CN112062465A - 一种抗紫外线玻璃 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗紫外线玻璃，涉及抗紫外线玻璃技术领域。抗紫外线玻璃，包括68‑72％SiO2，1‑2％Al2O3，6‑8.5％CaO，4‑6％MgO，0.1‑0.3％K2O，13‑15％Na2O，0.20‑0.25％SO3，0.05‑0.1Fe2O3以及0.001‑1.0％的光吸收剂；所述光吸收剂选自重金属氧化物、稀土金属氧化物中的一种或多种。所述光吸收剂可吸收280‑380nm的紫外光。本发明利用吸收屏蔽的原理，当紫外光(280‑380nm)照射玻璃时，玻璃中的光吸收剂可吸收光源中紫外区域的能量，使光吸收剂的最外层电子发生能级跃迁(从基态激发到激发态)，从而使该波长被吸收而不能透过玻璃，达到抗紫外线的效果。
Description
技术领域
本发明涉及抗紫外线玻璃技术领域，尤其涉及一种抗紫外线玻璃。
背景技术
紫外线是电磁波镨中波长为400nm～10nm的光线，分为UVA(波长400nm～320nm)、UVB(波长320nm～280nm)、UVC(波长280nm～100nm)和EUV(100nm～10nm)，其中UVA的致癌性最强。虽然适量紫外线照射人体时，可以促进人体合成维生素D和杀菌作用，但长时间过量暴露在紫外线照射下，会造成皮肤老化松弛，产生黑斑，甚至致癌。
近年来，随着氟利昂等氟氯烷类物质使用量的增加导致臭氧层被破坏，阳光中的照射人体的紫外线增强，因此有必要采取防护措施，防止紫外线的过量照射。目前防紫外玻璃已有许多应用场景，如汽车的车窗玻璃、高档写字楼的玻璃幕墙、图书馆及博物馆的展柜玻璃、焊接防护及特种灯具的玻璃保护罩等，但遗憾的是市面上的防紫外玻璃主要是在普通玻璃表面通过贴膜或通过化学液体涂层等深加工方式实现玻璃的防紫外线功能。例如：
专利CN105199617 A公开了一种防紫外玻璃贴膜及其制备方法，该玻璃贴膜包括基体层、隔热层、防紫外线层和耐磨层，通过安装胶层粘结用于汽车上的玻璃贴膜。专利CN107573726 A公开了一种隔热紫外玻璃及其制造方法，通过在玻璃基板上涂布紫外吸收层和红外吸收层，从而实现了红外线反射、红外线吸收和紫外线吸收等功能的符合。专利CN203093204 U公开了一种防雾抗紫外玻璃窗用贴膜，在安全基材层上表面涂覆一防雾抗刮层，下表面通过防紫外线胶粘层与一作为隔热的PET薄膜层粘合，达到提高反射和阻隔太阳光线的作用。
上述提到的方式能够在有限的时间内起到隔绝紫外线的作用，但这两种方式的防紫外功能本质上是在玻璃表面形成有机物，均需对玻璃二次技工，增加生产成本；另外，高分子膜或涂层有刺激性气味，甚至有毒，受使用年限的限制较大，尤其是在太阳光的直接照射下，有机物会快速老化，膜层或涂层会迅速质变，最终丧失防紫外功能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是背景技术中提到的问题，改变传统镀膜或贴膜工艺，提供一种玻璃本体具有抗紫外功能的玻璃。
使玻璃具有抗紫外功能有两种机理：一是吸收屏蔽机理，当紫外光(280-380nm)照射玻璃时，玻璃中的外加剂吸收光源中紫外区域的能量能使外加剂的最外层电子发生能级跃迁(从基态激发到激发态)，从而使该波长被吸收而不能透过玻璃。二是光致变色机理，当一种物质M受紫外线照射后，可发生光化学反应得到产物N，M和N的颜色不同，一般M是无色透明物质，N是有颜色物质，可有效阻碍紫外线的通过，当紫外光照射停止时，N就能可逆的自动恢复到原来的物质M，保证光线的通过。前者是玻璃的组成中含有外加剂，使得玻璃本体具有抗紫外功能，后者则依赖镀膜或贴膜等深加工使玻璃达到抗紫外功能。
为了解决上述问题，本发明提出以下技术方案：
一种抗紫外线玻璃，包括以下重量百分含量的组分：
68-72％SiO2，1-2％Al2O3，6-8.5％CaO，4-6％MgO，0.1-0.3％K2O，13-15％Na2O，0.20-0.25％SO3，0.05-0.1Fe2O3以及0.001-1.0％的光吸收剂；
所述光吸收剂选自重金属氧化物、稀土金属氧化物中的一种或多种。
所述光吸收剂可吸收280-380nm的紫外光。
其进一步地技术方案为，所述重金属氧化物选自二氧化钛、三氧化二钴及一氧化镍中的至少一种。以下具体说明：
二氧化钛(TiO2)是玻璃的中间体氧化物，一部分二氧化钛以钛氧四面体[TiO4]进入结构网中，一部分为八面体处于结构网外。二氧化钛可使玻璃呈淡黄色，单独使用时对抗紫外作用有限，需与二氧化铈一起使用。玻璃中二氧化钛的质量百分含量为0.05-0.5％，优选0.05-0.15％。
三氧化二钴(Co2O3)是强着色剂，添加0.001％的三氧化二钴，就可使玻璃呈浅蓝色，无论是单独使用还是混合使用，三氧化二钴含量都不宜过高，否则玻璃会呈深蓝色，减低可见光透过率。玻璃中三氧化二钴的质量百分含量为0.001-0.005％，优选0.001-0.002％。
一氧化镍(NiO)也是强着色剂，单独添加0.001％的氢氧化镍或氧化镍，玻璃呈紫色，随着添加量的增加，玻璃有呈棕色的趋势。玻璃中一氧化镍的质量百分含量为0.001-0.005％，优选0.001-0.002％。
其进一步地技术方案为，所述稀土金属氧化物选自二氧化铈、三氧化二钐、三氧化二铥及三氧化二钕中的至少一种。以下具体说明：
二氧化铈(CeO2)能提高玻璃吸收紫外线的能力，含二氧化铈的玻璃在强辐射线照射下不变色，二氧化铈会使玻璃呈淡黄色，当与二氧化钛一起使用时会使玻璃呈金黄色。另外二氧化铈还可以作为熔制玻璃的澄清剂，它在高温时会分解放出氧气，促进玻璃的澄清均化，因此用于抗紫外功能玻璃时可适量减少芒硝等澄清剂用量。玻璃中二氧化铈的质量百分含量为0.05-0.8％，优选0.05-0.5％。
三氧化二钐(Sm2O3)及三氧化二铥(Tm2O3)均为稀土金属氧化物，它们在玻璃中可吸收光源中紫外区域的能量能使最外层电子发生能级跃迁，进而使玻璃具有抗紫外功能。少量的三氧化二钐或三氧化二铥可使玻璃着成黄色，含量过高时玻璃制备成本较高，对玻璃透过率有一定影响。玻璃中三氧化二钐、三氧化二铥的质量百分含量为0.05-0.15％，优选0.05-0.1％。
三氧化二钕(Nd2O3)使玻璃着成玫瑰色并有双色现象，在人工照明下，会发生有玫瑰蓝到玫瑰红的变色，添加量不宜过大，否则呈深紫红色，失去透光性。玻璃中三氧化二钕的质量百分含量为0.02-0.15％，优选0.02-0.1％。
与现有技术相比，本发明所能达到的技术效果包括：
本发明利用吸收屏蔽的原理，当紫外光(280-380nm)照射玻璃时，玻璃中的光吸收剂吸收光源中紫外区域的能量，使光吸收剂的最外层电子发生能级跃迁(从基态激发到激发态)，从而使该波长被吸收而不能透过玻璃，达到抗紫外线的效果。
本发明提供的抗紫外线玻璃，紫外光透过率可由65-75％降低至20-50％，能有效降低紫外线的透射量，适用于用作汽车的前挡、后档及侧挡玻璃，高档写字楼的幕墙玻璃或窗玻璃，图书馆及博物馆的展柜玻璃，医院防紫外或防X射线玻璃，焊接防护及特种灯具的玻璃保护罩等。
具体实施方式
下面将对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，以下将描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1-24
按下表1中的重量比例称取玻璃原料，经混匀后送入玻璃熔窑总进行防紫外玻璃的生产，具体工艺参数如下：熔化温度为1450-1550℃，澄清均化温度为1400-1450℃，成型温度为900-950℃，退火温度为570-600℃，熔制后的样品经切割后用紫外可见光分光光度计Lambda 950进行光学性能测试，测试项目包括可见光透过率、紫外光透过率、明暗度L、a*值及b*值。
表1实施例1-24的玻璃组成以及测试结果
根据表1的结果可知，通过在现有玻璃的组成中添加一种或多种重金属氧化物或稀土金属氧化物，可以达到玻璃本体具有降低紫外光透过率的效果，且通过调整添加光吸收剂的种类和用量，可以使紫外光的透过率由65-75％降低至20-50％；而无需对玻璃进行二次加工(涂膜)，降低生产成本。
本发明添加的重金属氧化物和稀土金属氧化物的含量低，污染小；且添加的重金属氧化物和稀土金属氧化物存在于玻璃基体内，不会老化，可常年保持优良的抗紫外性能。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
以上所述，为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种抗紫外线玻璃，其特征在于，包括以下重量百分含量的组分：
68-72％SiO2，1-2％Al2O3，6-8.5％CaO，4-6％MgO，0.1-0.3％K2O，13-15％Na2O，0.20-0.25％SO3，0.05-0.1Fe2O3以及0.001-1.0％的光吸收剂；
所述光吸收剂选自重金属氧化物、稀土金属氧化物中的一种或多种；
所述光吸收剂可吸收280-380nm的紫外光。
2.如权利要求1所述的抗紫外线玻璃，其特征在于，所述重金属氧化物选自二氧化钛、三氧化二钴及一氧化镍中的至少一种。
3.如权利要求1所述的抗紫外线玻璃，其特征在于，所述稀土金属氧化物选自二氧化铈、三氧化二钐、三氧化二铥及三氧化二钕中的至少一种。
4.如权利要求2所述的抗紫外线玻璃，其特征在于，玻璃中二氧化钛的质量百分含量为0.05-0.5％。
5.如权利要求2所述的抗紫外线玻璃，其特征在于，玻璃中三氧化二钴的质量百分含量为0.001-0.005％。
6.如权利要求2所述的抗紫外线玻璃，其特征在于，玻璃中一氧化镍的质量百分含量为0.001-0.005％。
7.如权利要求3所述的抗紫外线玻璃，其特征在于，玻璃中二氧化铈的质量百分含量为0.05-0.8％。
8.如权利要求3所述的抗紫外线玻璃，其特征在于，玻璃中三氧化二钐的质量百分含量为0.05-0.15％。
9.如权利要求3所述的抗紫外线玻璃，其特征在于，玻璃中三氧化二铥的质量百分含量为0.05-0.15％。
10.如权利要求3所述的抗紫外线玻璃，其特征在于，玻璃中三氧化二钕的质量百分含量为0.02-0.15％。
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| CN202010973379.XA CN112062465A (zh) | 2020-09-16 | 2020-09-16 | 一种抗紫外线玻璃 |
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Citations (5)
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|---|---|---|---|---|
| JPH0692678A (ja) * | 1992-04-22 | 1994-04-05 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 紫外線赤外線吸収ガラス |
| US5998316A (en) * | 1996-12-19 | 1999-12-07 | Nippon Sheet Glass Co., Ltd. | Ultraviolet and infrared radiation absorbing and low transmitting glass |
| EP1000910A1 (en) * | 1998-11-09 | 2000-05-17 | Nippon Sheet Glass Co., Ltd. | An ultraviolet/infrared absorbent glass |
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-
2020
- 2020-09-16 CN CN202010973379.XA patent/CN112062465A/zh active Pending
Patent Citations (5)
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|---|---|---|---|---|
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 李维民等编著: "《稀土玻璃》", 31 May 2016, 冶金工业出版社 * |
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