，而光学纤维面板是由大量密集的光学纤维有序排列后经过加热熔合而成的传像元件。光学纤维面板具有传光效率高，级间耦合损失小，传像清晰、真实，在光学上具有零厚度等特点。最典型的应用是作为微光像增强器的光学输入、输出窗口，对提高成像器件的品质起着重要作用。还应用于各种阴极射线管、摄像管、CCD耦合及其它需要传送图像的仪器和设备中，并广泛用于国防、公安、航天、医疗和科技领域。
光学纤维面板作为微光像增强器的阴极窗口，随着产品不断的升级换代，光学纤维面板必须在尺寸增大的情况下，在高低温使用环境和高振动使用条件下，达到不破裂、不漏气，与光电阴极材料相容，具有更高的阴极灵敏度；同时，光学纤维面板在与其它部件进行封接配合使用时，必须具有合适的膨胀系数来与其它部件的膨胀率相匹配，才能使光学纤维面板与其它部件进行良好的封接，进而充分发挥光学纤维面板的功能，达到与其它部件良好的配合使用的目的。
光学纤维面板是由上亿根纤维组成的，每一根纤维都是由高折射率芯料玻璃和低折射率皮料玻璃组成，并依据光学全反射原理进行光纤单向传递。为了解决光学纤维面板与其它大部分的部件可良好封接的问题，组成光学纤维面板的光纤中的皮料玻璃应具有低折射率和中膨胀系数特性；其中，皮料玻璃的膨胀特性影响着光学纤维面板与其它部件的封接性，同时该皮料玻璃须具有基本的使用性能，例如与芯料玻璃化学相容，软化温度和粘度相匹配，并具有烧氢发黑的特性。然而，现有的皮料玻璃不能完全满足上述光学纤维面板的使用要求，现有技术也不能解决由皮料玻璃制备的光学纤维面板在具有良好的基本性能的同时还能与其它部件进行良好封接并配合使用的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种用于制备光学纤维面板的皮料玻璃，主要目的是提供一种具有低折射率和中膨胀系数的皮料玻璃，解决光学纤维面板与其它部件不能良好封接的问题。
为达到上述目的，本发明主要提供了如下技术方案：
一方面，本发明提供了一种用于制备光学纤维面板的皮料玻璃，其原料由如下质量百分含量的组分组成：
二氧化硅 45％-75％，
氧化钙 1％-15％，
氧化硼 1％-18％，
氟化镁 0.1％-2％，
氧化铝 1％-14％，
氧化铋 0.1％-2％，
氧化钡 0.1％-4％。
作为优选，所述皮料玻璃的原料由如下质量百分含量的组分组成：
二氧化硅 55％-70％，
氧化钙 5％-12％，
氧化硼 10％-15％，
氟化镁 1％-2％，
氧化铝 5％-12％，
氧化铋 1％-2％，
氧化钡 1％-3％。
作为优选，所述皮料玻璃的原料由如下质量百分含量的组分组成：
二氧化硅 63.5％，
氧化钙 10％，
氧化硼 12％，
氟化镁 1.5％，
氧化铝 10％，
氧化铋 1.5％，
氧化钡 1.5％。
作为优选，所述皮料玻璃的折射率为1.4-1.5，膨胀系数为42×10-7-51×10-71/℃，在850℃保溫2h不析晶。
作为优选，所述皮料玻璃的折射率为1.47-1.5，膨胀系数为45×10-7-50×10-71/℃，在850℃保溫2h不析晶。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明针对光学纤维面板与其它部件的封接性较差的技术问题，采用了调整皮料玻璃的组分及其含量以使皮料玻璃在具有低折射率的同时，也具有中膨胀系数特性的技术手段，达到了在保证光学纤维面板具有阴极灵敏度高、与光电阴极材料相容、抗热震性和抗机械振动等基本性能的同时，还能与大部分封接部件进行良好封接以达到最佳配合使用的技术目的。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下以较佳实施例，对依据本发明申请的具体实施方式、技术方案、特征及其功效，详细说明如后。下述说明中的多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
实施例1
按照下述组分及组分配比称取对应的原料，二氧化硅45％，氧化钙15％，氧化硼18％，氟化镁2％，氧化铝14％，氧化铋2％，氧化钡4％，将原料混合均匀，得到皮料玻璃的配合料；
将上述皮料玻璃的配合料加入1400℃的熔窑中得到皮料玻璃的玻璃液；加料完成后1h内升温至澄清温度1500℃，澄清时间为5小时；澄清过程结束后，将玻璃液降温至浇注温度1200℃按要求拉制成管状，得到成型的玻璃管；最后在450℃下对玻璃管退火、保温3h自然冷却后得到皮料玻璃；
采用V棱镜折射仪法测得上述皮料玻璃的折射率为1.4921，采用石英膨胀仪法测得上述皮料玻璃的膨胀系数α20/100＝49.6×10-7/℃，通过高温测试可知上述皮料玻璃在850℃保溫2h不析晶。
实施例2
按照下述组分及组分配比称取对应的原料，二氧化硅55％，氧化钙12％，氧化硼15％，氟化镁2％，氧化铝12％，氧化铋2％，氧化钡2％；
将上述皮料玻璃的配合料加入1450℃的熔窑中得到皮料玻璃的玻璃液；加料完成后1h内升温至澄清温度1550℃，澄清时间为5.5小时；澄清过程结束后，将玻璃液降温至浇注温度1250℃按要求拉制成管状，得到成型的玻璃管；最后在450℃下对玻璃管退火、保温3.5h自然冷却后得到皮料玻璃；
采用V棱镜折射仪法测得上述皮料玻璃的折射率为1.4892，采用石英膨胀仪法测得上述皮料玻璃的膨胀系数α20/100＝50.4×10-7/℃，通过高温测试可知上述皮料玻璃在850℃保溫2h不析晶。
实施例3
按照下述组分及组分配比称取对应的原料，二氧化硅61％，氧化钙9％，氧化硼14％，氟化镁1％，氧化铝10.5％，氧化铋2％，氧化钡2.5％；
将上述皮料玻璃的配合料加入1500℃的熔窑中得到皮料玻璃的玻璃液；加料完成后1h内升温至澄清温度1580℃，澄清时间为6小时；澄清过程结束后，将玻璃液降温至浇注温度1300℃按要求拉制成管状，得到成型的玻璃管；最后在500℃下对玻璃管退火、保温4h自然冷却后得到皮料玻璃；
采用V棱镜折射仪法测得上述皮料玻璃的折射率为1.4995，采用石英膨胀仪法测得上述皮料玻璃的膨胀系数α20/100＝48.2×10-7/℃，通过高温测试可知上述皮料玻璃在850℃保溫2h不析晶。
实施例4
按照下述组分及组分配比称取对应的原料，二氧化硅63.5％，氧化钙10％，氧化硼12％，氟化镁1.5％，氧化铝10％，氧化铋1.5％，氧化钡1.5％；
将上述皮料玻璃的配合料加入1400℃的熔窑中得到皮料玻璃的玻璃液；加料完成后1h内升温至澄清温度1510℃，澄清时间为5小时；澄清过程结束后，将玻璃液降温至浇注温度1200℃按要求拉制成管状，得到成型的玻璃管；最后在450℃下对玻璃管退火、保温3h自然冷却后得到皮料玻璃；采用V棱镜折射仪法测得上述皮料玻璃的折射率为1.4988，采用石英膨胀仪法测得上述皮料玻璃的膨胀系数α20/100＝47.6×10-7/℃，通过高温测试可知上述皮料玻璃在850℃保溫2h不析晶。
实施例5
按照下述组分及组分配比称取对应的原料，二氧化硅70％，氧化钙7％，氧化硼12％，氟化镁2％，氧化铝7％，氧化铋1％，氧化钡1％；
将上述皮料玻璃的配合料加入1450℃的熔窑中得到皮料玻璃的玻璃液；加料完成后1h内升温至澄清温度1520℃，澄清时间为6小时；澄清过程结束后，将玻璃液降温至浇注温度1250℃按要求拉制成管状，得到成型的玻璃管；最后在450℃下对玻璃管退火、保温3.5h自然冷却后得到皮料玻璃；
采用V棱镜折射仪法测得上述皮料玻璃的折射率为1.4896，采用石英膨胀仪法测得上述皮料玻璃的膨胀系数α20/100＝50.6×10-7/℃，通过高温测试可知上述皮料玻璃在850℃保溫2h不析晶。
实施例6
按照下述组分及组分配比称取对应的原料，二氧化硅75％，氧化钙5％，氧化硼10％，氟化镁0.1％，氧化铝9.7％，氧化铋0.1％，氧化钡0.1％；
将上述皮料玻璃的配合料加入1500℃的熔窑中得到皮料玻璃的玻璃液；加料完成后1h内升温至澄清温度1550℃，澄清时间为6小时；澄清过程结束后，将玻璃液降温至浇注温度1300℃按要求拉制成管状，得到成型的玻璃管；最后在500℃下对玻璃管退火、保温4h自然冷却后得到皮料玻璃；
采用V棱镜折射仪法测得上述皮料玻璃的折射率为1.4852，采用石英膨胀仪法测得上述皮料玻璃的膨胀系数α20/100＝48.7×10-7/℃，通过高温测试可知上述皮料玻璃在850℃保溫2h不析晶。
本发明实施例1-6采用上述原料制备的皮料玻璃的折射率和膨胀系数分别为：
实施例1为1.4921和49.6×10-71/℃，实施例2为1.4892和50.4×10-71/℃，实施例3为1.4995和48.2×10-71/℃，实施例4为1.4988和47.6×10-71/℃，实施例5为1.4896和50.6×10-71/℃，实施例6为1.4852和48.7×10-71/℃；本发明实施例的皮料玻璃的折射率在1.48-1.5之间，膨胀系数在47×10-7-51×10-7/℃之间，满足本实施例的皮料玻璃具有低折射率和中膨胀特性。
本发明实施例选择综合性能较优的皮料玻璃的原则为，在上述皮料玻璃的折射率低于1.5的条件下，上述皮料玻璃的膨胀系数越低越好；综上可见，实施例4中折射率为1.4988，膨胀系数为47.6×10-71/℃，其折射率低于1.5，其膨胀系数是6个实施例中的最小数值，因此，实施例4所提供的组分配比最优，根据最优配方所制备的皮料玻璃的综合性能也为最优。
本发明实施例中皮料玻璃的各组分所起的作用如下：
二氧化硅，是重要的玻璃形成氧化物，以硅氧四面体[SiO4]的结构组元形成不规则的连续网络，成为玻璃的骨架；二氧化硅的含量少时，难以降低折射率，所以适当提高二氧化硅含量可以降低玻璃折射率；
氧化硼，与硅氧四面体共同组成结构网络，降低了玻璃的膨胀系数，提高玻璃的热稳定性、化学稳定性，提高玻璃的机械性能；
氧化铝，属于中间体氧化物，可以提高玻璃的化学稳定性、热稳定性、机械强度，调节玻璃的折射率；
氧化钡，网络外体氧化物，可以增加玻璃的化学稳定性，提高吸收辐射线的能力，调节玻璃折射率；
氧化钙，网络外体氧化物，起稳定剂的作用，增加玻璃的化学稳定性和机械强度。
氟化镁，起助熔剂作用；
氧化铋，调节玻璃折射率。
本发明根据上述各物质在制备皮料玻璃中所起的不同作用，通过调整皮料玻璃的组分及其含量，得到的皮料玻璃在具有低折射率的同时，也具有中膨胀系数的特性，保证了光学纤维面板具有阴极灵敏度高、与光电阴极材料相容、抗热震性和抗机械振动性能优异的同时，使光学纤维面板与其它部件具有良好的封接效果。
本发明实施例未尽之处，本领域技术人员可从现有技术获知。
本发明实施例提供的皮料玻璃是针对目前市场需求而研发，满足大部分光学纤维面板的要求，具有广阔的市场及应用前景。
以上公开的仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以上述权利要求的保护范围为准。
Claims (3)
1.一种用于制备光学纤维面板的皮料玻璃，其特征在于，其原料由如下质量百分含量的组分组成：
二氧化硅45％-63.5％，
氧化钙5％-15％，
氧化硼12％-18％，
氟化镁0.1％-2％，
氧化铝10.5％-14％，
氧化铋0.1％-1.5％，
氧化钡2.5％-4％。
2.根据权利要求1所述的一种用于制备光学纤维面板的皮料玻璃，其特征在于，所述皮料玻璃的折射率为1.4-1.5，膨胀系数为42×10-7-51×10-71/℃，在850℃保溫2h不析晶。
3.根据权利要求2所述的一种用于制备光学纤维面板的皮料玻璃，其特征在于，所述皮料玻璃的折射率为1.47-1.5，膨胀系数为45×10-7-50×10-71/℃，在850℃保溫2h不析晶。
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| CN105461221A (zh) | 2016-04-06 |
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