環(huán)境友好的高折射率模壓成型用光學(xué)玻璃的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及光學(xué)玻璃，特別是一種環(huán)境友好的高折射率模壓成型用光學(xué)玻璃。 技術(shù)背景
[0002] 隨著近年來(lái)數(shù)字光學(xué)裝置的廣泛深入發(fā)展，需要光學(xué)透鏡具有較高性能且減小尺 寸。為了滿足運(yùn)一需要，通過(guò)使用模壓成型方法制造的非球面透鏡進(jìn)行光學(xué)設(shè)計(jì)顯得至關(guān) 重要。為適應(yīng)玻璃模壓成型技術(shù)的發(fā)展，避免成型溫度過(guò)高時(shí)玻璃與模具發(fā)生反應(yīng)而縮短 模具的使用壽命，且適應(yīng)環(huán)境保護(hù)的要求，不使用含有Pb、As等氧化物，要求開(kāi)發(fā)出轉(zhuǎn)變溫 度Tg低、折射率高的環(huán)保型光學(xué)玻璃材料。
[0003] 通常所知的具有高折射率的玻璃有如下幾種：
[0004] l、B2〇3-La2化系光學(xué)玻璃，如中國(guó)專利CN 101759359 B公開(kāi)了一種折射率為1.82 到1.9的B2〇3-La2〇3光學(xué)玻璃，該玻璃中含有較多的La2〇3和Ti化，因此玻璃具有高的玻璃轉(zhuǎn) 變溫度。
[0005] 2、Bi2〇3-B2化系光學(xué)玻璃，如中國(guó)專利CN 102459106 A公開(kāi)了一種折射率大于 1.925的模壓成型用光學(xué)玻璃，其成分組成中含有較多的Bi2〇3和部分Ge化，制造成本較高且 透過(guò)率低。
[0006] 3、Te化系列光學(xué)玻璃，如中國(guó)專利CN 101428970 B公開(kāi)了一種Te化-La2化光學(xué)玻 璃，該玻璃中含有大量Te化，制造成本高。
[0007] 4、硫系玻璃，如中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)CN 103864297 A公布了一種折射率為2.4~ 2.48的硫系光學(xué)玻璃，該玻璃中的GeS等化合物為有毒物質(zhì)，對(duì)環(huán)境有較大污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于提供一種環(huán)境友好的高折射率模壓成型用光學(xué)玻璃，該玻璃具 有折射率高、玻璃轉(zhuǎn)變溫度低、制造成本低的特點(diǎn)。配方中不含有As、Pb等對(duì)環(huán)境有害的成 分。
[0009] 為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：
[0010] -種環(huán)境友好的高折射率模壓成型用光學(xué)玻璃，其特點(diǎn)在于該玻璃的摩爾百分比 組成如下：
[0011]

[0012]本發(fā)明環(huán)境友好的高折射率模壓成型用光學(xué)玻璃具有大于1.75的折射率、40(TC 或者更低的玻璃轉(zhuǎn)變溫度。配方中不含有As、Pb等對(duì)環(huán)境有害的成分。
【具體實(shí)施方式】
[OOU]本發(fā)明的模壓成型用光學(xué)玻璃包括Sb2〇3和B203或P2〇5作為基本組分的組成特征， 具體玻璃組分包括：Sb2〇320mol % 到85mol % ; B2〇3〇mol % 到65mol % ;P2〇日Omol % 到60mol % (其中B2O3和P2O5共計(jì)lOmol %至化5mol % ) ;Κ2〇 Omol %至lj45mol % ;胞2〇 Omol % 至Ij30mol % ; 1120 0111〇1%至1]25111〇1%(其中1(20、化20和^20共計(jì)0111〇1%至1]45111〇1%);2110 0111〇1%至。 40mol%;Mg0 Omol% 到 25mol%;Ca0 Omol% 到 35mol%;S;r0 Omol% 到 27mol%;Ba0 0111〇1%質(zhì)|30111〇1%(其中2]10、]/1邑0、〔曰0、51'0和8曰0共計(jì)0111〇1%質(zhì)|48111〇1%);812030111〇1%質(zhì)| 8mol% ;佩2〇日Omol%到 12mol% ;Si〇2〇mol%到30mol%。
[0014] 具有上述組成的光學(xué)玻璃具有1.75甚至更高的折射率，400°C甚至更低的玻璃轉(zhuǎn) 變溫度。
[0015] 本發(fā)明光學(xué)玻璃中各組分限于上述組成的原因如下。
[0016] Sb2化是一種基礎(chǔ)組分并且是對(duì)于降低玻璃轉(zhuǎn)變溫度W及提高玻璃折射率極為重 要的組分。然而小于20mo 1 %的Sb2〇3將無(wú)法提供所需的折射率，而大于85mo 1 %的Sb2〇3則將 產(chǎn)生極為不穩(wěn)的玻璃。因此訊地3的含量為20mol %到85mol %，優(yōu)選20mol %到70mol % . [0017] B2O3和P2O5也是用于形成玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的基本組分。B2O3和P2O5具有增強(qiáng) 玻璃烙解特性和易于使其它原料組分玻璃化的作用。B203和P2化總含量小于lOmol %則形成 的玻璃不穩(wěn)定，B20洽量大于65mol%，P2〇洽量大于60mol%則無(wú)法提供所需的折射率。
[0018] Κ2〇為本發(fā)明的可選組分，其具有保持低玻璃轉(zhuǎn)變溫度的作用，并且能夠促進(jìn)其它 原料組分烙解。然而大于45mol%的Κ2〇難W提供所需的折射率，同時(shí)也使玻璃的化學(xué)穩(wěn)定 性變差。Κ2〇的含量?jī)?yōu)選為Omol %到35mol %。
[0019] 化2〇為本發(fā)明的可選組分，其具有保持低玻璃轉(zhuǎn)變溫度的作用，并且能夠促進(jìn)其 它原料組分烙解。然而大于30mol%的化2〇難W提供所需的折射率。Na2〇的含量?jī)?yōu)選為 〇111〇1%到2〇1]1〇1%。
[0020] Li2〇為本發(fā)明的可選組分，其具有保持低玻璃轉(zhuǎn)變溫度的作用，并且能夠促進(jìn)其 它原料組分烙解。然而大于25mol%的Li2〇難W提供所需的折射率。Li2〇的含量?jī)?yōu)選為 0mol%?jl8mol%。
[0021] 私0、化2〇、Li2〇總體含量大于45mol%時(shí)，玻璃折射率無(wú)法滿足要求且玻璃的化學(xué) 穩(wěn)定性變差。Κ2〇、化2〇、Li2〇總體含量?jī)?yōu)選5mol %至lj35mol %。
[0022] ZnO為本發(fā)明的可選組分，在該玻璃體系中具有提高玻璃化學(xué)穩(wěn)定性的作用，在保 證玻璃折射率的同時(shí)可促進(jìn)玻璃形成。然而大于40mol%的化0則將產(chǎn)生易析晶的玻璃。ZnO 含量?jī)?yōu)選Omol %到28mol %。
[0023] MgO為本發(fā)明的可選組分，在該玻璃體系中具有提高玻璃化學(xué)穩(wěn)定性的作用，在保 證玻璃折射率的同時(shí)可促進(jìn)玻璃形成。然而大于25mol %的MgO則將產(chǎn)生易析晶的玻璃。MgO 含量?jī)?yōu)選Omo 1 %到16mo 1 %。
[0024] 化0為本發(fā)明的可選組分，在該玻璃體系中具有提高玻璃化學(xué)穩(wěn)定性的作用，在保 證玻璃折射率的同時(shí)可促進(jìn)玻璃形成。然而大于35mol%的化0則將產(chǎn)生易析晶的玻璃。CaO 含量?jī)?yōu)選Omol %到22mol %。
[0025] SrO為本發(fā)明的可選組分，在該玻璃體系中具有提高玻璃化學(xué)穩(wěn)定性的作用，在保 證玻璃折射率的同時(shí)可促進(jìn)玻璃形成。然而大于27mol %的SrO則將產(chǎn)生易析晶的玻璃。SrO 含量?jī)?yōu)選Omo 1 %到16mo 1 %。
[0026] BaO為本發(fā)明的可選組分，在該玻璃體系中具有提高玻璃化學(xué)穩(wěn)定性的作用，在保 證玻璃折射率的同時(shí)可促進(jìn)玻璃形成。然而大于30mol %的BaO則將產(chǎn)生易析晶的玻璃。BaO 含量?jī)?yōu)選Omol %到23mol %。
[0027] ZnO、Mg0、CaO、SrO、BaO 總體含量大于 48mo 1 % 時(shí)，玻璃易析晶。ZnO、Mg0、CaO、SrO、 BaO總體含量?jī)?yōu)選Omol %到48mol %。
[0028] Bi2化為本發(fā)明的可選組分，具有提高玻璃折射率和化學(xué)穩(wěn)定性W及保證低玻璃轉(zhuǎn) 變溫度的作用。然而大于8mol %的Bi2〇3則將降低玻璃透過(guò)率。Bi2〇3優(yōu)選Omol %到4mol %
[0029] 抓2〇5為本發(fā)明的可選組分，具有提高玻璃折射率和化學(xué)穩(wěn)定性的作用。然而大于 12mol%的帥2〇5將難W提供所需的玻璃轉(zhuǎn)變溫度，同時(shí)也會(huì)使制造成本增加。師2〇5優(yōu)選 0mol%?J10mol%。
[0030] Si化為本發(fā)明的優(yōu)選組分，是一種玻璃網(wǎng)絡(luò)形成體，具有提高玻璃化學(xué)穩(wěn)定性的 作用。然而大約30mo 1 %的Si〇2將難W提供所需的玻璃轉(zhuǎn)變溫度。Si〇2優(yōu)選Omo 1 %到 lOmol%。
[0031] 除上述組分外，還可W加入AI2O3提高化學(xué)穩(wěn)定性，加入La2〇3或者Y2化提高玻璃折 射率。另外，只要滿足本發(fā)明的目的，還可W并入化2〇5、Ti化、Ga2化、Sn〇2或其類似物W控制 折射率、改善玻璃的穩(wěn)定性。然而優(yōu)選不加入運(yùn)些組分W便獲得更符合上述目的的優(yōu)質(zhì)玻 璃。
[00創(chuàng)實(shí)施例
[0033] 下文將參考實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的光學(xué)玻璃進(jìn)行詳細(xì)描述，但本發(fā)明不限于運(yùn)些實(shí)施 例。
[0034] 實(shí)施例1到12的光學(xué)玻璃的組成如下表1中組成欄所示，實(shí)施例玻璃通過(guò)W下步驟 制備：
[0035] 稱量各原材料化合物從而使各實(shí)施例都具有下表1中組成欄所示的組分組成比 例;充分混合所述原材料化合物；
[0036] 將其投入相蝸中使其通過(guò)電爐加熱在650°C到900°C下烙解;待烙解完全后將電爐 加熱至800°C到1050°C使玻璃液澄清，；澄清完成后降溫至650°C到900°C并攬拌；
[0037] 將攬拌后的玻璃液誘注于在適當(dāng)溫度下預(yù)熱的金屬模具中；待凝固后放入退火爐 中退火。
[0038] 所獲得的實(shí)施例1到12的光學(xué)玻璃都是按照有關(guān)折射率及玻璃轉(zhuǎn)變溫度的已知方 法測(cè)量。結(jié)果和各光學(xué)玻璃的組成都展示于表1中。表中組成的單位為mol%。
[0039] 表1表明，實(shí)施例中所示的本發(fā)明的各種光學(xué)玻璃具有大于1.75的折射率，小于 400°C的玻璃轉(zhuǎn)變溫度。
[0040] 表 1
[0041]


【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種環(huán)境友好的高折射率模壓成型用光學(xué)玻璃，其特征在于該玻璃的摩爾百分比組 成如下： 成分 mol% Sb2〇3 20~8.5 B2〇3 0-65, P2O5 Q -60, 且 B.2〇3+Pg.〇5. 1.0 ~65; K2〇 0 ~45, Na20 (卜 30, Li20 0~25 I j. K20+Na20+Li20 0~45; ZnD 0~40, MgO (卜 25, CaO 0 ~35， SrO 0 ~27, BaO 0-30, ! I. ZnO+MgO+CaO+SrO+BaO 0~48: Bb〇3 0 ~8; Nb2〇5 0~12; SiO： 0 ~3(K
【專利摘要】一種環(huán)境友好的高折射率模壓成型用光學(xué)玻璃，該玻璃摩爾百分比組分包括：Sb2O3 20～85；B2O3 0～65；P2O5 0～60mol％(其中B2O3 和P2O5共計(jì)10～6)；K2O0～45；Na2O 0～30；Li2O 0～25(其中K2O、Na2O和Li2O共計(jì)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共計(jì)0～48)；Bi2O3 0～8；Nb2O5 0～12；SiO2 0～30。該玻璃的折射率≧1.75，玻璃轉(zhuǎn)變溫度≦400℃，配方中不含有As、Pb等對(duì)環(huán)境有害的成分。
【IPC分類】C03C3/062, C03C3/14, C03C3/19, C03C4/00, C03C3/064, C03C3/16
【公開(kāi)號(hào)】CN105712625
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610085053
【發(fā)明人】王欣, 胡麗麗, 康帥
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所