CN110563328A - 重火石玻璃及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种重火石玻璃及其制备方法和应用，涉及玻璃制品技术领域。重火石玻璃，主要由如下质量份数的原料制备而成：NaPO3和/或Na2CO3：5‑9份；Ba(PO3)2和/或Ba2CO3：1‑8份；TiO2：10‑18.5份；Nb2O5：42‑55份；KPO3和/或K2CO3：2.2‑3.8份；SiO2：0.5‑1.5份；H3BO3：1‑7份。本发明提供的光重火石玻璃环保性能优良，折射率(nd)在1.92286～1.92310，阿贝数(Vd)在18.00～19.00之间。在实际生产中光学常数稳定，一致性好，气泡、条纹等级优良；生产工艺简单，良品率高，成本较为低，能够较好的满足光学玻璃市场需求。

Description

重火石玻璃及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及玻璃制品技术领域，尤其是涉及一种重火石玻璃及其制备方法和应用。
背景技术
光学玻璃主要用做光学系统中的透镜和棱镜，用于像的传递，是光学仪器的核心部分。近年来广泛用于相机镜头及安防系统中。
随着环境保护日益受到重视，玻璃的生产、加工和使用对环境的影响也越来越受到关注，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。
光学玻璃需要具备高折射率、低阿贝数，从而在进行特殊光学系统设计中，可实现弥补和校正色差的目的；另外，随着社会的发展，环保型光学玻璃已成为趋势，而使用环保型原材料代替As作为澄清剂，在玻璃生产中消除气泡、条纹等的难度增加，难以形成高质量、稳定的批量生产规模。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种重火石玻璃及其制备方法和应用，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。
作为本发明的第一个方面，本发明提供了一种重火石玻璃，主要由如下质量份数的原料制备而成：NaPO3和/或Na2CO3：5-9份；Ba(PO3)2和/或Ba2CO3：1-8份；TiO2：10-18.5份；Nb2O5：42-55份；KPO3和/或K2CO3：2.2-3.8份；SiO2：0.5-1.5份；H3BO3：1-7份。
进一步的，要由如下质量份数的原料制备而成：NaPO3和/或Na2CO3：6.1-8份；Ba(PO3)2和/或Ba2CO3：3-6份；TiO2：12.2-15.5份；Nb2O5：45-48份；KPO3和/或K2CO3：2.2-3.5份；SiO2：0.5-1份；H3BO3：1-3份。
进一步的，所述Ba(PO3)2和/或Ba2CO3用于引入BaO。
进一步的，所述H3BO3用于引入B2O3。
进一步的，所述NaPO3和/或Na2CO3用于引入Na2O。
进一步的，所述KPO3和/或K2CO3用于引入K2O。
TiO2能使玻璃网络氧化物含量增加，可有效提高玻璃折射率和色散，并能增加玻璃稳定性。
所述Ba(PO3)2和/或Ba2CO3用于引入BaO。BaO是光学玻璃网络外体，它能增加玻璃的折射率、密度、光泽度和化学稳定性，含量较低时能BaO有效加速玻璃熔化，但是含量过低，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。但含量过多时，会使澄清出现二次气泡，玻璃的化学稳性变差，析晶性能也会变差。
所述H3BO3用于引入B2O3。B2O3也是玻璃的形成氧化物，以硼-氧四面体为结构组元，与硅-氧四面体共同组成结构网络。玻璃中引入B2O3可降低玻璃析晶倾向，提高玻璃化学稳定性，但是随引入量的增加会使玻璃出现某些性质的明显变化。在本配方中氧化硼含量在5％～23％。
所述NaPO3和/或Na2CO3用于引入Na2O，所述KPO3和/或K2CO3用于引入K2O。K2O、Na2O是较好的玻璃助熔剂，适量的K2O、Na2O能够获得均匀性较好的光学玻璃。
SiO2是玻璃形成氧化物，以硅-氧四面体的结构组元形成不规则的连续网络，成为玻璃的骨架。玻璃中的SiO2能降低玻璃的热膨胀系数，提高玻璃的热稳定性、化学稳定性、耐热性、硬度、机械强度。
作为本发明的第二个方面，本发明提供了一种制备上述重火石玻璃的方法，包括如下步骤：将各原料组分混合后，融化，澄清，均化，成型，得到光学玻璃。
作为本发明的第三个方面，本发明提供了一种上述重火石玻璃或上述制备方法制备得到的重火石玻璃在制备光学元件中的应用。
进一步的，所述光学原件包括透镜和棱镜。
本发明相对于现有技术具有以下有益效果：
本发明提供的光重火石玻璃环保性能优良，折射率(nd)在1.92286～1.92310，阿贝数(Vd)在18.00～19.00之间。在实际生产中光学常数稳定，一致性好，气泡、条纹等级优良；生产工艺简单，良品率高，成本较为低，能够较好的满足光学玻璃市场需求。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例一
本实施例提供了一种重火石玻璃，主要由如下质量份数的原料制备而成：NaPO3：7.167份；Ba(PO3)2：4.502份；K2CO3：0.3份；TiO2：14.03份；KPO3：2.198份；Nb2O5：46.18份；H3BO3：2.5份；SiO2：1.0份。
实施例二
本实施例提供了一种重火石玻璃，主要由如下质量份数的原料制备而成：NaPO3：7.167份；Ba(PO3)2：4.502份；K2CO3：0.3份；TiO2：14.00份；KPO3：2.198份；Nb2O5：46.80份；H3BO3：2.5份；SiO2：1.0份。
实施例三
本实施例提供了一种重火石玻璃，主要由如下质量份数的原料制备而成：NaPO3：7.167份；Ba(PO3)2：4.870份；K2CO3：0.3份；TiO2：14.50份；KPO3：3.15份；Nb2O5：47.75份；H3BO3：2.5份；SiO2：1.0份。
实施例四
本实施例提供了一种重火石玻璃，主要由如下质量份数的原料制备而成：NaPO3：7.167份；Ba(PO3)2：4.455份；K2CO3：0.3份；TiO2：14.03份；KPO3：2.20份；Nb2O5：47.70份；H3BO3：2.5份；SiO2：1.0份。
实施例五
本实施例提供了一种重火石玻璃，主要由如下质量份数的原料制备而成：NaPO3：7.167份；Ba(PO3)2：4.500份；K2CO3：0.3份；TiO2：14.10份；KPO3：2.198份；Nb2O5：46.90份；H3BO3：2.5份；SiO2：1.0份。
实施例一至五所提供的重火石玻璃的配方和性能，见表1。
表1各实施例的重火石玻璃的配方和性能
由表中数据可知，本发明实施例一至五所提供的光重火石玻璃环保性能优良，折射率(nd)在1.92286～1.92310，阿贝数(Vd)在18.00～19.00之间。在实际生产中光学常数稳定，一致性好，气泡、条纹等级优良；生产工艺简单，良品率高，成本较为低，能够较好的满足光学玻璃市场需求。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种重火石玻璃，其特征在于，主要由如下质量份数的原料制备而成：NaPO3和/或Na2CO3：5-9份；Ba(PO3)2和/或Ba2CO3：1-8份；TiO2：10-18.5份；Nb2O5：42-55份；KPO3和/或K2CO3：2.2-3.8份；SiO2：0.5-1.5份；H3BO3：1-7份。
2.根据权利要求1所述的重火石玻璃，其特征在于，要由如下质量份数的原料制备而成：NaPO3和/或Na2CO3：6.1-8份；Ba(PO3)2和/或Ba2CO3：3-6份；TiO2：12.2-15.5份；Nb2O5：45-48份；KPO3和/或K2CO3：2.2-3.5份；SiO2：0.5-1份；H3BO3：1-3份。
3.根据权利要求1所述的重火石玻璃，其特征在于，所述Ba(PO3)2和/或Ba2CO3用于引入BaO。
4.根据权利要求1所述的重火石玻璃，其特征在于，所述H3BO3用于引入B2O3。
5.根据权利要求1所述的重火石玻璃，其特征在于，所述NaPO3和/或Na2CO3用于引入Na2O。
6.根据权利要求1所述的重火石玻璃，其特征在于，所述KPO3和/或K2CO3用于引入K2O。
7.一种制备权利要求1-6任一项所述的重火石玻璃的方法，其特征在于，包括如下步骤：将各原料组分混合后，融化，澄清，均化，成型，得到光学玻璃。
8.一种权利要求1-6任一项所述的重火石玻璃或权利要求7所述的制备方法制备得到的重火石玻璃在制备光学元件中的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述光学原件包括透镜和棱镜。
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