CN107162415B - 一种光学玻璃 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光学玻璃，按重量百分比计，其包括如下组分：37～42％石英砂、36～40％碳酸钡、0.1～0.2％三氧化二锑、7～10％氧化锌、1～3％二氧化钛、2～3％氢氧化铝、2～4％硝酸钡、4～7％硼酸。本发明通过调整光学玻璃的各组分之间的比例，在保证其光学性能的前提下，其降低了光学玻璃的压型温度、提高了光学玻璃的稳定性，而且未采用贵重金属，避免了成本的增加。

Description

一种光学玻璃

技术领域

本发明涉及光学玻璃技术，尤其是涉及一种低成本、低熔点、高稳定性的光学玻璃。

背景技术

光学玻璃是用于制造光学仪器或机械系统的透镜、棱镜、反射镜、窗口等的玻璃材料，其包括无色光学玻璃、有色光学玻璃、耐辐射光学玻璃、防辐射玻璃和光学石英玻璃等多个种类。光学玻璃具有高度的透明性、化学及物理学(结构和性能)上的高度均匀性，具有特定和精确的光学常数。目前，其主要分为硅酸盐、硼酸盐、磷酸盐、氟化物和硫系化合物等几个系列，而随着光学玻璃的应用领域不断拓宽，其品种在不断扩大，其组成中几乎包括周期表中的所有元素。

在实际应用时，为了延长压型模具的使用寿命，应尽量于降低光学玻璃的压型温度。但是，现有的光学玻璃虽然能够一定程度的降低压型温度，其却降低了光学玻璃的稳定性，其不利于延长光学玻璃的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种光学玻璃，解决现有技术中以降低光学玻璃的稳定性实现降低压型温度导致光学玻璃使用寿命缩短的技术问题。

为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种光学玻璃，按重量百分比计，其包括如下组分：37～42％石英砂、36～40％碳酸钡、0.1～0.2％三氧化二锑、7～10％氧化锌、1～3％二氧化钛、2～3％氢氧化铝、2～4％硝酸钡、4～7％硼酸。

优选的，按重量百分比计，其包括如下组分：39.58％石英砂、38.65％碳酸钡、0.15％三氧化二锑、8.2％氧化锌、2.02％二氧化钛、2.6％氢氧化铝、3％硝酸钡、5.8％硼酸。

优选的，所述石英砂的含量与碳酸钡和硼酸的总含量的比例为0.8～1:1。

优选的，所述石英砂的含量与碳酸钡和硼酸的总含量的比例为0.89:1。

优选的，所述氢氧化铝的含量与硼酸的含量的比例为0.3～0.5:1。

优选的，所述氢氧化铝的含量与硼酸的含量的比例为0.45:1。

优选的，所述碳酸钡和硝酸钡的总含量与氧化锌的含量的比例为4～6:1。

优选的，所述碳酸钡和硝酸钡的总含量与氧化锌的含量的比例为5.08:1。

与现有技术相比，本发明通过调整光学玻璃的各组分之间的比例，在保证其光学性能的前提下，其降低了光学玻璃的压型温度、提高了光学玻璃的稳定性，而且未采用贵重金属，避免了成本的增加。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的实施例提供了一种光学玻璃，按重量百分比计，其包括如下组分：37～42％石英砂、36～40％碳酸钡、0.1～0.2％三氧化二锑、7～10％氧化锌、1～3％二氧化钛、2～3％氢氧化铝、2～4％硝酸钡、4～7％硼酸。

本实施例光学玻璃的制备方法可采用本领域技术人员公知的方法，例如：将以上述重量百分比计的玻璃原料的所有组分均匀混合，并在1300℃～1350℃下加热成为熔融体，在1380℃～1400℃下充分澄清、均化的熔融态玻璃从漏管中流出，流入成型模具中冷却、压制成型即可。

由于本实施例的光学玻璃降低了压型温度，其不可避免降低了光学玻璃的化学稳定性。目前，现有的光学玻璃制备时，均通过增加三氧化二镧以提高了制备的光学玻璃的化学稳定性，三氧化二镧虽然能够保证光学玻璃在低压型温度下依然具有较好的化学稳定性，但是其容易导致光学玻璃的热稳定性变差，而且当需要具有光学玻璃具有较高折射率时，加入三氧化二镧则无法达到折射率的要求。

由于石英砂是提高光学玻璃稳定性的必要成分，而且其可保证光学玻璃具有较好的热稳定性，并可以增大玻璃熔融以及成型时的粘度，但若其含量过高，则玻璃变得很难熔，且无法获得本发明所需要的折射率，过低则不利于与其他组分之间配合以保证玻璃的析晶性能，故本实施例将石英砂的含量设置为37～42％。

硼酸在加热过程中分解形成氧化硼和水，氧化硼具有提高玻璃可熔性并降低玻璃态转变温度的作用，但氧化硼过多则玻璃化学稳定性会下降，并且折射率下降，无法满足需求的光学性能；碳酸钡可在高温下分解为氧化钡和二氧化碳气体，其分解的气体可提高脱泡功能，氧化钡可提高耐候性、提高折射率，并且具有能够降低玻璃的液相温度、改善操作性的效果，但是其易导致光学玻璃表面发生变质，故为了保证本实施例光学玻璃具有加好的光学性能前提下还具有较高的化学稳定性，本实施例将石英砂的含量与碳酸钡和硼酸的总含量的比例设置为0.8～1:1。具体设置时，本实施例优选将石英砂的含量与碳酸钡和硼酸的总含量的的比例设置为0.89:1。

进一步的，由于氢氧化铝在受热条件下分解形成的氧化铝则具有提高光学玻璃稳定性的效果，而本实施例通过调整硼酸与氢氧化铝的比例，其不仅能够改善硼酸产生的化学稳定性降低的问题，而且提高了光学玻璃的结构稳定性，具体可将氢氧化铝的含量与硼酸的含量的比例设置为0.3～0.5:1，优选设置为0.45:1。

碳酸钡、硝酸钡在高温条件下分解形成氧化钡，氧化钡能够一定程度提高光学玻璃的化学稳定性和热稳定性，同时可降低光学玻璃熔炼粘度、增大出炉粘度。但是，当碳酸钡、硝酸钡的含量较低时则达不到提高稳定性的效果，而超过一定值时，其反而不利于提高光学玻璃的稳定性，且易降低光学玻璃的耐失透性。故本实施例调整碳酸钡、硝酸钡之间的含量比例，其有利于形成的三种硅酸盐之间相互作用，其保证了最大限度提高了光学玻璃的稳定性，同时具有较好的炼粘度、出炉粘度和耐失透性。而氧化锌是降低玻璃的转变温度和软化温度的有效成分，同时氧化锌也是提高玻璃熔融性的重要成分，并且可以增加玻璃的耐水性，本实施例将碳酸钡和硝酸钡的总含量与氧化锌的含量的比例设置为4～6:1，其保证了最大限度提高了光学玻璃的稳定性，同时具有较好的炼粘度、出炉粘度和耐失透性。具体的，本实施例碳酸钡和硝酸钡的总含量与氧化锌的含量的比例优选设置为5.08:1。

实验例

为了说明本实施例制备的光学玻璃具有更好的光学性能和稳定性，本实施例采用粉末法进行化学稳定性测试，测试方法如下：

1、按表1的质量百分比制备组分制备8组光学玻璃，8组光学玻璃对应实施例1～8，并购买市场上相同光学性能的2组对比例光学玻璃，对比例的组分见表2；

表1

其中，本实施例1中，石英砂的含量与碳酸钡和硼酸的总含量的比例为0.89:1、氢氧化铝的含量与硼酸的含量的比例为0.45:1、碳酸钡和硝酸钡的总含量与氧化锌的含量的比例为5.08:1；本实施例2中，石英砂的含量与碳酸钡和硼酸的总含量的比例为0.8:1；本实施例3中，石英砂的含量与碳酸钡和硼酸的总含量的比例为1:1；本实施例4中，氢氧化铝的含量与硼酸的含量的比例为0.3:1；本实施例5中，氢氧化铝的含量与硼酸的含量的比例为0.5:1；本实施例6中，碳酸钡和硝酸钡的总含量与氧化锌的含量的比例为4:1；本实施例7中，碳酸钡和硝酸钡的总含量与氧化锌的含量的比例为6:1。

表2

2、采用粉末法分别上述实施例1～10和对比例1～2进行化学稳定性测试；

具体的，将上述待测试例的光学玻璃粉碎，取粒径为0.25～0.5mm的光学玻璃颗粒，用无水乙醇洗涤，在烘箱中以100℃左右的温度烘干，待用。

将上述待测试例的球形颗粒各取2g，分别加入100ml蒸馏水，然后在密封状态下用沸腾的恒温水浴锅加热60分钟，然后在密封状态下快速冷却至室温，取其中25ml溶液加入两滴甲基红溶液，并筒0.01N盐酸标准溶液滴定至微红色，记录盐酸标准溶液的消耗量，具体见表3

表3

由表1、表2和表3可知，本实施例1～8制备的光学玻璃相对市场上具有相同光学性能的光学玻璃具有更好的化学稳定性和更低的成本，而且采用不同配比的组分时，其稳定性具有一定的波动，即按设定质量百分比的组分制备的光学玻璃具有更佳的稳定性，同时其成本不同发生明显变化。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种光学玻璃，其特征在于，按重量百分比计，其原料包括如下组分：37～42％石英砂、36～40％碳酸钡、0.1～0.2％三氧化二锑、7～10％氧化锌、1～3％二氧化钛、2～3％氢氧化铝、2～4％硝酸钡、4～7％硼酸；所述石英砂的含量与碳酸钡和硼酸的总含量的比例为0.8～1:1，所述氢氧化铝的含量与硼酸的含量的比例为0.3～0.5:1，所述碳酸钡和硝酸钡的总含量与氧化锌的含量的比例为4～6:1。

2.根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，按重量百分比计，其原料包括如下组分：39.58％石英砂、38.65％碳酸钡、0.15％三氧化二锑、8.2％氧化锌、2.02％二氧化钛、2.6％氢氧化铝、3％硝酸钡、5.8％硼酸。

3.根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，所述石英砂的含量与碳酸钡和硼酸的总含量的比例为0.89:1。

4.根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，所述氢氧化铝的含量与硼酸的含量的比例为0.45:1。

5.根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，所述碳酸钡和硝酸钡的总含量与氧化锌的含量的比例为5.08:1。