CN102584012A

CN102584012A - 一种低熔点光学玻璃及其制备方法

Info

Publication number: CN102584012A
Application number: CN2012100300948A
Authority: CN
Inventors: 殷江; 卢伟; 徐波
Original assignee: Nantong nanjing university material engineering technology research institute
Current assignee: Nantong nanjing university material engineering technology research institute
Priority date: 2012-02-10
Filing date: 2012-02-10
Publication date: 2012-07-18

Abstract

本发明提供一种低熔点光学玻璃，包含P₂O₅、ZnO、B₂O₃及Li₂O、Na₂O和K₂O组分的化学原料制备而成；各组分所占质量摩尔百分数分别为：P₂O₅：20-65％，ZnO：23-40％，B₂O₃：7％-36％，(Li₂O+Na₂O+K₂O)：3-8％；其中Li₂O至少要占2％。将含有上述组分的氧化物或碳酸盐原料按化学配比称量后混合均匀，置于铂金坩埚中，在900℃-1300℃的电炉中融化1-3小时，淬火后获得。其特点是不含Bi₂O₃，呈无色透明，对可见光具有高的透过率。

Description

一种低熔点光学玻璃及其制备方法

技术领域

本发明属于光学玻璃材料，特别涉及一种低熔点光学玻璃及其制备方法。

背景技术

白光LED作为新型照明光源，具有节能、环保及长寿命等诸多优点，其工作原理是利用蓝光芯片与黄色的荧光粉组合(或其它组合方式)来获得白光。当前主要是利用硅胶或树脂与荧光粉混合来进行封装。这种封装方式的缺点之一(尤其对于大功率LED封装)是，经过长时间的光照及热环境硅胶或树脂会变黄，影响LED的出光效率。

针对上述问题，使用玻璃与荧光粉混合来封装可以有效解决这一问题，因为玻璃在光照下具有比硅胶或树脂优良的化学稳定性。基于上述应用背景，上述背景需要的玻璃必须具有如下特征：低的熔点(封装温度低于蓝光芯片生长温度(600℃))和高的可见光波段透过率。虽然CN201010117674.1LED元件(2)的含玻璃Al2O3基片(3)，平行地设置P2O5-ZnO系低熔点玻璃，但配方上仍有改进余地，尤其是在可见光波段具有高的透过率指标方面。

发明内容

本发明目的是，降低玻璃的熔点和并使其在可见光波段具有高的透过率，从而解决上述问题。

本发明解决上述技术问题的方法为，在玻璃中不使用通常可以降低玻璃转化温度的原料Bi₂O₃和WO₃。上述两种原料在降低玻璃转化温度的同时会使玻璃着色，影响玻璃在可见光波段的透过率。

本发明解决上述技术问题的方法为，低熔点光学玻璃在玻璃中不使用通常可以降低玻璃转化温度的原料PbO。上述原料可以降低玻璃转化温度，但会污染环境。

本发明技术方案是：提供的一种低熔点光学玻璃，各组分所占质量摩尔分数分别为：P₂O₅：20-65％，ZnO：23-40％，B₂O₃：7％-36％，(Li₂O+Na₂O+K₂O)：3-8％。以上均为摩尔百分比。其中Li₂O至少要占2％。本发明尤其采用如下配方：P₂O₅：33-41％，ZnO：34-40％，B₂O₃：18-22％，(Li₂O3％+Na₂O 1％+K₂O 1％)：5-8％。

P₂O₅为形成玻璃网络结构的主要成分，是必要的。组分低于20％时不能形成玻璃，组分高于65％时，其化学性质不稳定。

ZnO可以降低玻璃的玻璃化转变温度，是必要成分。组分低于23％时化学稳定性较差，高于40％时玻璃容易析晶。

B₂O₃可以提高玻璃的熔融效果，也有助于降低玻璃的玻璃化转变温度，是必要成分。组分低于7％在降低玻璃的玻璃化转变温度方面效果不明显，组分高于36％时玻璃的化学稳定性较差。

[010]Li₂O、Na₂O、K₂O会破坏玻璃的网络结构，降低玻璃的玻璃化转变温度。总组分低于3％时，降低玻璃化转变温度效果不明显，总组分高于8％时，玻璃的化学稳定性较差。

另外作为玻璃的非必要成分，Sb₂O₃可以作为在制备玻璃过程中的澄清剂使用，用量为所有原料总摩尔数的1％以下。

另外作为玻璃的非必要成分，NaNO₃可以作为在制备玻璃过程中的消泡剂使用，用量为所有原料总摩尔数的1％以下。

本发明制备方法是：按各组分所占的摩尔百分数称量原材料P₂O₅、ZnO、B₂O₃(或H₃BO₃)、Li₂CO₃、Na₂CO₃、K₂CO₃及质量为上述混合物总质量的1％以下的Sb₂O₃为澄清剂，和质量为上述混合物总质量的1％以下的NaNO₃为消泡剂；2)将上述称量好的原材料P₂O₅、ZnO、B₂O₃(H₃BO₃)、Li₂CO₃、Na₂CO₃、K₂CO₃、Sb₂O₃、NaNO₃充分混合后放进铂金坩埚内并在电炉中于900℃-1300℃的电炉中融化1-3小时；将熔融的玻璃液倒进模具中冷却至600℃以下，然后再放进电炉中于550±50℃退火至室温即得到需要的玻璃。

将上述称量好的原材料P₂O₅、ZnO、B₂O₃(H₃BO₃)、Li₂CO₃、Na₂CO₃、K₂CO₃、Sb₂O₃、NaNO₃充分混合后放进铂金坩埚内并在电炉中于900℃-1300℃的电炉中融化1-3小时。将熔融的玻璃液倒进模具中冷却至其屈服点以下，然后再放进电炉中退火至室温即得到需要的玻璃。

本发明的有益效果是：可见光波段具有高的透过率比现有技术的玻璃高2％左右。玻璃外观上澄明清澈，在可见光波段的透过率明显高。退火后玻璃的化学稳定性和温度稳定性更好。

具体实施方式

实施例1：按各组分所占的摩尔百分数：P₂O₅：20-65％，ZnO：23-40％，B₂O₃：7％-36％，(Li₂O+Na₂O+K₂O)：3-8％称量原材料P₂O₅、ZnO、B₂O₃(或H₃BO₃)、Li₂CO₃、Na₂CO₃、K₂CO₃、用量为所有原料总摩尔数的1％以下的Sb₂O₃及用量为所有原料总摩尔数的1％以下的NaNO₃。

低熔点玻璃的配方为(摩尔百分比)：

1、P₂O₅：37％，ZnO：37％，B₂O₃：20％，(Li₂O3％+Na₂O1.5％+K₂O1.5％)：6％。

2、P₂O₅：38％，ZnO：36％，B₂O₃：19％，(Li₂O2％+Na₂O2.5％+K₂O2.5％)：7％。

3、P₂O₅：39％，ZnO：35％，B₂O₃：18％，(Li₂O3％+Na₂O2％+K₂O3％)：8％。

4、P₂O₅：41％，ZnO：34％，B₂O₃：19％，(Li₂O3％+Na₂O1.5％+K₂O1.5％)：6％。

5、P₂O₅：35％，ZnO：38％，B₂O₃：21％，(Li₂O3％+Na₂O1.5％+K₂O1.5％)：6％。

6、P₂O₅：33％，ZnO：40％，B₂O₃：22％，(Li₂O3％+Na₂O 1％+K₂O 1％)：5％。

7、P₂O₅：34％，ZnO：39％，B₂O₃：21％，(Li₂O3％+Na₂O1.5％+K₂O1.5％)：6％。

8、P₂O₅：35％，ZnO：39％，B₂O₃：20％，(Li₂O3％+Na₂O1.5％+K₂O1.5％)：6％。

具体制备过程如下：按各组分所占的摩尔百分数称量原材料P₂O₅、ZnO、B₂O₃、Li₂CO₃、Na₂CO₃、K₂CO₃、0.8％的Sb₂O₃及0.9％的NaNO₃。

[014]将上述称量好的原材料P₂O₅、ZnO、B₂O₃、Li₂CO₃、Na₂CO₃、K₂CO₃、Sb₂O₃、NaNO₃充分混合后放进铂金坩埚内并在电炉中于1150℃的电炉中融化2小时。将熔融的玻璃液倒进模具中冷却至其屈服点以下，然后再放进电炉中退火至室温即得到需要的玻璃。

上述获得的玻璃清澈透明，没有任何颜色，没有裂纹和气泡，例1性能上更优。

利用DSC实验测量上述玻璃的玻璃化转变温度及屈服点。

上述玻璃的玻璃化转变温度为491℃，屈服点为526℃。

Claims

1.一种低熔点光学玻璃，其特征在于包含P₂O₅、ZnO、B₂O₃及Li₂O、Na₂O和K₂O组分的化学原料制备而成；各组分所占质量摩尔百分数分别为：低熔点光学玻璃，各组分所占质量摩尔百分数分别为：P₂O₅：20-65％，ZnO：23-40％，B₂O₃：7％-36％，(Li₂O+Na₂O+K₂O)：3-8％；其中Li₂O至少要占2％。

2.根据权利要求1所述的低熔点光学玻璃，其特征在于各组分所占质量摩尔百分数分别为：P₂O₅：33-41％，ZnO：34-40％，B₂O₃：18-22％，(Li₂O3％+Na₂O 1％+K₂O 1％)：5-8％。

3.根据权利要求1或2所述的低熔点光学玻璃，其特征在于各组分所占质量摩尔百分数分别为：P₂O₅：37％，ZnO：37％，B₂O₃：20％，(Li₂O3％+Na₂O1.5％+K₂O1.5％)：6％。

4.根据权利要求1至今之一所述的低熔点玻璃制备方法，其特征是包括如下步骤：1)、按各组分所占的摩尔百分数称量原材料P₂O₅、ZnO、B₂O₃(或H₃BO₃)、Li₂CO₃、Na₂CO₃、K₂CO₃及质量为上述混合物总质量的1％以下的Sb₂O₃为澄清剂，和质量为上述混合物总质量的1％以下的NaNO₃为消泡剂；2)将上述称量好的原材料P₂O₅、ZnO、B₂O₃(H₃BO₃)、Li₂CO₃、Na₂CO₃、K₂CO₃、Sb₂O₃、NaNO₃充分混合后放进铂金坩埚内并在电炉中于900℃-1300℃的电炉中融化1-3小时；将熔融的玻璃液倒进模具中冷却至600℃以下，然后再放进电炉中于550±50℃退火至室温即得到需要的玻璃。