CN110040969A - 一种柔性光纤传像束用内包层玻璃及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种新型柔性光纤传像束用内包层玻璃及其制备方法，该玻璃为硼硅酸盐玻璃。采用刚玉坩埚和硅钼棒电炉熔融方法制备。经测试证明：该玻璃的软化温度为450‑470℃，膨胀系数为8.53×10^‑6，玻璃化学稳定性好，耐酸性好，适合于肖特F2玻璃相匹配制备光纤传像束。

Description

一种柔性光纤传像束用内包层玻璃及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种新型柔性光纤传像束用内包层玻璃及其制备方法。

背景技术

柔性光纤传像束是由数量不等的具有良好波导结构的光纤紧密有序的相干排列而成，光纤的数量可能由几千根至几万根，甚至数十万根。大信息量柔性光纤束具有体积小、种类轻、可在任意弯曲状态下进行光的传输，具有使用自由度大、抗干扰能力强等优点，广泛应用于新型传感、传像装置中。

目前制造柔性光纤束的主要方法有两种：酸溶法和层叠法。酸溶法与层叠法相比可实现更小的光纤直径和更高的极限分辨率。然而酸溶法与层叠法相比，拉丝工艺复杂，且酸溶层玻璃的研究至关重要。对于酸溶法而言，至关重要的部分是酸溶层玻璃及内包层玻璃。在酸溶实验过程中要求酸溶玻璃尽可能迅速的被酸溶解并不产生附着物，同时要求内包层玻璃不受酸的侵蚀。这就要求内包层玻璃除了与芯层和酸溶层玻璃温度匹配以外具有较强的抗酸侵蚀能力。

发明内容

本发明拟以实际应用为目标，通过调整玻璃组分使其热学性能与肖特F2玻璃相匹配并具有较好的抗酸侵蚀能力。

本发明具体的技术解决方案如下：

一种新型硅酸盐玻璃，其摩尔百分比组成范围为：

组成 mol％

SiO₂ 65～70，

Na₂O 15～20,

K₂O 2~5，

B₂O₃ 0~4，

Al₂O₃ 0~3，

MgO 1.5~3.5，

CaO 2~8，

Sb₂O₃ 0.5。

上述玻璃的制备方法，包括下列步骤：

①选定所述的玻璃组成及其摩尔百分比，计算出相应的各玻璃组成的重量，准确称取各原料，混合均匀形成混合料；

②将混合料放入刚玉坩埚中于1450~1500℃的硅钼棒电炉中熔化，熔化时间为30分钟；

③降低熔化温度至1350~1400℃，均化冷却10～15分钟，将玻璃液浇注在预热的模具中；

④将玻璃迅速移入到已升温至低于玻璃转变温度（T_g）10℃的马弗炉中，保温8～12小时，再以10℃/小时的速率降至室温，完全冷却后取出玻璃样品，即可获得玻璃样品。

本发明的技术效果如下：

本发明中硅酸盐玻璃，软化温度为450~470℃，热膨胀系数为8.53×10^-6，放入HNO₃和HCl的混合酸中10小时，其质量变化不超过1%，表面无明显可见变化，非常适合作为酸溶法制备光纤传像束的内包层玻璃材料。

附图说明

图1为实施例1^#样品的热膨胀系数曲线。

具体实施方式

本发明中酸溶玻璃的4个具体实施例的玻璃成分如表1所示：

表1：具体6个实施例的玻璃配方

玻璃组分(mol%)	1<sup>#</sup>	2<sup>#</sup>	3<sup>#</sup>	4<sup>#</sup>
					SiO<sub>2</sub>	65	67	68	70
Na<sub>2</sub>O	20	18	17	15
					K<sub>2</sub>O	2	2	3	5
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	4	3	2	0
					Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	3	3	2	0
MgO	3.5	2.5	2	1.5
					CaO	2	4	5.5	8
Sb<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	0.5	0.5	0.5	0.5

实施例1^#：

组成如表1中1^#所示，具体制备过程如下：

按照表1中1^#玻璃组成的摩尔百分比，计算出相应的各组成的重量，称取各原料并混合均匀；将混合料放入刚玉坩埚中于1450~1500℃的硅钼棒电炉中熔化，熔化时间为30分钟；温度降至1350～1400℃，均化冷却10～15分钟，将玻璃液浇注在预热的模具中；将玻璃迅速移入到已升温至低于玻璃转变温度（Tg）10℃的马弗炉中，保温8～12小时，再以10℃/小时的速率降至室温，完全冷却后取出玻璃样品。

对该玻璃的测试结果如下：

把退火后的玻璃样品清洗擦干，称重，放入HNO₃/HCl混合酸溶液中，然后每一小时称重一次，共称重十次，记录称重质量M。实验表明该玻璃在HNO₃/HCl混合酸溶液中几乎不被溶解，10个小时的质量变化小于1%。取退火后的玻璃棒Φ5×50mm进行热膨胀性能测试。

实施例2^#：

组成如表1中2^#所示，具体制备过程如下：

按照表1中2^#玻璃组成的摩尔百分比，计算出相应的各组成的重量，称取各原料并混合均匀；将混合料放入刚玉坩埚中于1450~1500℃的硅钼棒电炉中熔化，熔化时间为30分钟；温度降至1350～1400℃，均化冷却10～15分钟，将玻璃液浇注在预热的模具中；将玻璃迅速移入到已升温至低于玻璃转变温度（Tg）10℃的马弗炉中，保温8～12小时，再以10℃/小时的速率降至室温，完全冷却后取出玻璃样品。

对该玻璃的测试结果如下：

把退火后的玻璃样品清洗擦干，称重，放入HNO₃/HCl混合酸溶液中，然后每一小时称重一次，共称重十次，记录称重质量M。实验表明该玻璃在HNO₃/HCl混合酸溶液中几乎不被溶解，10个小时的质量变化小于1%。取退火后的玻璃棒Φ5×50mm进行热膨胀性能测试。

实施例3^#：

组成如表1中3^#到4^#所示，具体制备过程如下：

按照表1中4^#或4^#玻璃组成的摩尔百分比，计算出相应的各组成的重量，称取各原料并混合均匀；将混合料放入刚玉坩埚中于1450~1500℃的硅钼棒电炉中熔化，熔化时间为30分钟；温度降至1350～1400℃，均化冷却10～15分钟，将玻璃液浇注在预热的模具中；将玻璃迅速移入到已升温至低于玻璃转变温度（Tg）10℃的马弗炉中，保温8～12小时，再以10℃/小时的速率降至室温，完全冷却后取出玻璃样品。

对该玻璃的测试结果如下：

把退火后的玻璃样品清洗擦干，称重，放入HNO₃/HCl混合酸溶液中，然后每一小时称重一次，共称重十次，记录称重质量M。实验表明该玻璃在HNO₃/HCl混合酸溶液中几乎不被溶解，10个小时的质量变化小于1%。取退火后的玻璃棒Φ5×50mm进行热膨胀性能测试。

上述实施例测试表明，本发明硅酸盐玻璃软化温度为450~470℃，热膨胀系数为8.5×10^-6，在HNO₃/HCl混合酸溶液中几乎不被溶解，10个小时的质量变化小于1%，非常适合作为酸溶法光纤传像束的内包层材料。

Claims (5)

1.一种硅酸盐玻璃，其特征在于它的摩尔百分比组成为：

组成 mol％

SiO₂ 65～70，

Na₂O 15～20,

K₂O 2~5，

B₂O₃ 0~4，

Al₂O₃ 0~3，

MgO 1.5~3.5，

CaO 2~8，

Sb₂O₃ 0.5。

2.根据权利要求1所述的硅酸盐玻璃，其特征在于所述的玻璃透过率高，热稳定性好。

3.根据权利要求1所述的硅酸盐玻璃，其特征在于软化温度为450~470℃。

4.根据权利要求1所述的硅酸盐玻璃，其特征在于耐酸侵蚀性能好。

5.根据权利要求1所述的硅酸盐玻璃的制备方法，包括下列步骤：

①选定所述的玻璃组成及其摩尔百分比，计算出相应的各玻璃组成的重量，准确称取各原料，混合均匀形成混合料；

②将混合料放入刚玉坩埚中于1450~1500℃的硅钼棒电炉中熔化，熔化时间为30分钟；

③降低熔化温度至1350~1400℃，均化冷却10～15分钟，将玻璃液浇注在预热的模具中；

④将玻璃迅速移入到已升温至低于玻璃转变温度（T_g）10℃的马弗炉中，保温8～12小时，再以10℃/小时的速率降至室温，完全冷却后取出玻璃样品，即可获得玻璃样品。