[发明专利]一种紫外线波段高透过率多组分硅酸盐玻璃及其制备方法

说明书

本发明涉及一种紫外波段高透过率的多组分硅酸盐玻璃与其制备方法。一种紫外波段高透过率的多组分硅酸盐玻璃，包括以下重量百分比的原料，SiO₂:65‑75%，B₂O₃:2‑10%，BaO 3‑10%，Al₂O₃:1‑5%，Na₂O:2‑15%，K₂O:2‑15%，Li₂O:0‑5%，NaCl:0.2‑1%；多组分硅酸盐玻璃中杂质铁、钛、铈、锰、铬元素总含量小于100ppm。制备方法，包括以下步骤：1）称取原料，额外加入10‑1000 ppm外掺重量的亚硫酸钠或硫化钠还原剂，搅拌混匀；2）所得混合料在1400‑1600摄氏度条件下融化，并在过程中保持还原气氛；3）所得玻璃制品保温，退火后降至室温。多组分硅酸盐玻璃化学稳定性好，环境友好，具有195纳米波长以下透过率为零、UVA，UVB和UVC波段高透过率、软化点温度在600‑750摄氏度之间易加工等特征，可用于无臭氧紫外消毒和紫外探测等方面。

技术领域

本发明属于玻璃制备领域，涉及多组分硅酸盐玻璃领域，具体涉及一种紫外线波段高透过率的硅酸盐玻璃及其制备方法。

背景技术

紫外线是波长比可见光更短的光辐射，其中200到400纳米波长范围的紫外线通常分为UVA（315-400纳米）、UVB（280-315纳米）和UVC（200-280纳米）。由于紫外线比可见光更具穿透能力，所以紫外线常被用于进行透视或鉴定的工作。特别是UVC波段的紫外线具有杀菌消毒作用，在医疗卫生、食品安全、公共卫生等领域有着重要应用。

石英玻璃是最常见的紫外透过材料之一，但是石英玻璃至少存在以下三方面问题：制备条件苛刻，软化点温度过高，超过一千五百摄氏度，不适合批量生产加工；石英玻璃膨胀系数低，和封装支撑材料的机械性能不匹配；石英玻璃160-195纳米之间透光，深紫外辐射引起氧气电离臭氧有致癌风险。而氟化物和磷酸盐玻璃作为紫外透过材料，化学稳定性较差，易受潮且机械强度较低。欧洲国家紫外消毒灯具出于环境考虑，已经摒弃石英玻璃，采用硅酸盐玻璃。现有作为紫外高透的高硼硅玻璃，原料要求苛刻，如CN110255898A要求各玻璃原料不含有过渡金属氧化物Fe₂O₃、TiO₂等杂质，或杂质含量小1ppm，原料成本过高；30-300摄氏度的平均热膨胀系数50×10^-7/℃左右，185纳米处透过率大于50%，尚不能满足无臭氧环境友好紫外消毒灯的应用需求。

发明内容

为了克服现有石英玻璃、氟化物玻璃、磷酸盐紫外高透玻璃等存在的缺陷，本发明的目的是提供一种紫外波段高透过率的多组分硅酸盐玻璃及其制备方法。本发明通过一种新的组分设计和制备工艺，实现化学稳定性好，环境友好和机械强度高的紫外高透玻璃，具有195纳米波长以下透过率为零、UVA，UVB和UVC波段具有高透过率、软化点温度在600-750摄氏度之间易加工，30-300摄氏度平均线性膨胀系数80-100×10^-7/℃等特征。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种紫外波段高透过率的多组分硅酸盐玻璃，包括以下重量百分比的原料，SiO₂: 65-75%，B₂O₃: 2-10%，BaO 3-10%，Al₂O₃: 1-5%，Na₂O: 2-15%，K₂O: 2-15%，Li₂O: 0-5%，NaCl:0.2-1%；所述的多组分硅酸盐玻璃中杂质铁、钛、铈、锰、铬元素总含量小于100ppm。