CN115180826B - 一种抗光敏药用中性硼硅玻璃及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种抗光敏药用中性硼硅玻璃及其制备方法，其成分重量百分比为：SiO268‑72％、B2O38‑12％、Al2O34.0‑5.5％、Li2O+Na2O+K2O 7‑10％、CaO 0.5‑2.0％、BaO 0.5‑1.5％、ZrO20.3‑1.0％、F‑0.1‑0.5％、Cl‑0.1‑1.0％、CeO20.05‑1.0％、TiO22‑4.5％、Fe2O30.5‑1.2％和还原剂0.01％‑0.5％。本发明通过各组分之间的综合作用以及优化的工艺，使得制备的硼硅玻璃制品具有较低的紫外线透过率、较高的可见光透过率，有利于降低光敏药物的降解，提高保质期，具有较高的实用价值。

Description

一种抗光敏药用中性硼硅玻璃及其制备方法
技术领域
本发明涉及玻璃技术领域，尤其涉及一种抗光敏药用中性硼硅玻璃及其制备方法。
背景技术
药用中性硼硅玻璃具有优异的化学稳定性和热稳定性，在药品包装领域得到了广泛应用，可用于各类针剂、血液、疫苗等药品的包装，是国际公认的安全医药包装材料。中性硼硅药用玻璃主要分为无色透明玻璃与有色玻璃两种，常用的玻璃制品为无色透明玻璃，紫外线透过率接近100％，高能量紫外线会导致一些光敏感的药品制剂分解、变质，缩短药品保质期，甚至影响人体健康。为了降低或避免此类问题出现，目前一般通过向玻璃内加入特殊添加剂，使其着成棕色、黄色或琥珀色，降低对短波的透光率，从而在一定程度上达到保护瓶内药品，延长药品保护期，降低患者用药安全风险的目的。
现有技术报道了一种具有紫外线隔离性能的、用于药物包装的硼硅酸盐玻璃，所述硼硅酸盐玻璃氧化物含量的重量％计：SiO2：69-77％，B2O3：10-12％，Al2O3：3.5-6％，TiO2：0.1-7％，Na2O：6-8％，CaO：1-2.5％，ZrO2：0-1％，F：0-1％，Fe2O3：0-0.2％。虽然该技术制备的玻璃产品在260nm以下透过率≤0.1％，但该技术制备的玻璃产品在300-380nm的紫外线范围内透过率偏高；并且该实施过程中需要使用As2O3/Sb2O3做澄清剂，不利于生物医药安全。因此，有必要研发一种在较宽的波长范围内均具有较低紫外线透过率，且有利于生物医药安全的药用硼硅玻璃具有十分重要的意义。
发明内容
针对现有技术中现有药用硼硅玻璃的在短波长具有较低紫外光透光率，较长波长范围内紫外光透过率较高，以及不利于生物医药安全的问题，本发明提供一种抗光敏药用中性硼硅玻璃及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：
一种抗光敏药用中性硼硅玻璃，其成分重量百分比为：SiO2 68％-72％、B2O3 8％-12％、Al2O3 4.0％-5.5％、Li2O+Na2O+K2O 7％-10％、CaO 0.5％-2.0％、BaO 0.5％-1.5％、ZrO2 0.3％-1.0％、F-0.1％-0.5％、Cl-0.1％-1.0％、CeO2 0.05％-1.0％、TiO2 2％-4.5％、Fe2O3 0.5％-1.2％和还原剂0.01％-0.5％。
相对于现有技术，本发明提供的抗光敏药用中性硼硅玻璃的，采用Fe2O3和TiO2作为功能性物质，通过控制还原剂的加入量，控制玻璃中Fe2+和Fe3+，Ti3+和Ti4+的比例，从而调节玻璃在不同波段的紫外线透过率与可见光透过率；加入少量CeO2作为澄清剂，并协同F-、Cl-作为澄清剂，充分强化了低温、中温和高温段的助熔、澄清和均化效果，从而有利于显著提高熔融玻璃液的质量，减少因硼挥发而产生的熔化富硅节瘤，使富硅节瘤减少至0-2个/Kg玻璃液；引入Li2O+Na2O+K2O，降低了玻璃的紫外光透过率；特定含量的CaO可降低高温玻璃液的粘度，加速玻璃的熔化和澄清过程，并提高玻璃的化学稳定性；特定含量的ZrO2和BaO，可提高玻璃的折射率，改善玻璃的失透性，同时还能提高玻璃的硬度和化学稳定性。
本发明通过将各组分之间以特定比例配合，使得各组分更均匀的融合，提高了玻璃产品的质量，且制备的玻璃具有优异的紫外线截止作用，制备的玻璃350nm以下的透过率＜0.1％，350-380nm透过率＜2％，350-450nm透过率＜20％，380-780nm的可见光透过率＞50％，同时，兼具硬度高和耐水性、耐酸碱性优异的特点；且组成中不含Pb、As、Sb等有害元素，有利于提高生物医药的安全性，因此，本发明制备的中性硼硅玻璃在生物医药领域具有广阔的应用前景。
优选的，Li2O、Na2O和K2O的质量比为1:30-70:5-8。
优选的，所述TiO2和Fe2O3的粒径≤200目。
优选的，所述还原剂为碳粉、铝粉、氯化锡或硅粉中至少一种。
进一步地，所述还原剂的粒径≤200目。
示例性的，本发明中所述F-可以通过萤石、氟化钠、氟硅酸钠中任意一种或多种形式加入；Cl-可以通过工业食盐、氯化钾或氯化钡中任一种或多种形式加入。
本发明还提供了上述抗光敏药用中性硼硅玻璃的制备方法，至少包括以下步骤：
步骤a，按照上述任一项所述抗光敏药用中性硼硅玻璃的设计配比称取各组分，将称取的各组分混合均匀，得混合料；
步骤b，将所述混合料加热熔融，得到熔融玻璃液；
步骤c，将所述熔融玻璃液澄清、均化，成型，得所述抗光敏药用中性硼硅玻璃。
上述制备方法操作简单，无复杂工序，也无需特殊的设备，成本低，适合工业化大规模生产。
优选的，步骤a中，所述混合料是通过机械搅拌混合3min-6min得到的。
优选的，步骤b中，所述熔融的温度为1500℃-1600℃，熔炼时间为4h-6h。
优选的熔炼温度和时间，可有效促进各原料的快速熔解混合。
示例性的，熔融原料时可采用全氧燃烧+电助熔的方法进行熔融。
优选的，步骤c中，澄清的温度为1550℃-1650℃。
优选的，步骤c中，均化的温度为1350℃-1500℃。
优选的，步骤c中，所述成型的温度950℃-1160℃。
优选的，步骤c中，采用水平丹纳法成型拉制成玻璃管。
需要说明的是，采用水平丹纳法成型拉制成玻璃管，玻璃管经激光检测外径、壁厚，经成像检测玻璃外观缺陷，合格后使用卧式安剖机制备安剖玻璃瓶，用于各种生物医药的包装。
采用本发明提供的玻璃配方，能够使制备的中性硼硅玻璃达到药用硼硅玻璃所需理化性质的要求，再辅以本发明提供的制备方法，可使得制备的玻璃产品具有较低的紫外线透过率和较高的可见光透过率，较低的紫外光透过率有利于防止光敏性药物分解、变质，较高的可见光透过率有利于观察药物状态，且玻璃制品中无砷、铅等污染，有利于提高生物医药的安全性，在药用包装材料领域具有较高的推广应用价值。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本发明实施例提供一种抗光敏药用中性硼硅玻璃，其成分重量百分比为：
SiO2 68％、B2O3 11.7％、Al2O3 5.4％、Li2O 0.1％、Na2O 6.9％、K2O0.8％、CaO1.2％、BaO 1％、ZrO2 0.4％、F-0.3％、Cl-0.12％、CeO2 0.08％、TiO2 2.5％、Fe2O3 1.2％和碳粉0.3％。
上述抗光敏药用中性硼硅玻璃的制备步骤如下：
步骤a，按照上述抗光敏药用中性硼硅玻璃的设计配比称取各组分，将称取的各组分搅拌混合5min，得混合料；
步骤b，将所述混合料加入全氧燃烧+电助熔的池窑中，加热至1500℃进行熔融，得到熔融玻璃液；
步骤c，将所述熔融玻璃液于1600℃进行澄清，然后于1400℃进行均化，将玻璃液经由流液洞进行铂金料道，由水平丹纳法拉制成玻璃管，拉制温度为1100℃，将拉制成型的玻管按设计的规格要求，采用玻璃管切割装置进行切割后，再输送到圆口机上圆口，退火，玻璃管经激光检测外径、壁厚，经成像检测玻璃外观缺陷，合格后使用卧式安剖机制备厚度1mL安剖玻璃瓶管，用于各种生物医药的包装。
实施例2
本发明实施例提供一种抗光敏药用中性硼硅玻璃，其成分重量百分比为：
SiO2 70％、B2O3 8％、Al2O3 5％、Li2O 0.15％、Na2O 7.8％、K2O 1.0％、CaO 0.6％、BaO 1.5％、ZrO2 0.5％、F-0.1％、Cl-1％、CeO2 0.1％、TiO2 3％、Fe2O3 1％和碳粉0.25％。
上述抗光敏药用中性硼硅玻璃的制备步骤如下：
步骤a，按照上述抗光敏药用中性硼硅玻璃的设计配比称取各组分，将称取的各组分搅拌混合3min，得混合料；
步骤b，将所述混合料加入全氧燃烧+电助熔的池窑中，加热至1580℃进行熔融，得到熔融玻璃液；
步骤c，将所述熔融玻璃液于1630℃进行澄清，然后于1450℃进行均化，将玻璃液经由流液洞进行铂金料道，由水平丹纳法拉制成玻璃管，拉制温度为1160℃，将拉制成型的玻管按设计的规格要求，采用玻璃管切割装置进行切割后，再输送到圆口机上圆口，退火，玻璃管经激光检测外径、壁厚，经成像检测玻璃外观缺陷，合格后使用卧式安剖机制备厚度1mL安剖玻璃瓶管，用于各种生物医药的包装。
实施例3
本发明实施例提供一种抗光敏药用中性硼硅玻璃，其成分重量百分比为：
SiO2 70％、B2O3 9.4％、Al2O3 4.8％、Li2O 0.2％、Na2O 6.4％、K2O 1.2％、CaO0.5％、BaO 0.8％、ZrO2 0.6％、F-0.2％、Cl-0.25％、CeO2 0.05％、TiO2 4.5％、Fe2O3 0.8％和氯化锡0.3％。
上述抗光敏药用中性硼硅玻璃的制备步骤如下：
步骤a，按照上述抗光敏药用中性硼硅玻璃的设计配比称取各组分，将称取的各组分搅拌混合4min，得混合料；
步骤b，将所述混合料加入全氧燃烧+电助熔的池窑中，加热至1600℃进行熔融，得到熔融玻璃液；
步骤c，将所述熔融玻璃液于1650℃进行澄清，然后于1500℃进行均化，将玻璃液经由流液洞进行铂金料道，由水平丹纳法拉制成玻璃管，拉制温度为950℃，将拉制成型的玻管按设计的规格要求，采用玻璃管切割装置进行切割后，再输送到圆口机上圆口，退火，玻璃管经激光检测外径、壁厚，经成像检测玻璃外观缺陷，合格后使用卧式安剖机制备厚度1mL安剖玻璃瓶管，用于各种生物医药的包装。
实施例4
本发明实施例提供一种抗光敏药用中性硼硅玻璃，其成分重量百分比为：
SiO2 69.7％、B2O3 12％、Al2O3 4％、Li2O 0.1％、Na2O 6.6％、K2O 0.5％、CaO 2％、BaO 0.5％、ZrO2 0.9％、F-0.1％、Cl-0.1％、CeO2 0.06％、TiO2 2.23％、Fe2O3 1.2％和铝粉0.01％。
上述抗光敏药用中性硼硅玻璃的制备步骤如下：
步骤a，按照上述抗光敏药用中性硼硅玻璃的设计配比称取各组分，将称取的各组分搅拌混合6min，得混合料；
步骤b，将所述混合料加入全氧燃烧+电助熔的池窑中，加热至1550℃进行熔融，得到熔融玻璃液；
步骤c，将所述熔融玻璃液于1600℃进行澄清，然后于1450℃进行均化，将玻璃液经由流液洞进行铂金料道，由水平丹纳法拉制成玻璃管，拉制温度为1000℃，将拉制成型的玻管按设计的规格要求，采用玻璃管切割装置进行切割后，再输送到圆口机上圆口，退火，玻璃管经激光检测外径、壁厚，经成像检测玻璃外观缺陷，合格后使用卧式安剖机制备厚度1mL安剖玻璃瓶管，用于各种生物医药的包装。
实施例5
本发明实施例提供一种抗光敏药用中性硼硅玻璃，其成分重量百分比为：
SiO2 72％、B2O3 8％、Al2O3 5.2％、Li2O 0.2％、Na2O 7.1％、K2O 1.1％、CaO 1％、BaO 0.5％、ZrO2 0.8％、F-0.5％、Cl-0.45％、CeO2 0.05％、TiO2 2.1％、Fe2O3 0.5％和硅粉0.5％。
上述抗光敏药用中性硼硅玻璃的制备步骤如下：
步骤a，按照上述抗光敏药用中性硼硅玻璃的设计配比称取各组分，将称取的各组分搅拌混合5min，得混合料；
步骤b，将所述混合料加入全氧燃烧+电助熔的池窑中，加热至1500℃进行熔融，得到熔融玻璃液；
步骤c，将所述熔融玻璃液于1550℃进行澄清，然后于1350℃进行均化，将玻璃液经由流液洞进行铂金料道，由水平丹纳法拉制成玻璃管，拉制温度为1050℃，将拉制成型的玻管按设计的规格要求，采用玻璃管切割装置进行切割后，再输送到圆口机上圆口，退火，玻璃管经激光检测外径、壁厚，经成像检测玻璃外观缺陷，合格后使用卧式安剖机制备厚度1mL安剖玻璃瓶管，用于各种生物医药的包装。
对比例1
本对比例提供一种药用中性硼硅玻璃，其成分组成以及制备方法与实施例5完全相同，不同的仅是将实施例5中的Li2O和K2O均替换为等量的Na2O。
对比例2
本对比例提供一种药用中性硼硅玻璃，其成分组成以及制备方法与实施例5完全相同，不同的仅是将实施例5中的TiO2替换为等量的MnO2。
上述实施例和对比例中F-和Cl-分别来自于氟化钠和工业食盐，也可采用本发明限定的其他氟源和氯源，均可达到基本相当的技术效果。
将实施例1-5以及对比例1-2制备的玻璃管取平整部位样品用蒸馏水清洗干净，无水酒精擦拭后放入紫外分光光度计中进行光学性能检测。将实施例1-5以及对比例1-2制备的玻璃管直接进行各种理化性能检测。结果如表1所示。
表1
Figure BDA0003763174170000081
上述中性硼硅玻璃的理化性能测试方法如下：
(1)光学参数测试：采用紫外分光光度计，以空气为空白对照，在波长280-780nm范围内扫描样品，记录样品透过率。
(2)耐水性：参照标准IS O 719-1985。
(3)耐酸性：参照标准DIN 12116-2011。
(4)耐碱性：参照标准ISO 695-1991。
(5)膨胀系数：GB/T 16920-2015。
由上述实施例和对比例可以看出，本发明提供的中性硼硅玻璃的配方中，各原料组分具有不可替代的作用，通过本发明优选的配方及工艺可显著降低中性硼硅玻璃制品对紫外线的透过率，且具有较高的可见光透过率。
综上所述，本发明通过各组分之间的综合作用以及优化的工艺的组合，使得制备的硼硅玻璃制品具有较低的紫外线透过率、较高可见光的透过率，有利于降低光敏药物的降解，提高保质期，同时制备的玻璃制品具有较高的化学稳定性，且不含砷、铅等污染物质，在生物医药包装领域具有较高的实用价值。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种抗光敏药用中性硼硅玻璃，其特征在于，其成分重量百分比为：SiO2 68％-72％、B2O3 8％-12％、Al2O3 4.0％-5.5％、Li2O+Na2O+K2O 7％-10％、CaO 0.5％-2.0％、BaO0.5％-1.5％、ZrO2 0.3％-1.0％、F-0.1％-0.5％、Cl-0.1％-1.0％、CeO2 0.05％-1.0％、TiO2 2％-4.5％、Fe2O3 0.5％-1.2％和还原剂0.01％-0.5％；Li2O、Na2O和K2O的质量比为1:30-70:5-8。
2.如权利要求1所述的抗光敏药用中性硼硅玻璃，其特征在于，所述TiO2和Fe2O3的粒径≤200目。
3.如权利要求1所述的抗光敏药用中性硼硅玻璃，其特征在于，所述还原剂为碳粉、铝粉、氯化锡或硅粉中至少一种。
4.如权利要求3所述的抗光敏药用中性硼硅玻璃，其特征在于，所述还原剂的粒径≤200目。
5.权利要求1-4任一项所述的抗光敏药用中性硼硅玻璃的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤a，按照所述抗光敏药用中性硼硅玻璃的设计配比称取各组分，将称取的各组分混合均匀，得混合料；
步骤b，将所述混合料加热熔融，得到熔融玻璃液；
步骤c，将所述熔融玻璃液澄清、均化，成型，得所述抗光敏药用中性硼硅玻璃。
6.如权利要求5所述的抗光敏药用中性硼硅玻璃的制备方法，其特征在于，步骤b中，所述熔融的温度为1500℃-1600℃，熔炼时间为4h-6h。
7.如权利要求5所述的抗光敏药用中性硼硅玻璃的制备方法，其特征在于，步骤c中，澄清的温度为1550℃-1650℃。
8.如权利要求5所述的抗光敏药用中性硼硅玻璃的制备方法，其特征在于，步骤c中，均化的温度为1350℃-1500℃；和/或
步骤c中，所述成型的温度950℃-1160℃。
9.如权利要求5所述的抗光敏药用中性硼硅玻璃的制备方法，其特征在于，步骤c中，采用水平丹纳法成型拉制成玻璃管。
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