CN105712625A - 环境友好的高折射率模压成型用光学玻璃 - Google Patents

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Abstract

一种环境友好的高折射率模压成型用光学玻璃，该玻璃摩尔百分比组分包括：Sb2O3 20～85；B2O3 0～65；P2O5 0～60mol％(其中B2O3 和P2O5共计10～6)；K2O0～45；Na2O 0～30；Li2O 0～25(其中K2O、Na2O和Li2O共计0～45)；ZnO 0～40；MgO 0～25；CaO 0～35；SrO 0～27；BaO 0～30(其中ZnO、MgO、CaO、SrO和BaO共计0～48)；Bi2O3 0～8；Nb2O5 0～12；SiO2 0～30。该玻璃的折射率≧1.75，玻璃转变温度≦400℃，配方中不含有As、Pb等对环境有害的成分。

Description

环境友好的高折射率模压成型用光学玻璃
技术领域
本发明涉及光学玻璃，特别是一种环境友好的高折射率模压成型用光学玻璃。
技术背景
随着近年来数字光学装置的广泛深入发展，需要光学透镜具有较高性能且减小尺寸。为了满足这一需要，通过使用模压成型方法制造的非球面透镜进行光学设计显得至关重要。为适应玻璃模压成型技术的发展，避免成型温度过高时玻璃与模具发生反应而缩短模具的使用寿命，且适应环境保护的要求，不使用含有Pb、As等氧化物，要求开发出转变温度Tg低、折射率高的环保型光学玻璃材料。
通常所知的具有高折射率的玻璃有如下几种：
1、B2O3-La2O3系光学玻璃，如中国专利CN101759359B公开了一种折射率为1.82到1.9的B2O3-La2O3光学玻璃，该玻璃中含有较多的La2O3和TiO2，因此玻璃具有高的玻璃转变温度。
2、Bi2O3-B2O3系光学玻璃，如中国专利CN102459106A公开了一种折射率大于1.925的模压成型用光学玻璃，其成分组成中含有较多的Bi2O3和部分GeO2，制造成本较高且透过率低。
3、TeO2系列光学玻璃，如中国专利CN101428970B公开了一种TeO2-La2O3光学玻璃，该玻璃中含有大量TeO2，制造成本高。
4、硫系玻璃，如中国发明专利申请CN103864297A公布了一种折射率为2.4～2.48的硫系光学玻璃，该玻璃中的GeS等化合物为有毒物质，对环境有较大污染。
发明内容
本发明的目的在于提供一种环境友好的高折射率模压成型用光学玻璃，该玻璃具有折射率高、玻璃转变温度低、制造成本低的特点。配方中不含有As、Pb等对环境有害的成分。
为了达成上述目的，本发明的技术解决方案如下：
一种环境友好的高折射率模压成型用光学玻璃，其特点在于该玻璃的摩尔百分比组成如下：
本发明环境友好的高折射率模压成型用光学玻璃具有大于1.75的折射率、400℃或者更低的玻璃转变温度。配方中不含有As、Pb等对环境有害的成分。
具体实施方式
本发明的模压成型用光学玻璃包括Sb2O3和B2O3或P2O5作为基本组分的组成特征，具体玻璃组分包括：Sb2O320mol％到85mol％；B2O30mol％到65mol％；P2O50mol％到60mol％(其中B2O3和P2O5共计10mol％到65mol％)；K2O0mol％到45mol％；Na2O0mol％到30mol％；Li2O0mol％到25mol％(其中K2O、Na2O和Li2O共计0mol％到45mol％)；ZnO0mol％到40mol％；MgO0mol％到25mol％；CaO0mol％到35mol％；SrO0mol％到27mol％；BaO0mol％到30mol％(其中ZnO、MgO、CaO、SrO和BaO共计0mol％到48mol％)；Bi2O30mol％到8mol％；Nb2O50mol％到12mol％；SiO20mol％到30mol％。
具有上述组成的光学玻璃具有1.75甚至更高的折射率，400℃甚至更低的玻璃转变温度。
本发明光学玻璃中各组分限于上述组成的原因如下。
Sb2O3是一种基础组分并且是对于降低玻璃转变温度以及提高玻璃折射率极为重要的组分。然而小于20mol％的Sb2O3将无法提供所需的折射率，而大于85mol％的Sb2O3则将产生极为不稳的玻璃。因此Sb2O3的含量为20mol％到85mol％，优选20mol％到70mol％.
B2O3和P2O5也是用于形成玻璃网络结构的本发明的基本组分。B2O3和P2O5具有增强玻璃熔解特性和易于使其它原料组分玻璃化的作用。B2O3和P2O5总含量小于10mol％则形成的玻璃不稳定，B2O3含量大于65mol％，P2O5含量大于60mol％则无法提供所需的折射率。
K2O为本发明的可选组分，其具有保持低玻璃转变温度的作用，并且能够促进其它原料组分熔解。然而大于45mol％的K2O难以提供所需的折射率，同时也使玻璃的化学稳定性变差。K2O的含量优选为0mol％到35mol％。
Na2O为本发明的可选组分，其具有保持低玻璃转变温度的作用，并且能够促进其它原料组分熔解。然而大于30mol％的Na2O难以提供所需的折射率。Na2O的含量优选为0mol％到20mol％。
Li2O为本发明的可选组分，其具有保持低玻璃转变温度的作用，并且能够促进其它原料组分熔解。然而大于25mol％的Li2O难以提供所需的折射率。Li2O的含量优选为0mol％到18mol％。
K2O、Na2O、Li2O总体含量大于45mol％时，玻璃折射率无法满足要求且玻璃的化学稳定性变差。K2O、Na2O、Li2O总体含量优选5mol％到35mol％。
ZnO为本发明的可选组分，在该玻璃体系中具有提高玻璃化学稳定性的作用，在保证玻璃折射率的同时可促进玻璃形成。然而大于40mol％的ZnO则将产生易析晶的玻璃。ZnO含量优选0mol％到28mol％。
MgO为本发明的可选组分，在该玻璃体系中具有提高玻璃化学稳定性的作用，在保证玻璃折射率的同时可促进玻璃形成。然而大于25mol％的MgO则将产生易析晶的玻璃。MgO含量优选0mol％到16mol％。
CaO为本发明的可选组分，在该玻璃体系中具有提高玻璃化学稳定性的作用，在保证玻璃折射率的同时可促进玻璃形成。然而大于35mol％的CaO则将产生易析晶的玻璃。CaO含量优选0mol％到22mol％。
SrO为本发明的可选组分，在该玻璃体系中具有提高玻璃化学稳定性的作用，在保证玻璃折射率的同时可促进玻璃形成。然而大于27mol％的SrO则将产生易析晶的玻璃。SrO含量优选0mol％到16mol％。
BaO为本发明的可选组分，在该玻璃体系中具有提高玻璃化学稳定性的作用，在保证玻璃折射率的同时可促进玻璃形成。然而大于30mol％的BaO则将产生易析晶的玻璃。BaO含量优选0mol％到23mol％。
ZnO、MgO、CaO、SrO、BaO总体含量大于48mol％时，玻璃易析晶。ZnO、MgO、CaO、SrO、BaO总体含量优选0mol％到48mol％。
Bi2O3为本发明的可选组分，具有提高玻璃折射率和化学稳定性以及保证低玻璃转变温度的作用。然而大于8mol％的Bi2O3则将降低玻璃透过率。Bi2O3优选0mol％到4mol％
Nb2O5为本发明的可选组分，具有提高玻璃折射率和化学稳定性的作用。然而大于12mol％的Nb2O5将难以提供所需的玻璃转变温度，同时也会使制造成本增加。Nb2O5优选0mol％到10mol％。
SiO2为本发明的优选组分，是一种玻璃网络形成体，具有提高玻璃化学稳定性的作用。然而大约30mol％的SiO2将难以提供所需的玻璃转变温度。SiO2优选0mol％到10mol％。
除上述组分外，还可以加入Al2O3提高化学稳定性，加入La2O3或者Y2O3提高玻璃折射率。另外，只要满足本发明的目的，还可以并入Ta2O5、TiO2、Ga2O3、SnO2或其类似物以控制折射率、改善玻璃的稳定性。然而优选不加入这些组分以便获得更符合上述目的的优质玻璃。
实施例
下文将参考实施例对本发明的光学玻璃进行详细描述，但本发明不限于这些实施例。
实施例1到12的光学玻璃的组成如下表1中组成栏所示，实施例玻璃通过以下步骤制备：
称量各原材料化合物从而使各实施例都具有下表1中组成栏所示的组分组成比例；充分混合所述原材料化合物；
将其投入坩埚中使其通过电炉加热在650℃到900℃下熔解；待熔解完全后将电炉加热至800℃到1050℃使玻璃液澄清,；澄清完成后降温至650℃到900℃并搅拌；
将搅拌后的玻璃液浇注于在适当温度下预热的金属模具中；待凝固后放入退火炉中退火。
所获得的实施例1到12的光学玻璃都是按照有关折射率及玻璃转变温度的已知方法测量。结果和各光学玻璃的组成都展示于表1中。表中组成的单位为mol％。
表1表明，实施例中所示的本发明的各种光学玻璃具有大于1.75的折射率，小于400℃的玻璃转变温度。
表1

Claims (1)

1.一种环境友好的高折射率模压成型用光学玻璃，其特征在于该玻璃的摩尔百分比组成如下：
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