CN115180828B - 一种低能耗防蓝光玻璃及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低能耗防蓝光玻璃及其制备方法，解决了现有技术中的防蓝光玻璃，不能同时满足高强度和具有良好的防蓝光性能的技术问题。低能耗防蓝光玻璃的制备包括下述重量百分比的原料：纳米二氧化硅60%～75%；二氧化铈3%～5%；氧化钠2%～4%；氧化钙3%～6%；铬酸锌2%～4%；铬酸钙1%～1.5%；氧化镁1%～2%；三氧化二铝15%～25%；氧化铁0.5%～2%；氧化锂0.6%～0.8%；氧化钾0.4%～0.6%；氮化铬0.3%～1%；原料重量百分比之和为100%。本发明得到的低能耗防蓝光玻璃属于防蓝光玻璃，可见光透过率高，阳光热辐射和紫外线的透过少，能同时满足了高强度和良好防蓝光性能，适合应用于显示和防蓝光及紫外玻璃的产品上。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃制品领域，具体涉及一种低能耗防蓝光玻璃及其制备方法。
背景技术
玻璃作为透明材料被广泛应用于建筑、交通运输、船舶、航空、制冷等行业，它不仅是良好的透明材料也是可以是一种良好的防辐射材料。玻璃也可用于显示器、手机屏幕等电子设备都能发射蓝光，蓝光对于眼睛的危害逐渐被科学界所认识，特别是有害蓝光。蓝光对于眼睛的危害主要有以下三个方面：1）引起视疲劳2）白内障或者黄斑病变人眼的晶状体长期吸收有害蓝光，会引起形成白内障及儿童的晶状体，无法抵挡蓝光伤害，从而更容易导致黄斑病变。3）视力下降或失明 因此对于长时间使用电子显示设备的人群来说，佩戴防蓝光镜片可以有效的阻挡部分有害蓝光对眼睛的伤害，降低视疲劳感，保护视力
目前有效的阻挡部分有害蓝光对眼睛的伤害越来越引起人们的重视。其实防蓝光玻璃在最近几年已获得了很快的发展，只是人们对防蓝光玻璃的认识还不十分全面，因此防蓝光玻璃的正确选用玻璃品种至关重要。
众所周知，人们迫切希望有这样一种玻璃材料，它既能保持良好的透光性，又能尽量减蓝光的透过，防蓝光玻璃便由此应运而生。对于防蓝光玻璃，防蓝光玻璃是在玻璃本体内掺入金属离子使其对太阳能有选择地吸收同时呈现不同的颜色，防蓝光玻璃的节能是通过太阳光透过玻璃时将光能转化为热能而被玻璃吸收，热能以对流和辐射的形式散发出去从而减少对人眼的伤害。
防蓝光玻璃，顾名思义就是与普通玻璃相比有着非同一般的防蓝光性能的玻璃产品，而且除了吸收热量以外，这种玻璃还能吸收阳光中大部分的紫外线。但是现有技术中的防蓝光玻璃，难以满足高强度的同时，还具有良好的防蓝光性能。
本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题：
现有技术中的防蓝光玻璃，不能同时满足高强度和良好的防蓝光性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低能耗防蓝光玻璃及其制备方法，以解决现有技术中的防蓝光玻璃，不能同时满足高强度和良好的防蓝光性能的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供的一种低能耗防蓝光玻璃及其制备方法，其由下述重量百分比的原料制备而成：纳米二氧化硅60%～75%；二氧化铈3%～5%；氧化钠2%～4%；氧化钙3%～6%；铬酸锌2%～4%；铬酸钙1%～1.5%；氧化镁1%～2%；三氧化二铝15%～25%；氧化铁0.5%～2%；氧化锂0.6%～0.8%；氧化钾0.4%～0.6%；氮化铬0.3%～1%；各原料重量百分比之和为100%。
进一步的，各原料的重量百分比分别为：纳米二氧化硅60%～70%；二氧化铈3.5%～4.5%；氧化钠2.5%～3.5%；氧化钙3.5%～5%；铬酸锌2.5%～3.5%；铬酸钙1.2%～1.4%；氧化镁1.2%～1.8%；三氧化二铝18%～22%；氧化铁0.8%～1.5%；氧化锂0.6%～0.7%；氧化钾0.4%～0.5%；氮化铬0.6%～0.8%；各原料重量百分比之和为100%。
进一步的，各原料的重量百分比分别为：纳米二氧化硅60%；二氧化铈4%；氧化钠3%；氧化钙4%；铬酸锌3%；铬酸钙1.3%；氧化镁1.5%；三氧化二铝20%；氧化铁1.3%；氧化锂0.7%；氧化钾0.5%；氮化铬0.7%。
本发明提供的低能耗防蓝光玻璃的制备方法，包括下述步骤：
S1、按配比进行配料；
S2、将步骤S1准备的原料加入坩埚中，然后置于高温炉中熔制，熔制温度为1500-1800℃，当达到熔制温度后保温 2-5h，得到玻璃液；
S3、将步骤S2得到的玻璃液通过铂金通道澄清、均化，并降温至1000-1100℃；
S4、将经过步骤S3处理后的玻璃液通过马弗炉后拉制成型，控制玻璃板的厚度在2-12mm，冷却至常温后，得到玻璃板半成品；
S5、将步骤S4得到的玻璃板半成品进行退火处理，退火处理是在300-350℃保温1-2h，然后升温至400-500℃保温1-2h，然后升温至600-700℃保温1-2h，退火处理完成后随炉冷却至300-350℃，然后空冷至常温，得到玻璃板成品。
进一步的，所述步骤S2中，熔制温度为1600-1700℃，当达到熔制温度后保温 3-4h。
进一步的，所述步骤S3中，降温至1000-1050℃。
进一步的，所述步骤S5中，退火处理是在320-340℃保温1.2-1.8h，然后升温至420-480℃保温1.2-1.8h，然后升温至620-680℃保温1.2-1.8h，退火处理完成后随炉冷却至320-340℃，然后空冷至常温，得到玻璃板成品。
基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：
本发明提供的低能耗防蓝光玻璃及其制备方法，得到低能耗防蓝光玻璃属于防蓝光玻璃，可见光透过率高，阳光热辐射和紫外线的透过少，能同时满足了高强度和良好防蓝光性能，适合应用于建筑行业和车载玻璃上，具体来说：
①原料中加入的二氧化铈、铬酸锌、铬酸钙、氧化铁和氮化铬的共同作用下，能尽量减少阳光热辐射和紫外线的透过，以保持良好的防蓝光性能，达到良好的节能效果；
②原料中加入二氧化铈还起到澄清剂的作用，使其可见光透过率更高，以保持良好的透光性；
③采用的退火工艺为三段式升温和两段式降温组成，在退火工艺的处理中，进一步细化了玻璃晶粒，能使得到的玻璃晶粒均匀化程度更高，从而提升低能耗防蓝光玻璃成品的强度；并且原料中加入的纳米二氧化硅和氮化铬也有利于玻璃力学性能的提高，从而在退火工艺、纳米二氧化硅和氮化铬的共同作用下，防蓝光玻璃成品的力学性能得到了明显提升。
实施方式
一、制备实施例：
制备低能耗防蓝光玻璃：
1、原料
实施例1-5中原料配比如下表1所示：
2、制备方法：
实施例1
包括下述步骤：
S1、按配比进行配料；
S2、将步骤S1准备的原料加入坩埚中，然后置于高温炉中熔制，熔制温度为1650℃，当达到熔制温度后保温 3.5h，得到玻璃液；
S3、将步骤S2得到的玻璃液通过铂金通道澄清、均化，并降温至1020℃；
S4、将经过步骤S3处理后的玻璃液通过马弗炉后拉制成型，控制玻璃板的厚度在6mm，冷却至常温后，得到玻璃板半成品；
S5、将步骤S4得到的玻璃板半成品进行退火处理，退火处理是在330℃保温1.5h，然后升温至460℃保温1.5h，然后升温至650℃保温1.5h，退火处理完成后随炉冷却至330℃，然后空冷至常温，得到玻璃板成品。
实施例2
包括下述步骤：
S1、按配比进行配料；
S2、将步骤S1准备的原料加入坩埚中，然后置于高温炉中熔制，熔制温度为1600℃，当达到熔制温度后保温4h，得到玻璃液；
S3、将步骤S2得到的玻璃液通过铂金通道澄清、均化，并降温至1050℃；
S4、将经过步骤S3处理后的玻璃液通过马弗炉后拉制成型，控制玻璃板的厚度在6mm，冷却至常温后，得到玻璃板半成品；
S5、将步骤S4得到的玻璃板半成品进行退火处理，退火处理是在340℃保温1.2h，然后升温至480℃保温1.2h，然后升温至680℃保温1.2h，退火处理完成后随炉冷却至340℃，然后空冷至常温，得到玻璃板成品。
实施例3
包括下述步骤：
S1、按配比进行配料；
S2、将步骤S1准备的原料加入坩埚中，然后置于高温炉中熔制，熔制温度为1700℃，当达到熔制温度后保温 3h，得到玻璃液；
S3、将步骤S2得到的玻璃液通过铂金通道澄清、均化，并降温至1000℃；
S4、将经过步骤S3处理后的玻璃液通过马弗炉后拉制成型，控制玻璃板的厚度在6mm，冷却至常温后，得到玻璃板半成品；
S5、将步骤S4得到的玻璃板半成品进行退火处理，退火处理是在320℃保温1.8h，然后升温至420℃保温1.8h，然后升温至620℃保温1.8h，退火处理完成后随炉冷却至320℃，然后空冷至常温，得到玻璃板成品。
实施例4
包括下述步骤：
S1、按配比进行配料；
S2、将步骤S1准备的原料加入坩埚中，然后置于高温炉中熔制，熔制温度为1800℃，当达到熔制温度后保温 2h，得到玻璃液；
S3、将步骤S2得到的玻璃液通过铂金通道澄清、均化，并降温至1000℃；
S4、将经过步骤S3处理后的玻璃液通过马弗炉后拉制成型，控制玻璃板的厚度在6mm，冷却至常温后，得到玻璃板半成品；
S5、将步骤S4得到的玻璃板半成品进行退火处理，退火处理是在350℃保温1h，然后升温至500℃保温1h，然后升温至700℃保温1h，退火处理完成后随炉冷却至350℃，然后空冷至常温，得到玻璃板成品。
实施例5
包括下述步骤：
S1、按配比进行配料；
S2、将步骤S1准备的原料加入坩埚中，然后置于高温炉中熔制，熔制温度为1500℃，当达到熔制温度后保温5h，得到玻璃液；
S3、将步骤S2得到的玻璃液通过铂金通道澄清、均化，并降温至1100℃；
S4、将经过步骤S3处理后的玻璃液通过马弗炉后拉制成型，控制玻璃板的厚度在6mm，冷却至常温后，得到玻璃板半成品；
S5、将步骤S4得到的玻璃板半成品进行退火处理，退火处理是在300-350℃保温1-2h，然后升温至400℃保温2h，然后升温至600℃保温2h，退火处理完成后随炉冷却至300℃，然后空冷至常温，得到玻璃板成品。
二、实验例：
1、检验实施例1-5中制备的低能耗防蓝光玻璃的光学性能
（1）检验标准：
按《防蓝光玻璃》JCT536-1994进行检验。
（2）检验结果：
如下表2所示：
2、检验实施例1-5中制备的低能耗防蓝光玻璃的力学性能
（1）检测标准：
密度：根据ASTM C-693-93（2013）测定玻璃密度，单位为g/cm3。
杨氏模量：根据ASTM C-623-92（2015）使用材料力学试验机测定玻璃杨氏模量，单位为GPa。
弯曲强度：GB/T 37781-2019 玻璃材料弯曲强度试验方法测定弯曲强度，单位为MPa。
（2）检测结果：
如下表3所示：
由表2和表3可知，本发明实施例1-5中制备的低能耗防蓝光玻璃，同时满足了高强度和良好防蓝光性能，具有良好的发展前景。
Claims (7)
1.一种低能耗防蓝光玻璃，其特征在于，其由下述重量百分比的原料制备而成：纳米二氧化硅60%～75%；二氧化铈3%～5%；氧化钠2%～4%；氧化钙3%～6%；铬酸锌2%～4%；铬酸钙1%～1.5%；氧化镁1%～2%；三氧化二铝15%～25%；氧化铁0.5%～2%；氧化锂0.6%～0.8%；氧化钾0.4%～0.6%；氮化铬0.3%～1%；各原料重量百分比之和为100%；
所述低能耗防蓝光玻璃的制备包括下述步骤：
S1、按配比进行配料；
S2、将步骤S1准备的原料加入坩埚中，然后置于高温炉中熔制，熔制温度为1500～1800℃，当达到熔制温度后保温2～5h，得到玻璃液；
S3、将步骤S2得到的玻璃液通过铂金通道澄清、均化，并降温至1000～1100℃；
S4、将经过步骤S3处理后的玻璃液通过马弗炉后拉制成型，控制玻璃板的厚度在2～12mm，冷却至常温后，得到玻璃板半成品；
S5、将步骤S4得到的玻璃板半成品进行退火处理，退火处理是在300～350℃保温1～2h，然后升温至400～500℃保温1～2h，然后升温至600～700℃保温1～2h，退火处理完成后随炉冷却至300～350℃，然后空冷至常温，得到玻璃板成品。
2.根据权利要求1所述的低能耗防蓝光玻璃，其特征在于，各原料的重量百分比分别为：纳米二氧化硅60%～70%；二氧化铈3.5%～4.5%；氧化钠2.5%～3.5%；氧化钙3.5%～5%；铬酸锌2.5%～3.5%；铬酸钙1.2%～1.4%；氧化镁1.2%～1.8%；三氧化二铝18%～22%；氧化铁0.8%～1.5%；氧化锂0.6%～0.7%；氧化钾0.4%～0.5%；氮化铬0.6%～0.8%；各原料重量百分比之和为100%。
3.根据权利要求1所述的低能耗防蓝光玻璃，其特征在于，各原料的重量百分比分别为：纳米二氧化硅60%；二氧化铈4%；氧化钠3%；氧化钙4%；铬酸锌3%；铬酸钙1.3%；氧化镁1.5%；三氧化二铝20%；氧化铁1.3%；氧化锂0.7%；氧化钾0.5%；氮化铬0.7%。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的低能耗防蓝光玻璃的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
S1、按配比进行配料；
S2、将步骤S1准备的原料加入坩埚中，然后置于高温炉中熔制，熔制温度为1500～1800℃，当达到熔制温度后保温2～5h，得到玻璃液；
S3、将步骤S2得到的玻璃液通过铂金通道澄清、均化，并降温至1000～1100℃；
S4、将经过步骤S3处理后的玻璃液通过马弗炉后拉制成型，控制玻璃板的厚度在2～12mm，冷却至常温后，得到玻璃板半成品；
S5、将步骤S4得到的玻璃板半成品进行退火处理，退火处理是在300～350℃保温1～2h，然后升温至400～500℃保温1～2h，然后升温至600～700℃保温1～2h，退火处理完成后随炉冷却至300～350℃，然后空冷至常温，得到玻璃板成品。
5.根据权利要求4所述的低能耗防蓝光玻璃的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，熔制温度为1600～1700℃，当达到熔制温度后保温3～4h。
6.根据权利要求4所述的低能耗防蓝光玻璃的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，降温至1000～1050℃。
7.根据权利要求4所述的低能耗防蓝光玻璃的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中，退火处理是在320～340℃保温1.2～1.8h，然后升温至420～480℃保温1.2～1.8h，然后升温至620～680℃保温1.2～1.8h，退火处理完成后随炉冷却至320～340℃，然后空冷至常温，得到玻璃板成品。
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