CN106565084A - 一种灯光诱虫型透紫外玻璃管及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种灯光诱虫型透紫外玻璃管及其制备方法，其原料组成质量百分比为：Al2O3为0.1～5％，K2O为1～10％，Na2O为0.1～5％，Li2O为0.1～3％，BaO为1～10％，MgO为0.1～5％，ZnO为0.1～5％，NiO为0.1～3％，CoO为0.1～2％，MnO2为0.1～2％，BeO为0.1～3％，CdO为0.1～1％，CeO2为0.1～3％，P2O5为0.1～2％，Nd2O3为0.1～1％，SiO2为余量。本发明制备的玻璃管透紫外线能力强，波长320～400nm光线透过率高，其中波长365～385nm间的光线透过能力大于75％；玻璃结构稳定，有利于提高灯的使用性能，同时可减少光衰、延长寿命、提高灯的使用性能；不含铅、砷，无相应污染，利于环境保护和改善劳动条件；机械强度较高，电绝缘性能良好。

Description

一种灯光诱虫型透紫外玻璃管及其制备方法
【技术领域】
本发明涉及诱虫型光源技术领域，具体地说，是一种灯光诱虫型透紫外玻璃管及其制备方法。
【背景技术】
我国2009年农作物种植总面积158639千公顷，粮食种植总面积108986千公顷，其中谷物种植总面积88401千公顷，豆类种植总面积11949千公顷，棉花种植总面积4952千公顷，蔬菜种植总面积18414千公顷，茶园面积1849千公顷，果园面积11140千公顷，上述种植的农作物或多或少都受到虫害的威胁，而目前由于各种原因在面对虫害威胁时，大多数农户都采用喷洒农药的方式进行防治。化学农药在较长的一个时期内曾有效地控制住农业害虫的危害，为农业高产稳产做出了巨大贡献。然而随着化学工业技术的不断发展，丰富多样的农药产品在极大解决作物虫害问题的同时，一连串的严重问题也相继产生：(1)长期使用农药已产生严重的副作用，使具有抗性基因的生物种群成为害虫的优势种群，抗药性急剧上升，化学农药防治效果明显下降甚至无效。(2)害虫抗药性水平的剧增，加大了农药的使用剂量和频率，使化学防治成本直线上升；(3)恶化农业生态环境，带来土壤、水、大气污染等一系列环保问题；(4)由于大量使用农药，使来自土壤中和喷洒带来的农产品中的农药残留严重超标，直接威胁人类的身体健康，同时制约我国农产品进入国际市场，影响对外贸易。化学防治为主要手段治理虫害已成为我国农业可持续发展的阻碍因素。
如何以环保的方式解决虫害问题，同时实现农副产品的绿色无污染呢？面对作物虫害，“预防为主，防治结合”是我国一直以来所坚持和贯彻的植保方针。在防治过程中，利用昆虫的趋性(如趋光、趋味、趋性等)进行害虫诱杀是目前所采取的主要物理措施。其中，利用昆虫趋光特性，即利用趋光性害虫其各自敏感波长的不同，应用特定波长的光源进行诱杀，是一项重要的物理防治措施，也是综合防治的重要组成部分。合理减少农药使用次数，利用灯光诱杀等物理手段治理虫害是当代农林业可持续发展的一个方向。
波长320～400nm是人类看不见的长波紫外光对数百种害虫有较强的诱集力，在长波紫外光和可见光的光谱范围内，光谱范围越宽，诱虫种类越多。本法明的一种灯光诱虫型透紫外玻璃管针对该波长区域的紫外光具有高透过率，可有效杀灭多种常见农作物害虫，而对环境不造成危害。
【发明内容】
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种灯光诱虫型透紫外玻璃管及其制备方法，以满足农业对灯光诱虫型灯具所用透紫外玻璃管的需求。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种灯光诱虫型透紫外玻璃管，其原料组成质量百分比为：Al2O3为0.1～5％，K2O为1～10％，Na2O为0.1～5％，Li2O为0.1～3％，BaO为1～10％，MgO为0.1～5％，ZnO为0.1～5％，NiO为0.1～3％，CoO为0.1～2％，MnO2为0.1～2％，BeO为0.1～3％，CdO为0.1～1％，CeO2为0.1～3％，P2O5为0.1～2％，Nd2O3为0.1～1％，SiO2为余量。
作为优选，所述的SiO2为63～67％，Al2O3为3～4％，K2O为6～9％，Na2O为3～4％，Li2O为1～2％，BaO为5～8％，MgO为2～3％，ZnO为3～4％，NiO为1～2％，CoO为0.5～1％，MnO2为0.1～0.4％，BeO为1～2％，CdO为0.1～0.2％，CeO2为1～2％，P2O5为0.3～1％，Nd2O3为0.1～0.3％。
更优选，所述的SiO2为64％，Al2O3为3％，K2O为8.5％，Na2O为3％，Li2O为1.5％，BaO为7％，MgO为3％，ZnO为3％，NiO为2％，CoO为0.6％，MnO2为0.3％，BeO为2％，CdO为0.1％，CeO2为1.4％，P2O5为0.4％，Nd2O3为0.2％。
所述的K2O、Na2O、Li2O的总的重量百分比不小于10％且不大于15％，所述的BaO、MgO、ZnO的总的重量百分比不小于10％且不大于15％，所述的MnO2、BeO、CeO2、P2O5的总的重量百分比不小于3％且不大于7％，所述的NiO、CoO、CdO、Nd2O3的总的重量百分比不小于1.5％且不大于5％。
本发明选用K2O、Na2O、Li2O组合的方式引入，降低玻璃的粘度，使玻璃易于熔融，利用其混合碱效应，将其降低玻璃的热稳定性、化学稳定性和机械强度的不利影响降到最低，使得玻璃管的绝缘性能满足电光源的要求。本发明中当K2O、Na2O、Li2O总的重量百分比小于10％时，玻璃的熔化温度过高，且玻璃态形成的不充分，存在条纹等缺陷，当K2O、Na2O、Li2O总的重量百分比大于15％时，玻璃的化学稳定性降低，同时影响到玻璃体的绝缘性能。
本发明选用BaO、MgO、ZnO组合的方式引入，是为了促进玻璃的熔化，增强玻璃态的生成能力，增强玻璃的热稳定性，增加玻璃的料性及电气绝缘性能，小于5％时该效果不显著，大于11％时，容易在玻璃种产生纳米级的晶粒，不利于玻璃管的后道热加工程序，同时降低了可见光的透过率。
本发明选用MnO2、BeO、CeO2、P2O5组合的方式引入，是为了促进玻璃的熔化和玻璃态的生成能力，降低玻璃的熔化温度，增加紫外线的透过能力，减少光线的色散，改善玻璃体的料性和加工性能，提高玻璃的稳定性能，延长玻璃灯管的使用寿命。小于3％时该效果不显著，大于7％时，影响到玻璃态的化学稳定性，尤其是使用过程中灯管的使用寿命，同时容易在玻璃种产生纳米级的晶粒，降低了紫外光的透过率。
本发明选用NiO、CoO、CdO、Nd2O3组合的方式引入，为了提高玻璃透紫外线的能力，减少光线的色散，改善玻璃体的料性和加工性能，提高玻璃的稳定性能，延长玻璃灯管的使用寿命，小于1.5％时该效果不显著，大于5％时，大大的增加了原料成本，且其含量变化对玻璃体性能的影响变小。
所述的Al2O3、Na2O、Li2O、MgO、ZnO、NiO、CoO、MnO2、BeO、CdO、CeO2、P2O5、Nd2O3先进行预混合，再加入SiO2、K2O、BaO进行混合，形成配合料。先配比含量少的原料并混合，在加上含量多的原料再次混合，有利于物料的混合均匀性。
所述的ZnO选用四针状氧化锌晶须引入；四针状结构的氧化锌晶须结构是迄今所有晶须中唯一具有空间立体结构的晶须，因其独特的立体四针状三维结构，很容易实现在基体材料中的均匀分布，从而各向同性地改善材料的物理性能，同时赋予材料多种独特的功能特性，而四针状结构由于结构的同向性，在玻璃烧结过程中，在玻璃内部的横向结构和纵向结构起到相同的增强作用，避免了常规的玻璃本身的横向与纵向结构的异性而导致的结构强度较差，影响后期的使用性，尤其是在灯管点灯瞬间的内部温度和压力的差异导致的灯管玻璃炸裂现象；并且四针状的结构具有优异的可支撑性，尤其在内部薄壁结构的支撑作用，在大管径，薄壁厚的玻璃管中增强和曾韧效果更优异，具有一定的微抗压可回复的弹性作用，提升玻璃管的强度和韧性。
一种灯光诱虫型透紫外玻璃管的制备方法，步骤为：
(1)依重量百分比称取Al2O3、Na2O、Li2O、MgO、ZnO、NiO、CoO、MnO2、BeO、CdO、CeO2、P2O5、Nd2O3先进行预混合，再加入SiO2、K2O、BaO进行混合，形成配合料；
(2)将所述的配合料在1500～1550℃下熔化16～24h，在料道中流动时间为1～2h，熔制总时间为17～26h；
(3)配合料熔化后形成的熔体经出料口进入水平拉管成型设备***，拉制成所需壁厚、长度的玻璃管；
(4)玻璃管通过后加工工艺后制成灯管。
所述的熔制时间为16～24h，熔制温度为1500～1550℃，料道温度为1420～1440℃，经出料口拉制成玻璃管。
本发明选用的SiO2是重要的玻璃形成氧化物，以硅氧四面体[SiO4]的结构组元形成不规则的连续网络，成为玻璃的骨架。SiO2能降低玻璃的热膨胀系数，提高玻璃的热稳定性、化学稳定性、软化温度、耐热性、硬度、机械强度、粘度和透紫外光性。但含量高时，需要较高的熔融温度，而且可能导致析晶。本发明中当SiO2低于60％时玻璃管的化学稳定性变差，且绝缘性不足；当SiO2大于70％时，增加了玻璃的熔制温度和难度，膨胀系数偏低，且拉管困难，影响到成品率。
本发明选用的Al2O3能降低玻璃的结晶倾向，提高玻璃的化学稳定性、热稳定性、机械强度、硬度和折射率，减轻玻璃对耐火材料的侵蚀，但能提高玻璃的粘度。本发明中当Al2O3低于0.1％时不能体现对玻璃体的性能影响，当Al2O3大于5％时，增大了玻璃的熔制温度和难度，拉管过程中玻璃发脆，易于断裂，缩短料性时间。
本发明选用K2O、Na2O、Li2O组合的方式引入，降低玻璃的粘度，使玻璃易于熔融，利用其混合碱效应，将其降低玻璃的热稳定性、化学稳定性和机械强度的不利影响降到最低，使得玻璃管的绝缘性能满足电光源的要求。
本发明选用的BaO是二价的网络外体氧化物。它能增加玻璃的折射率、密度、光泽和化学稳定性。本发明中当BaO低于1％时，其加速玻璃熔化，增大玻璃绝缘性的作用不明显；当BaO大于10％时，和氧气发生反应，使熔体澄清困难，且对耐火材料侵蚀较严重。
本发明选用MgO的组合是为了加速玻璃的熔化，促进玻璃态的形成，增强玻璃体的透光率，扩大玻璃的料性温度区间，增强玻璃体的韧性，易于成型及后加工。
本发明选用ZnO可形成锌氧四面体[ZnO4]而进入玻璃的结构网络，使玻璃的结构更趋稳定，同时能降低玻璃的热膨胀系数，提高玻璃的化学稳定性和热稳定性，折射率以及消除玻璃的条纹缺陷，本发明中当ZnO低于0.1％时不能体现对玻璃体的性能影响，当ZnO大于5％时，易于生产晶粒，影响到透光率。
本发明选用NiO、CoO、MnO2为了提高玻璃透紫外线的能力，改善玻璃体的料性和加工性能，提高玻璃的稳定性能，延长玻璃灯管的使用寿命，同时具有化学脱色的作用。
本发明选用CdO能提高玻璃的折射率，降低光线的色散，并使玻璃易熔。本发明选用Nd2O3是为了提高玻璃的折射率，降低光线的色散和化学稳定性，延长玻璃灯管的使用寿命。本发明选用CeO2是为了加速玻璃的熔制速度，改善玻璃体的料性，同时在熔制过程中起到澄清的作用，并改善玻璃体的光学性能。
本发明选用BeO作为中间体氧化物，以铍氧四面体[BeO4]参加结构网络，能显著地降低玻璃的热膨胀系数，提高热稳定性及化学稳定性，增加X-射线和紫外线的透过率，并能提高折射率和硬度。本发明中当BeO低于0.1％时不能体现对玻璃体的性能影响，当BeO大于3％时，大大的增加了原料成本，且其含量变化对玻璃体性能的影响变小。
本发明选用P2O5是玻璃形成氧化物，它以磷氧四面体[PO4]形成磷酸盐玻璃的结构网络，能提高玻璃的色散系数和透过紫外线的能力，但降低玻璃的化学稳定性。本发明中当P2O5低于0.1％时不能体现对玻璃体的性能影响，当P2O5大于2％时，在玻璃体中易于生产微小的纳米级晶粒，影响到紫外线的透过率，且导致玻璃体化学稳定性的降低。
与现有技术相比，本发明的积极效果是：
(1)本发明制备的玻璃管透紫外线能力强，波长320～400nm光线透过率高，其中波长365～385nm间的光线透过能力大于75％。
(2)玻璃结构稳定，有利于提高灯的使用性能，同时可减少光衰、延长寿命、提高灯的使用性能。
(3)不含铅、砷，无相应污染，利于环境保护和改善劳动条件。
(4)机械强度较高，电绝缘性能良好。
【具体实施方式】
以下提供本发明一种灯光诱虫型透紫外玻璃管及其制备方法的具体实施方式，但本发明不限于所提供的实施例。
实施例1
一种灯光诱虫型透紫外玻璃管，其原料组成质量百分比为：SiO2为64％，Al2O3为3％，K2O为8.5％，Na2O为3％，Li2O为1.5％，BaO为7％，MgO为3％，ZnO为3％，NiO为2％，CoO为0.6％，MnO2为0.3％，BeO为2％，CdO为0.1％，CeO2为1.4％，P2O5为0.4％，Nd2O3为0.2％。
一种灯光诱虫型透紫外玻璃管的制备方法，步骤为：
(1)依重量百分比称取Al2O3、Na2O、Li2O、MgO、ZnO、NiO、CoO、MnO2、BeO、CdO、CeO2、P2O5、Nd2O3先进行预混合，再加入SiO2、K2O、BaO进行混合，形成配合料；
(2)将所述的配合料在1520℃下熔化21h，在料道中流动时间为1h，熔制总时间为22h；
(3)配合料熔化后形成的熔体经出料口进入水平拉管成型设备***，拉制成所需壁厚、长度的玻璃管；
(4)玻璃管经过后加工后制成灯管。
测试结果：波长365～385nm间的光线透过能力大于75％。
实施例2
一种灯光诱虫型透紫外玻璃管，其原料组成质量百分比为：SiO2为63％，Al2O3为2％，K2O为7％，Na2O为3.5％，Li2O为1％，BaO为9％，MgO为3％，ZnO为2.1％，NiO为3％，CoO为1％，MnO2为0.6％，BeO为3％，CdO为0.1％，CeO2为0.8％，P2O5为0.6％，Nd2O3为0.3％。
一种灯光诱虫型透紫外玻璃管的制备方法，步骤为：
(1)依重量百分比称取Al2O3、Na2O、Li2O、MgO、ZnO、NiO、CoO、MnO2、BeO、CdO、CeO2、P2O5、Nd2O3先进行预混合，再加入SiO2、K2O、BaO进行混合，形成配合料；
(2)将所述的配合料在1550℃下熔化17h，在料道中流动时间为1h，熔制总时间为18h；
(3)配合料熔化后形成的熔体经出料口进入水平拉管成型设备***，拉制成所需壁厚、长度的玻璃管；
(4)玻璃管经过后加工后制成灯管。
测试结果：波长365～385nm间的光线透过能力大于75％。
实施例3
一种灯光诱虫型透紫外玻璃管，其原料组成质量百分比为：SiO2为67％，Al2O3为2％，K2O为7％，Na2O为3.5％，Li2O为1.5％，BaO为8％，MgO为3.4％，ZnO为1.5％，NiO为1％，CoO为0.5％，MnO2为0.4％，BeO为1.5％，CdO为0.2％，CeO2为1％，P2O5为1.1％，Nd2O3为0.4％。
一种灯光诱虫型透紫外玻璃管的制备方法，步骤为：
(1)依重量百分比称取Al2O3、Na2O、Li2O、MgO、ZnO、NiO、CoO、MnO2、BeO、CdO、CeO2、P2O5、Nd2O3先进行预混合，再加入SiO2、K2O、BaO进行混合，形成配合料；
(2)将所述的配合料在1500℃下熔化22h，在料道中流动时间为1.5h，熔制总时间为23.5h；
(3)配合料熔化后形成的熔体经出料口进入水平拉管成型设备***，拉制成所需壁厚、长度的玻璃管；
(4)玻璃管经过后加工后制成灯管。
测试结果：波长365～385nm间的光线透过能力大于75％。
实施例4
一种灯光诱虫型透紫外玻璃管，其原料组成质量百分比为：SiO2为69％，Al2O3为1％，K2O为8％，Na2O为3％，Li2O为1.5％，BaO为6％，MgO为1.5％，ZnO为3.2％，NiO为2％，CoO为0.4％，MnO2为0.5％，BeO为1％，CdO为0.2％，CeO2为1.6％，P2O5为0.8％，Nd2O3为0.3％。
一种灯光诱虫型透紫外玻璃管的制备方法，步骤为：
(1)依重量百分比称取Al2O3、Na2O、Li2O、MgO、ZnO、NiO、CoO、MnO2、BeO、CdO、CeO2、P2O5、Nd2O3先进行预混合，再加入SiO2、K2O、BaO进行混合，形成配合料；
(2)将所述的配合料在1500℃下熔化24h，在料道中流动时间为2h，熔制总时间为26h；
(3)配合料熔化后形成的熔体经出料口进入水平拉管成型设备***，拉制成所需壁厚、长度的玻璃管；
(4)玻璃管经过后加工后制成灯管。
测试结果：波长365～385nm间的光线透过能力大于75％。
对比例1
所有的组分和制备方法同实施例1，其中，仅仅把ZnO选用四针状氧化锌晶须引入，改为ZnO为普通的ZnO引入。
一种灯光诱虫型透紫外玻璃管，其原料组成质量百分比为：SiO2为64％，Al2O3为3％，K2O为8.5％，Na2O为3％，Li2O为1.5％，BaO为7％，MgO 为3％，ZnO为3％(普通的ZnO)，NiO为2％，CoO为O.6％，MnO2为O.3％，BeO为2％，CdO为O.1％，CeO2为1.4％，P2O5为O.4％，Nd2O3为0.2％。
一种灯光诱虫型透紫外玻璃管的制备方法，步骤为：
(1)依重量百分比称取Al2O3、Na2O、Li2O、MgO、ZnO、NiO、CoO、MnO2、BeO、CdO、CeO2、P2O5、Nd2O3先进行预混合，再加入SiO2、K2O、BaO进行混合，形成配合料；
(2)将所述的配合料在1520℃下熔化21h，在料道中流动时间为1h，熔制总时间为22h；
(3)配合料熔化后形成的熔体经出料口进入水平拉管成型设备***，拉制成所需壁厚、长度的玻璃管；
(4)玻璃管经过后加工后制成灯管。
测试结果：波长365～385nm间的光线透过能力为73.6％。
最后所应说明的是：以上实施例仅用于说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种灯光诱虫型透紫外玻璃管，其特征在于，其原料组成质量百分比为：Al2O3为0.1～5％，K2O为1～10％，Na2O为0.1～5％，Li2O为0.1～3％，BaO为1～10％，MgO为0.1～5％，ZnO为0.1～5％，NiO为0.1～3％，CoO为0.1～2％，MnO2为0.1～2％，BeO为0.1～3％，CdO为0.1～1％，CeO2为0.1～3％，P2O5为0.1～2％，Nd2O3为0.1～1％，SiO2为余量。
2.如权利要求1所述的一种灯光诱虫型透紫外玻璃管，其特征在于，所述的SiO2为63～67％，Al2O3为3～4％，K2O为6～9％，Na2O为3～4％，Li2O为1～2％，BaO为5～8％，MgO为2～3％，ZnO为3～4％，NiO为1～2％，CoO为0.5～1％，MnO2为0.1～0.4％，BeO为1～2％，CdO为0.1～0.2％，CeO2为1～2％，P2O5为0.3～1％，Nd2O3为0.1～0.3％。
3.如权利要求1所述的一种灯光诱虫型透紫外玻璃管，其特征在于，所述的SiO2为64％，Al2O3为3％，K2O为8.5％，Na2O为3％，Li2O为1.5％，BaO为7％，MgO为3％，ZnO为3％，NiO为2％，CoO为0.6％，MnO2为0.3％，BeO为2％，CdO为0.1％，CeO2为1.4％，P2O5为0.4％，Nd2O3为0.2％。
4.如权利要求1所述的一种灯光诱虫型透紫外玻璃管，其特征在于，所述的K2O、Na2O、Li2O的总的重量百分比不小于10％且不大于15％，所述的BaO、MgO、ZnO的总的重量百分比不小于10％且不大于15％，所述的MnO2、BeO、CeO2、P2O5的总的重量百分比不小于3％且不大于7％，所述的NiO、CoO、CdO、Nd2O3的总的重量百分比不小于1.5％且不大于5％。
5.如权利要求1所述的一种灯光诱虫型透紫外玻璃管，其特征在于，所述的Al2O3、Na2O、Li2O、MgO、ZnO、NiO、CoO、MnO2、BeO、CdO、CeO2、P2O5、Nd2O3先进行预混合，再加入SiO2、K2O、BaO进行混合，形成配合料。
6.如权利要求1所述的一种灯光诱虫型透紫外玻璃管，其特征在于，所述的ZnO选用四针状氧化锌晶须引入。
7.一种灯光诱虫型透紫外玻璃管的制备方法，其特征在于，具体步骤为：
(1)依重量百分比称取Al2O3、Na2O、Li2O、MgO、ZnO、NiO、CoO、MnO2、BeO、CdO、CeO2、P2O5、Nd2O3先进行预混合，再加入SiO2、K2O、BaO进行混合，形成配合料；
(2)将所述的配合料在1500～1550℃下熔化16～24h，在料道中流动时间为1～2h，熔制总时间为17～26h；
(3)配合料熔化后形成的熔体经出料口进入水平拉管成型设备***，拉制成所需壁厚、长度的玻璃管；
(4)玻璃管通过后加工工艺后制成灯管。
8.如权利要求7所述的一种灯光诱虫型透紫外玻璃管的制备方法，其特征在于，所述的熔制时间为16～24h，熔制温度为1500～1550℃，料道温度为1420～1440℃，经出料口拉制成玻璃管。
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