CN113698096A - 一种高折射率光学玻璃及其制备方法 - Google Patents

一种高折射率光学玻璃及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于高折射率光学玻璃制备领域，具体公开了一种高折射率光学玻璃及其制备方法，所述高折射率光学玻璃由以下重量份的原料制备而成：二氧化硅100份、五氧化二铌20‑40份、二氧化钛15‑30份、氧化锌15‑30份、二氧化锆10‑20份、六硼化钙10‑20份、氧化钇8‑16份、二氧化锆5‑10份、氧化镓5‑10份、氯化镧3‑7份、分散剂2‑4份；本发明公开的高折射率光学玻璃折射率高，化学温度性好，制备流程短，适合大规模应用。

Description

一种高折射率光学玻璃及其制备方法
技术领域
本发明属于高折射率光学玻璃制备领域，具体公开了一种高折射率光学玻璃及其制备方法。
背景技术
光学玻璃是能改变光的传播方向，并能改变紫外、可见或红外光的相对光谱分布的玻璃。狭义的光学玻璃是指无色光学玻璃；广义的光学玻璃还包括有色光学玻璃、激光玻璃、石英光学玻璃、抗辐射玻璃、紫外红外光学玻璃、纤维光学玻璃、声光玻璃、磁光玻璃和光变色玻璃。光学玻璃可用于制造光学仪器中的透镜、棱镜、反射镜及窗口等。由光学玻璃构成的部件是光学仪器中的关键性元件。在光学设计和光通信中，折射率在1.9～2.2之间的光学玻璃对简化光学系统、提高成像质量，以及对手机和数码相机进一步小型化、对光通信技术的进步有着深远的意义。传统的玻璃制备工艺普遍在光学玻璃配方中加入大量价格昂贵的Ta2O5和一定量的WO3，虽然提高了光学玻璃的折射率，但同时带来光学玻璃生产成本高，稳定性差、着色强等技术经济缺陷。急需一种新型的高折射率光学玻璃及其制备方法。
发明内容
针对上述情况，本发明公开了一种高折射率光学玻璃及其制备方法。
本发明的技术方案如下：
一种高折射率光学玻璃，由以下重量份的原料制备而成：
Figure BDA0003300695030000011
Figure BDA0003300695030000021
优选的，一种高折射率光学玻璃，由以下重量份的原料制备而成：
Figure BDA0003300695030000022
优选的，一种高折射率光学玻璃，由以下重量份的原料制备而成：
Figure BDA0003300695030000023
Figure BDA0003300695030000031
进一步的，上述一种高折射率光学玻璃，所述分散剂选为纳米银，优选为平均粒径200-400nm的纳米银颗粒。
进一步的，上述一种高折射率光学玻璃，所述分散剂优选自卵磷脂。
进一步的，上述高折射率光学玻璃的制备方法，由以下步骤组成：
S1将配方量的的二氧化硅、五氧化二铌、二氧化钛、氧化锌、二氧化锆、六硼化钙充分混合均匀后，然后加入石英容器中在1600-1800℃下熔化、澄清，进行一次熔炼，并持续通入氧气，得到融态的玻璃料液；
S2将所述玻璃料液在1600-1800℃温度下熔融1-3小时，在玻璃熔制过程中，对所述玻璃料液进行搅拌，搅拌速度100rpm-200rpm，并持续通入氩气；待玻璃熔融后，加入所述氧化钇、二氧化锆、氧化镓、氯化镧和分散剂后，静置2-4小时；
S3将所述玻璃料液浇注到预热的模具内，并退火，即得到玻璃成品。
优选的，上述高折射率光学玻璃的制备方法，由以下步骤组成：
S1将配方量的的二氧化硅、五氧化二铌、二氧化钛、氧化锌、二氧化锆、六硼化钙充分混合均匀后，然后加入石英容器中在1700℃下熔化、澄清，进行一次熔炼，并持续通入氧气，得到融态的玻璃料液；
S2将所述玻璃料液在1700℃温度下熔融2小时，在玻璃熔制过程中，对所述玻璃料液进行搅拌，搅拌速度150rpm，并持续通入氩气；待玻璃熔融后，加入所述氧化钇、二氧化锆、氧化镓、氯化镧和纳米银后，静置3小时；
S3将所述玻璃料液浇注到预热的模具内，并退火，即得到玻璃成品。
进一步的，上述高折射率光学玻璃在精密光学仪器中的应用。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明公开了一种高折射率光学玻璃及其制备方法，本发明通过添加六硼化钙，氯化镧、和分散剂纳米银等，提高了光学玻璃的折射率，化学稳定性好，在400～700nm波长范围内折射率为1.9～2.2，适用于高精密成像镜面，简化光学系统、提高成像质量，应用于精密光学仪器中，减少镜片数量，缩小重量和体积。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例中使用的试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市场渠道购获得的常规试剂产品。
实施例1
一种高折射率光学玻璃，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：
Figure BDA0003300695030000041
制备方法由以下步骤组成：
S1将配方量的的二氧化硅、五氧化二铌、二氧化钛、氧化锌、二氧化锆、六硼化钙充分混合均匀后，然后加入石英容器中在1600℃下熔化、澄清，进行一次熔炼，并持续通入氧气，得到融态的玻璃料液；
S2将所述玻璃料液在1600℃温度下熔融1小时，在玻璃熔制过程中，对所述玻璃料液进行搅拌，搅拌速度100rpmrpm，并持续通入氩气；待玻璃熔融后，加入所述氧化钇、二氧化锆、氧化镓、氯化镧和平均粒径200nm的纳米银后，静置2小时；
S3将所述玻璃料液浇注到预热的模具内，并退火，即得到玻璃成品。
实施例2
一种高折射率光学玻璃，由以下重量份的原料制备而成：
Figure BDA0003300695030000051
制备方法由以下步骤组成：
S1将配方量的的二氧化硅、五氧化二铌、二氧化钛、氧化锌、二氧化锆、六硼化钙充分混合均匀后，然后加入石英容器中在1700℃下熔化、澄清，进行一次熔炼，并持续通入氧气，得到融态的玻璃料液；
S2将所述玻璃料液在1700℃温度下熔融2小时，在玻璃熔制过程中，对所述玻璃料液进行搅拌，搅拌速度150rpm，并持续通入氩气；待玻璃熔融后，加入所述氧化钇、二氧化锆、氧化镓、氯化镧和平均粒径250nm的纳米银后，静置3小时；
S3将所述玻璃料液浇注到预热的模具内，并退火，即得到玻璃成品。
实施例3
一种高折射率光学玻璃，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：
Figure BDA0003300695030000061
制备方法由以下步骤组成：
S1将配方量的的二氧化硅、五氧化二铌、二氧化钛、氧化锌、二氧化锆、六硼化钙充分混合均匀后，然后加入石英容器中在1700℃下熔化、澄清，进行一次熔炼，并持续通入氧气，得到融态的玻璃料液；
S2将所述玻璃料液在1700℃温度下熔融2小时，在玻璃熔制过程中，对所述玻璃料液进行搅拌，搅拌速度150rpm，并持续通入氩气；待玻璃熔融后，加入所述氧化钇、二氧化锆、氧化镓、氯化镧和平均粒径200nm的纳米银后，静置3小时；
S3将所述玻璃料液浇注到预热的模具内，并退火，即得到玻璃成品。
实施例4
一种高折射率光学玻璃，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：
Figure BDA0003300695030000071
制备方法由以下步骤组成：
S1将配方量的的二氧化硅、五氧化二铌、二氧化钛、氧化锌、二氧化锆、六硼化钙充分混合均匀后，然后加入石英容器中在1800℃下熔化、澄清，进行一次熔炼，并持续通入氧气，得到融态的玻璃料液；
S2将所述玻璃料液在1800℃温度下熔融3小时，在玻璃熔制过程中，对所述玻璃料液进行搅拌，搅拌速度200rpm，并持续通入氩气；待玻璃熔融后，加入所述氧化钇、二氧化锆、氧化镓、氯化镧和平均粒径400nm纳米银后，静置4小时；
S3将所述玻璃料液浇注到预热的模具内，并退火，即得到玻璃成品。
实施例5
一种高折射率光学玻璃，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：
Figure BDA0003300695030000072
Figure BDA0003300695030000081
制备方法由以下步骤组成：
S1将配方量的的二氧化硅、五氧化二铌、二氧化钛、氧化锌、二氧化锆、六硼化钙充分混合均匀后，然后加入石英容器中在1700℃下熔化、澄清，进行一次熔炼，并持续通入氧气，得到融态的玻璃料液；
S2将所述玻璃料液在1700℃温度下熔融2小时，在玻璃熔制过程中，对所述玻璃料液进行搅拌，搅拌速度150rpm，并持续通入氩气；待玻璃熔融后，加入所述氧化钇、二氧化锆、氧化镓、氯化镧和平均粒径300nm的纳米银后，静置3小时；
S3将所述玻璃料液浇注到预热的模具内，并退火，即得到玻璃成品。
测试例
将实施例1-5制备获得的高折射率光学玻璃，与市售的折射率1.9的光学玻璃作为对比例进行对比检测，结果见表1.
表1光学性能测试
Figure BDA0003300695030000082
Figure BDA0003300695030000091
从上述表1可见，本发明通过添加六硼化钙，氯化镧、和分散剂纳米银等，提高了光学玻璃的折射率，化学稳定性好，在400～700nm波长范围内折射率为1.9～2.2，适用于高精密成像镜面，简化光学系统、提高成像质量，应用于精密光学仪器中，减少镜片数量，缩小重量和体积。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种高折射率光学玻璃，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：
二氧化硅 100份
五氧化二铌 20-40份
二氧化钛 15-30份
氧化锌 15-30份
二氧化锆 10-20份
六硼化钙 10-20份
氧化钇 8-16份
二氧化锆 5-10份
氧化镓 5-10份
氯化镧 3-7份
分散剂 2-4份。
2.根据权利要求1所述的一种高折射率光学玻璃，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：
二氧化硅 100份
五氧化二铌 25-35份
二氧化钛 20-30份
氧化锌 20-30份
二氧化锆 15-20份
六硼化钙 15-20份
氧化钇 10-14份
二氧化锆 6-8份
氧化镓 6-8份
氯化镧 4-6份
分散剂 2-4份。
3.根据权利要求1所述的一种高折射率光学玻璃，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：
二氧化硅 100份
五氧化二铌 30份
二氧化钛 22.5份
氧化锌 22.5份
二氧化锆 15份
六硼化钙 15份
氧化钇 12份
二氧化锆 7.5份
氧化镓 7.5份
氯化镧 5份
分散剂 3份。
4.根据权利要求1所述的一种高折射率光学玻璃，其特征在于，所述分散剂为纳米银。
5.根据权利要求1所述的一种高折射率光学玻璃，其特征在于，所述光学玻璃的折射率为1.9～2.2。
6.如权利要求1-5任一项所述的高折射率光学玻璃的制备方法，其特征在于，由以下步骤组成：
S1将配方量的的二氧化硅、五氧化二铌、二氧化钛、氧化锌、二氧化锆、六硼化钙充分混合均匀后，然后加入石英容器中在1600-1800℃下熔化、澄清，进 行一次熔炼，并持续通入氧气，得到融态的玻璃料液；
S2将所述玻璃料液在1600-1800℃温度下熔融1-3小时，在玻璃熔制过程中，对所述玻璃料液进行搅拌，搅拌速度100rpm-200rpm，并持续通入氩气；待玻璃熔融后，加入所述氧化钇、二氧化锆、氧化镓、氯化镧和分散剂后，静置2-4小时；
S3将所述玻璃料液浇注到预热的模具内，并退火，即得到玻璃成品。
7.根据权利要求6所述的高折射率光学玻璃的制备方法，其特征在于，由以下步骤组成：
S1将配方量的的二氧化硅、五氧化二铌、二氧化钛、氧化锌、二氧化锆、六硼化钙充分混合均匀后，然后加入石英容器中在1700℃下熔化、澄清，进 行一次熔炼，并持续通入氧气，得到融态的玻璃料液；
S2将所述玻璃料液在1700℃温度下熔融2小时，在玻璃熔制过程中，对所述玻璃料液进行搅拌，搅拌速度150rpm，并持续通入氩气；待玻璃熔融后，加入所述氧化钇、二氧化锆、氧化镓、氯化镧和纳米银后，静置3小时；
S3将所述玻璃料液浇注到预热的模具内，并退火，即得到玻璃成品。
8.如权利要求1-5任一项所述的高折射率光学玻璃在精密光学仪器中的应用。
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