CN105819683A - 环保光学玻璃和光学元件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种环保光学玻璃和光学元件，该光学玻璃具有折射率为1.55～1.60、阿贝数为48～55。环保光学玻璃，其重量百分比组成含有：SiO2：50～70％；TiO2：1～9.5％；RO：11～22％，所述RO为ZnO、BaO、CaO、SrO中的一种或一种以上；K2O+Na2O：10～25％。本发明的环保光学玻璃通过合理的各组分及其含量，不含有PbO、As2O3、氟化物等对环境有害的组分，同时也不含有Li2O、Nb2O5、Ta2O5等昂贵成分,熔化性能良好，价格低。本发明玻璃适用于数码照相机、数码摄像机以及可拍照手机等设备。

Description

环保光学玻璃和光学元件
技术领域
本发明涉及一种环保光学玻璃和光学元件，特别是涉及一种具有折射率(nd)为1.55～1.60、阿贝数(νd)为48～55的光学玻璃和光学元件。
背景技术
环境保护是当今世界最为重视的问题，对于光学玻璃而言更是如此，以欧美、日本等发达国家为首，严格限制含有PbO、As2O3、CdO等有毒、有害成分玻璃的使用，中国等国家也出台相应政策，号召大力开发无PbO、As2O3、CdO的绿色环保玻璃。同时，低价格、低转变温度、低密度的光学玻璃是各大光学玻璃生产商竞相追逐的对象。
CN1105691公开了一种光学玻璃，该玻璃中含有Nb2O5、Li2O和氟化物，这不仅会使得玻璃成本高昂，而且会提高析晶温度，破坏玻璃化学稳定性。CN1044223公开了一种光学玻璃，该玻璃中含有Nb2O5、大量的TiO2、ZrO2、Li2O等昂贵成分，同样会使玻璃价格较高。CN1207230公开了一种光学玻璃，该玻璃成分中含有较多的TiO2，会使玻璃着色度较高。CN10121508公开了一种光学玻璃，该玻璃成分中含有较多的TiO2，还含有氟化物，TiO2会使玻璃的透光性能变差，氟化物易挥发，不仅加大生产难度，还会造成环境污染。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种环保光学玻璃和光学元件，该光学玻璃具有折射率为1.55～1.60、阿贝数为48～55。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：环保光学玻璃，其重量百分比组成含有：SiO2：50～70％；TiO2：1～9.5％；RO：11～22％，所述RO为ZnO、BaO、CaO、SrO中的一种或一种以上；K2O+Na2O：10～25％。
进一步的，还含有：B2O3：0～10％；ZrO2：0～3％；Al2O3：0～3％；Sb2O3：0～0.5％。
进一步的，其中：B2O3：0.5～8％和/或ZrO2：0～2％和/或Al2O3：0～2％和/或Sb2O3：0～0.3％。
进一步的，不含有Li2O、Ta2O5、Nb2O5、PbO、As2O3和氟化物。
进一步的，其中：SiO2：50～60％和/或TiO2：2～8.5％和/或RO：11.5～22％和/或K2O+Na2O：11～23％。
进一步的，所述光学玻璃折射率为1.55～1.60，阿贝数为48～55。
采用上述的环保光学玻璃形成的光学元件。
本发明的有益效果是：本发明的环保光学玻璃通过合理的各组分及其含量，不含有PbO、As2O3、氟化物等对环境有害的组分，同时也不含有Li2O、Nb2O5、Ta2O5等昂贵成分,熔化性能良好，价格低，玻璃的折射率(nd)为1.55～1.60、阿贝数(νd)为48～55。本发明玻璃适用于数码照相机、数码摄像机以及可拍照手机等设备。
具体实施方式
下面将详细描述本发明光学玻璃所含有的全部组分，这些组分都是按照重量％来表示。
SiO2是玻璃生成体，是形成玻璃必须的氧化物成分。一定量的SiO2可以使光学玻璃具有较好的化学稳定性，并提高玻璃的透明度，增加玻璃的高温粘度。如果SiO2的含量低于50％，玻璃的化学稳定性不好；但如果SiO2的含量高于70％，则玻璃的折射率不能处在所要求的范围内，且玻璃的高温粘度较大。因此，SiO2的含量为50～70％，优选为50～60％。
TiO2是一种中间体氧化物，能有效提高玻璃折射率和色散，并能增加玻璃稳定性。如果TiO2的含量低于1％，玻璃的折射率和阿贝数不能处在所要求的范围内；但如果TiO2的含量高于9.5％，玻璃的着色度会较差。因此，TiO2的含量为1～9.5％，优选为2～8.5％。
RO选自ZnO、BaO、CaO、SrO中的一种或多种，能提高光学玻璃折射率和色散，改善玻璃光泽度，还可以起到助熔的作用。如果RO的含量低于11％，玻璃的折射率和阿贝数不能处在所要求的范围内，且玻璃的熔化性能不好；但如果RO的含量高于22％，玻璃的化学稳性会变差。因此，RO的含量为11～22％，优选为11.5～22％。
K2O和Na2O都是碱金属氧化物，是较好的玻璃助熔剂，还可以改善玻璃的着色度，适量的K2O、Na2O能够获得均匀性较好的光学玻璃，特别是本玻璃中不含有Li2O，使用K2O、Na2O有以下优点：1)玻璃具有更低的析晶温度；2)玻璃生产中不易出现条纹，降低了生产难度；3)能够获得Tg温度低的适用于精密模压的玻璃；4)能够使玻璃具有较好的化学稳定性。如果玻璃中K2O、Na2O的总量低于10％，玻璃的粘度会较大，达不到助熔的效果；但如果K2O、Na2O的总量高于25％，光学玻璃的化学稳定性会变差。因此，K2O+Na2O的总量为10～25％，优选为11～23％。
B2O3也是一种光学玻璃网络生成体氧化物，能增加玻璃稳定性，并对玻璃熔化性能非常有益。但如果B2O3的含量高于10％，玻璃的化学稳定性变差。因此，B2O3的含量为0～10％，优选为0.5～8％。
ZrO2能够提高光学玻璃的折射率和色散，适量的ZrO2还能提高玻璃析晶性能和化学稳定性。如果ZrO2的含量高，玻璃熔化难度加大，容易出现ZrO2沉淀。因此，ZrO2的含量为0～3％，优选为0～2％。
Al2O3能有效提高玻璃的化学稳定性，但如果Al2O3的含量高，会使玻璃溶化性能变差，玻璃有失透的危险。因此，Al2O3的含量为0～3％，优选为0～2％。
Sb2O3是一种常用的澄清剂，适量的Sb2O3对于消除玻璃气泡非常有益。但其含量较高时会影响玻璃的透过率。因此，Sb2O3的含量为0～0.5％，优选为0～0.3％。
本发明提供的光学玻璃按照本领域技术人员熟知的制备方法制成，即：将原料进行熔化、澄清、搅拌均化、降温至合适温度成型，即可得到本发明所提供的折射率(nd)为1.55～1.60、阿贝数(νd)为48～55，环保性能优良的光学玻璃。
本发明提供的光学玻璃的各个性能参数的测试方法如下：
折射率、阿贝数按照《GB/T7962.1—2010无色光学玻璃测试方法折射率和色散系数》测试。
玻璃粉末法耐水稳定性DW采用GB/T17129测试标准测量。
玻璃粉末法耐酸稳定性DA采用GB/T17129测试标准测量。
转变温度(Tg)采用GB/T7962.16-1987测试标准测量。
经过上述测试，得到的本发明的光学玻璃具有以下性能：折射率(nd)为1.55～1.60、阿贝数(νd)为48～55，耐水稳定性DW为1级，耐酸稳定性DA为1级。无PbO、无As2O3、无氟化物，且不含Li2O、Nb2O5、Ta2O5等昂贵成分,熔化性能良好，价格低廉，环保性能优良。
本发明还提供一种光学元件，该光学元件是由本发明光学玻璃所形成的，因此该光学元件具有上述本发明光学玻璃的所有特性。本发明的光学元件无PbO、无As2O3、无氟化物，且不含Li2O、Nb2O5、Ta2O5等昂贵成分,折射率(nd)为1.55～1.60、阿贝数(νd)为48～55。本发明提供的光学元件适合应用于数码照相机、数字摄像机、照相手机等设备。
实施例
为了进一步了解本发明的技术方案，将结合下面具体的实施例，描述本发明优选的实施方案。但应该注意和理解的是，这些实施例只是为了更好地说明本发明的特点和优点，并没有限制本发明的权利要求。
本发明的实施例1～30提供的光学玻璃组分重量百分比及其所对应的性能如表1～表3所示。通过将表1～表3各个实施例中光学玻璃各种组分按照其比值称重，充分混合均匀后加入光学玻璃熔炉内，在适当的工艺温度下经过熔化、澄清、搅拌均化、降温至合适温度后，将此熔融的玻璃浇注入事先预热好的金属模具中成型并退火，即可得到所需光学玻璃。本发明的光学玻璃的组成和相应性能如：折射率(nd)、色散(nF-nC)、阿贝数(vd)、化学稳定性的结果都在表1～表3的实施例1～30中表示。
表1
表2
表3
从上述实施例可以看出，本发明提供的环保光学玻璃无PbO、无As2O3、无氟化物，且不含Li2O、Nb2O5、Ta2O5等昂贵成分,环保性能优良,熔化性能良好，折射率(nd)为1.55～1.60、阿贝数(νd)为48～55。该玻璃适用于数码照相机、数码摄像机以及可拍照手机等设备。

Claims (7)

1.环保光学玻璃，其特征在于，其重量百分比组成含有：SiO2：50～70％；TiO2：1～9.5％；RO：11～22％，所述RO为ZnO、BaO、CaO、SrO中的一种或一种以上；K2O+Na2O：10～25％。
2.如权利要求1所述的环保光学玻璃，其特征在于，还含有：B2O3：0～10％；ZrO2：0～3％；Al2O3：0～3％；Sb2O3：0～0.5％。
3.如权利要求2所述的环保光学玻璃，其特征在于，其中：B2O3：0.5～8％和/或ZrO2：0～2％和/或Al2O3：0～2％和/或Sb2O3：0～0.3％。
4.如权利要求1或2所述的环保光学玻璃，其特征在于，不含有Li2O、Ta2O5、Nb2O5、PbO、As2O3和氟化物。
5.如权利要求1或2所述的环保光学玻璃，其特征在于，其中：SiO2：50～60％和/或TiO2：2～8.5％和/或RO：11.5～22％和/或K2O+Na2O：11～23％。
6.如权利要求1或2所述的环保光学玻璃，其特征在于，所述光学玻璃折射率为1.55～1.60，阿贝数为48～55。
7.采用权利要求1～6任一权利要求所述的环保光学玻璃形成的光学元件。
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