CN110963704A - 一种高耐水性中性硼硅酸盐玻璃及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高耐水性中性硼硅酸盐玻璃及其制备方法，其特征在于由以下质量百分比的原料组成：69~73％的SiO₂，2~5％的Al₂O₃，1~2.5％的ZrO₂，8~11％的B₂O₃，0~0.5％的MgO，0~1％的CaO，5~8％的Na₂O，0~1％的K₂O，0~1.5％的BaO，以及1~4％的ZnO。本发明优点：使用本发明制备的玻璃，用其盛装PH值为7的去离子水，经110℃高温灭菌和长期保存，去离子水的PH值不会发生改变，且无沉淀物出现；玻璃的耐水性能有显著提升，长期与药品接触，也不会有析出微量物质的风险。

Description

一种高耐水性中性硼硅酸盐玻璃及其制备方法

技术领域

本发明涉及特种玻璃技术领域，涉及一种高耐水性中性硼硅酸盐玻璃及其制备方法。

背景技术

医药玻璃历经百年应用，证明其是最安全的高级医药包装容器。医药玻璃具有诸多优良性能，例如透明性，光洁性，阻隔性，化学稳定性，耐温性，遮光性，相容性，再生性等。它是众多医药产品和生物制剂不可替代的包装容器。常用的医药玻璃主要有钠钙玻璃和硼硅玻璃。药液与玻璃包装容器长期接触会有析出微量物质的风险，会使得药液发生变质，变质药液不但会失效，导致无法治病，甚至对人体产生危害，因此提出了中性医药玻璃的概念，即要求盛装PH值为7的去离子水，经110℃高温灭菌和长期保存，去离子水的PH值不会发生改变，同时无沉淀物出现。

随着医药行业发展和医药产品的丰富化，有更多的偏酸或偏碱的药物出现，药物与玻璃不相容引起的脱片问题日益增多。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种高耐水性中性硼硅酸盐玻璃及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种高耐水性中性硼硅酸盐玻璃，其特征在于由以下质量百分比的原料组成：69~73％的SiO₂，2~5％的Al₂O₃，1~2.5％的ZrO₂，8~11％的B₂O₃，0~0.5％的MgO，0~1％的CaO，5~8％的Na₂O，0~1％的K₂O，0~1.5％的BaO，以及1~4％的ZnO。

进一步，所述一种高耐水性中碱硼硅酸盐玻璃，其特征在于：由以下质量百分比的原料组成：70~72％的SiO₂，2~4％的Al₂O₃，1~1.5％的ZrO₂，9~11％的B₂O₃，0~0.3％的MgO，0~1％的CaO，6~8％的Na₂O，0~1％的K₂O，0~1.5％的BaO，以及1~3％的ZnO。

进一步，所述Al₂O₃+ZnO的含量占玻璃总组成的4.5~6.0%。

进一步，所说玻璃在20~300℃的热膨胀系数α=47~52×10^-7/℃, 121℃玻璃颗粒耐水性为I级。

一种高耐水性中性硼硅酸盐玻璃的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

按上述比例进行配料，混合均匀，然后置于铂铑坩埚中，在1580~1600℃熔融8~10h，采用90%铂+10%铑的铂铑合金棒对熔融玻璃液进行搅拌，当玻璃液温度升至1600℃，停止搅拌，保温3小时对玻璃液进行澄清，随后进行成型，成型方法为平面铜板浇铸成型，成型厚度为6~10mm，成型后在630℃保温2小时，然后以5℃/min降温至300℃，接着进行自然冷却至室温，即得到高耐水性中性硼硅酸盐玻璃。

中性硼硅酸盐玻璃属于Na₂O-B₂O₃-SiO₂系统，此系统易分相，导致玻璃化学稳定性包括耐水性变差，本发明通过综合考虑各组分在熔制成型过程中的相互影响和作用（即使单个组分含量都在限定范围内，也要考虑到各组分之间的配比），以部分ZnO取代Al₂O₃，在保证医药玻璃的耐水性提高的同时，易于实现医药玻璃的较低温度的熔制，同时严格控制MgO含量，有效解决了熔制成型难度和玻璃性能之间的矛盾，从而保证了在20~300℃的热膨胀系数α=47~52×10^-7/℃, 121℃颗粒耐水性均达到I级；如：若SiO₂含量增加，玻璃的高温黏度会增加；若其含量降低，会导致玻璃应变点下降，膨胀系数增加，耐酸性和耐碱性均会下降；若Na₂O与K₂O含量过高，玻璃热膨胀系数增加、耐热冲击性降低、玻璃应变点下降，若其含量过低，会导致熔化难度增加、热膨胀系数降低过多，甚至会出现与其它材料的匹配性的问题；Al₂O₃含量过多，玻璃难以熔制、料性短，Al₂O₃含量较低，机械强度较低；ZnO虽然能降低玻璃的热膨胀系数，提高玻璃的化学稳定性和热稳定性，但含量过高将使玻璃易于析晶。

本发明的优点：使用本发明制备的高耐水性中性硼硅酸盐玻璃，用其盛装PH值为7的去离子水，经110℃高温灭菌和长期保存，去离子水的PH值不会发生改变，同时无沉淀物出现；且玻璃的耐水性能有显著提升，长期与药品接触，也不会有析出微量物质的风险，避免了中性硼硅酸盐玻璃在水和碱溶液的作用下，玻璃表面剥落，进入药液中，产生脱片现象，引起药效减弱和失效的现象，以满足其在更高端医药领域的应用。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

一种高耐水性中碱硼硅酸盐玻璃及其制备方法，具体实施步骤如下：

实施例1

按如下质量百分比进行配料：74.03％的SiO₂，4％的Al₂O₃，1.0％的ZrO₂，10.62％的B₂O₃，0.01％的MgO，0.91％的CaO，6.84％的Na₂O，0.53％的K₂O，1.06％的BaO，以及1％的ZnO；随后混合均匀，然后置于铂铑坩埚中，在1580~1600℃熔融8~10h，采用90%铂+10%铑的铂铑合金棒对熔融玻璃液进行搅拌，当玻璃液温度升至1600℃，停止搅拌，保温3小时对玻璃液进行澄清，随后进行成型，成型方法为平面铜板浇铸成型，成型厚度为6~10mm，成型后在630℃保温2小时，然后以5℃/min降温至300℃，接着进行自然冷却至室温，得到中性硼硅酸盐玻璃；样品经测试，20～300℃热膨胀系数为52×10^-7/℃，每克玻璃颗粒耗用盐酸滴定液0.059ml，判定为121℃耐水级别为I级。

实施例2

按如下质量百分比进行配料：74.03％的SiO₂，3％的Al₂O₃，1％的ZrO₂，10.62％的B₂O₃，0.01％的MgO，0.91％的CaO，6.84％的Na₂O，0.53％的K₂O，1.06％的BaO，以及2％的ZnO；随后混合均匀，然后置于铂铑坩埚中，在1580~1600℃熔融8~10h，采用90%铂+10%铑的铂铑合金棒对熔融玻璃液进行搅拌，当玻璃液温度升至1600℃，停止搅拌，保温3小时对玻璃液进行澄清，随后进行成型，成型方法为平面铜板浇铸成型，成型厚度为6~10mm，成型后在630℃保温2小时，然后以5℃/min降温至300℃，接着进行自然冷却至室温，得到中性硼硅酸盐玻璃；样品经测试，20～300℃热膨胀系数为50.8×10^-7/℃，每克玻璃颗粒耗用盐酸滴定液0.04ml，判定为121℃耐水级别为I级。

实施例3

按如下质量百分比进行配料：74.03％的SiO₂，2％的Al₂O₃，1％的ZrO₂，10.62％的B₂O₃，0.01％的MgO，0.91％的CaO，6.84％的Na₂O，0.53％的K₂O，1.06％的BaO，以及3％的ZnO；；随后混合均匀，然后置于铂铑坩埚中，在1580~1600℃熔融8~10h，采用90%铂+10%铑的铂铑合金棒对熔融玻璃液进行搅拌，当玻璃液温度升至1600℃，停止搅拌，保温3小时对玻璃液进行澄清，随后进行成型，成型方法为平面铜板浇铸成型，成型厚度为6~10mm，成型后在630℃保温2小时，然后以5℃/min降温至300℃，接着进行自然冷却至室温，得到中性硼硅酸盐玻璃；样品经测试，20～300℃热膨胀系数为48.5×10-7/℃，每克玻璃颗粒耗用盐酸滴定液0.045ml，判定为121℃耐水级别为I级。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (5)

1.一种高耐水性中性硼硅酸盐玻璃，其特征在于由以下质量百分比的原料组成：69~73％的SiO₂，2~5％的Al₂O₃，1~2.5％的ZrO₂，8~11％的B₂O₃，0~0.5％的MgO，0~1％的CaO，5~8％的Na₂O，0~1％的K₂O，0~1.5％的BaO，以及1~4％的ZnO。

2.根据权利要求1所述一种高耐水性中碱硼硅酸盐玻璃，其特征在于由以下质量百分比的原料组成：70~72％的SiO₂，2~4％的Al₂O₃，1~1.5％的ZrO₂，9~11％的B₂O₃，0~0.3％的MgO，0~1％的CaO，6~8％的Na₂O，0~1％的K₂O，0~1.5％的BaO，以及1~3％的ZnO。

3.根据权利要求1所述一种高耐水性中碱硼硅酸盐玻璃，其特征在于所述Al₂O₃+ZnO的含量占玻璃总组成的4.5~6.0%。

4.根据权利要求1或2或3所述一种高耐水性中碱硼硅酸盐玻璃，其特征在于所说玻璃在20~300℃的热膨胀系数α=47~52×10^-7/℃, 121℃玻璃颗粒耐水性为I级。

5.根据权利要求1或2或3所述一种高耐水性中碱硼硅酸盐玻璃的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

按上述比例进行配料，混合均匀，然后置于铂铑坩埚中，在1580~1600℃熔融8~10h，采用90%铂+10%铑的铂铑合金棒对熔融玻璃液进行搅拌，当玻璃液温度升至1600℃，停止搅拌，保温3小时对玻璃液进行澄清，随后进行成型，成型方法为平面铜板浇铸成型，成型厚度为6~10mm，成型后在630℃保温2小时，然后以5℃/min降温至300℃，接着进行自然冷却至室温，即得到高耐水性中性硼硅酸盐玻璃。