CN105837045A - 晶质玻璃 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种不含铅、砷和钡的化合物的晶质玻璃，并且具有优良的耐潮稳定性。晶质玻璃，其重量百分比含量包括：SiO2 50‑65％、Al2O3 0‑5％、B2O3 0‑5％、Li2O 0‑3％、Na2O 0‑15％、K2O 0‑10％、La2O3 0‑10％、SrO 0‑15％、ZnO大于或等于8％但小于16％。本发明通过合理安排各组分的含量，得到折射率≥1.545，密度≥2.9g/cm3的无铅无钡晶质玻璃，其质量不逊于铅水晶玻璃；该玻璃具有优良的耐潮稳定性，可用于制作人造珠宝、餐具、照明装饰品、摆件以及其他装饰品等晶质玻璃物品。

Description

晶质玻璃
技术领域
本发明涉及一种不含氧化铅、氧化砷和氧化钡的晶质玻璃，具有优良的耐潮稳定性，可用于制作人造珠宝、餐具、照明装饰品、摆件等晶质玻璃物品。
背景技术
晶质玻璃因其高透明度和光亮、适度的重量感、美妙的声响、易于成型和加工等特点而广泛应用于制造人造珠宝、餐具、照明装饰品、摆件以及其他装饰品。
高质量的晶质玻璃必须满足在光学参数、力学参数和其它物理化学性质方面、以及在健康和安全性标准方面的使用条件。按照欧洲九国标准BHSL 316，将水晶玻璃根据其折射率和密度的不同可分为高铅水晶和铅水晶两类。对于铅水晶玻璃，其折射率nd≥1.545，密度≥2.9g/cm3。
以往作为在装饰品上使用的铅水晶，一般含有24-26重量％的PbO。然而传统的铅水晶因为在生产、加工及使用过程中铅的溶出而对环境和人体健康方面存在风险。作为餐具及装饰品使用的晶质玻璃物品，不可避免的会与人体发生接触，因此必须确保其制品对人体的安全性。
晶质玻璃制品在空气中放置后，不可避免的会接触空气中的水蒸汽或者酸性气体，这样可能会在制品表面留下腐蚀痕迹，从而影响制品的透光性，失去晶质玻璃原有的光泽。为了降低制品表面出现腐蚀痕迹的风险，要求所使用的晶质玻璃应当具有尽量好的耐潮稳定性。
对于无铅晶质玻璃，CN101215084B公开了一种无铅晶质玻璃，其折射率在1.54-1.61之间，并且具有较好的化学稳定性和工艺性能。但是这种玻璃中含有3-10％的KHF，在生产和加工过程中F的挥发同样会对环境和人体造成危害；另外玻璃的密度不能满足欧盟ECC 312/1972文件和英国标准BS3828。CN102659314A公开了一种氧化钡基无铅晶质玻璃，其密度和折射率高，软化温度低，热膨胀系数小，然而钡在使用过程中的溶出同样会对环境和人体的安全产生威胁。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种不含铅、砷和钡的化合物的晶质玻璃，其折射率≥1.545，密度≥2.9g/cm3，并且具有优良的耐潮稳定性。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：晶质玻璃，其重量百分比含量包括：SiO2 50-65％、Al2O3 0-5％、B2O3 0-5％、Li2O 0-3％、Na2O 0-15％、K2O 0-10％、La2O3 0-10％、SrO 0-15％、ZnO大于或等于8％但小于16％。
进一步的，还含有：MgO 0-5％、CaO 0-5％、TiO2 0-3％、Sb2O3 0-1％。
进一步的，其中：SiO2 52-63％和/或Al2O3 1-3％和/或B2O3 1-3％和/或Na2O 2-12％和/或K2O 2-7％和/或SrO 2-12％和/或ZnO 10-15％。
进一步的，其中：SiO2 55-60％和/或Na2O 5-10％和/或K2O 3-6％和/或SrO5-10％。
进一步的，所述Li2O、Na2O与K2O的总重量为8-18％。
进一步的，所述SrO、La2O3与ZnO的总重量为20-35％。
进一步的，不含铅、砷和钡的化合物。
进一步的，玻璃折射率≥1.545，密度≥2.9g/cm3。
采用上述的晶质玻璃制成的玻璃制品。
本发明的有益效果是：通过合理安排各组分的含量，得到折射率≥1.545，密度≥2.9g/cm3的无铅无钡晶质玻璃，其质量不逊于铅水晶玻璃；该玻璃具有优良的耐潮稳定性，可用于制作人造珠宝、餐具、照明装饰品、摆件以及其他装饰品等晶质玻璃物品。
具体实施方式
下面将详细说明本发明中所含有的各种组分的作用以及添加范围，各组分的含量用重量百分比来表示。
SiO2是本发明中必须含有的组分，是玻璃的网络形成体。当其含量低于50％时，玻璃的化学稳定性能明显下降；当含量高于65％时，玻璃的熔制变得困难。因此，其含量为50-65％，优选52-63％，特别优选55-60％。
Al2O3在本发明中的作用同样是网络形成体，在与SiO2共同存在时能够显著提高玻璃化学稳定性，如果其含量超过5％，则会使玻璃液表面张力明显增大，气泡消除困难。因此，其含量为0-5％，优选1-3％。
B2O3具有降低化料温度、降低高温粘度、提高玻璃生产性能的作用，当B2O3含量超过5％时，则会降低玻璃化学稳定性。因此，其含量为0-5％，优选1-3％。
Li2O、Na2O、K2O同属于碱金属氧化物R2O，加入玻璃后能起到助熔的作用。当碱金属氧化物加入玻璃中后，会打断玻璃形成体的网络结构，降低玻璃高温粘度，使澄清和均化变得更加容易，从而达到降低玻璃的生产难度的作用。但是玻璃形成体的网络结构被打断以后，玻璃的耐侯性和抗析晶性能均会有所下降。本发明中，Na2O的含量为0-15％，优选2-12％，特别优选5-10％。在加入Na2O的同时可以添加少量的K2O，利用“混合碱效应”来提升玻璃的化学稳定性能。K2O含量被限定在0-10％，优选为2-7％，更优选为3-6％。
相对于K2O和Na2O，Li2O能在助熔的同时起到积聚作用，有利于提升玻璃化学稳定性和抗析晶能力。Li2O的含量被限定在0-3％。
发明人发现，当玻璃中碱金属氧化物R2O的总重量在8-18％时，既可以起到明显的助熔效果，又可得到良好的耐潮湿稳定性。
ZnO在本发明中具有重要的功能，其能够提升玻璃折射率，提高玻璃密度，同时能够改善玻璃的耐水性能。如果其含量过低，则对上述特性提升效果不明显；而当其含量过高时，则会导致玻璃液相温度上升，玻璃制备难度增大。因此，其含量为大于或等于8％但小于16％，优选10-15％。
SrO在本发明中能提高玻璃折射率，提高玻璃密度，提高玻璃的化学稳定性，降低玻璃高温粘度。但其含量过高时，可能会导致玻璃耐热性能变差。因此，SrO的含量为0-15％，优选2-12％，特别优选5-10％。
MgO和CaO能降低玻璃高温粘度、提高玻璃的化学稳定性，但加入的同时也会使玻璃的热膨胀系数变大。为了获得化学稳定性较好的玻璃，本发明中可分别添加0-5％的MgO和CaO。
La2O3能提升玻璃折射率，提高玻璃密度，但是当其含量过高时会导致玻璃着色，其含量被限定在0-10％。
ZnO、SrO和La2O3在本发明中都具有提升玻璃折射率和密度的作用，但其含量过高时会导致玻璃生产难度加大、化学稳定性降低。如果ZnO、SrO和La2O3的总含量过低，则玻璃的折射率和密度达不到设计要求；而当其总重量高于35％时，玻璃的化学稳定性会明显变差。因此，ZnO、SrO和La2O3的总含量应控制在20-35％。
TiO2能够提升玻璃折射率，改善玻璃耐酸性能。当其含量超过3％时，会导致玻璃明显着色。因此，TiO2含量为0-3％。
Sb2O3在本发明中作为澄清剂使用，其含量范围为0-1％。
本发明中所描述的玻璃性能，采用以下测试方法测量。
玻璃折射率采用GB/T7962.11-2010测试标准测量。
玻璃密度采用GB/T7962.20-2010测试标准测量。
玻璃耐潮稳定性(RC)采用GB/T7962.15-2010测试标准测量。
经过测试，本发明的晶质玻璃具有以下性能：折射率nd≥1.545，密度≥2.9g/cm3，且具有优良的耐潮稳定性，可用于制作人造珠宝、餐具、照明装饰品、摆件以及其他装饰品等晶质玻璃物品。
本发明还提供一种晶质玻璃制品，由上述晶质玻璃按照本领域技术人员熟知的方法所制成，所以该光学元件具有上述晶质玻璃的所有特性。本发明提供的晶质玻璃制品折射率nd≥1.545，密度≥2.9g/cm3，耐潮稳定性1类，可用于制作人造珠宝、餐具、照明装饰品、摆件以及其他装饰品等晶质玻璃物品。
实施例
在以下内容中，表中所列的实施例将更详细地描述本发明，为其他技术人员作参考之用。应该注意的是，实施例1-25中玻璃组分含量是按重量百分比表示的，本发明的保护范围不限于所述实施例。
表1-表4中显示的晶质玻璃(实施例1-25)是通过按照表1-表4所示各个实施例的比值称重并混合光学玻璃用普通原料(如氧化物、氢氧化物、碳酸盐、硝酸盐等)，将混合原料放置在铂金坩埚中，在1280-1370℃中熔化2-5小时，并且经澄清、搅拌和均化后，得到没有气泡及不含未溶解物质的均质熔融玻璃，将此熔融玻璃在模具内铸型并退火而成。
表1
表2
表3
表4

Claims (9)

1.晶质玻璃，其特征在于，其重量百分比含量包括：SiO2 50-65％、Al2O3 0-5％、B2O3 0-5％、Li2O 0-3％、Na2O 0-15％、K2O 0-10％、La2O3 0-10％、SrO 0-15％、ZnO大于或等于8％但小于16％。
2.如权利要求1所述的晶质玻璃，其特征在于，还含有：MgO 0-5％、CaO 0-5％、TiO2 0-3％、Sb2O3 0-1％。
3.如权利要求1或2所述的晶质玻璃，其特征在于，其中：SiO2 52-63％和/或Al2O3 1-3％和/或B2O3 1-3％和/或Na2O 2-12％和/或K2O 2-7％和/或SrO 2-12％和/或ZnO 10-15％。
4.如权利要求1或2所述的晶质玻璃，其特征在于，其中：SiO2 55-60％和/或Na2O 5-10％和/或K2O 3-6％和/或SrO 5-10％。
5.如权利要求1或2所述的晶质玻璃，其特征在于，所述Li2O、Na2O与K2O的总重量为8-18％。
6.如权利要求1或2所述的晶质玻璃，其特征在于，所述SrO、La2O3与ZnO的总重量为20-35％。
7.如权利要求1或2所述的晶质玻璃，其特征在于，不含铅、砷和钡的化合物。
8.如权利要求1或2所述的晶质玻璃，其特征在于，玻璃折射率≥1.545，密度≥2.9g/cm3。
9.采用权利要求1-8中任一权利要求所述的晶质玻璃制成的玻璃制品。
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