[其他]高折射率玻璃

说明书

本发明是关于折射率大于2.1，无铅玻璃的化学组成。它特别适宜于制造作为定向反光材料的高折射玻璃微珠。这些微珠可用于制造高亮度交通标志、标识和高亮度反光薄膜。

在以往的发明中，通常采用氧化铅和二氧化钛作为玻璃的主要成分来制造折射率大于2.1的高折射玻璃微珠，如英国专利GB-1130284，美国专利USP-3293051等所介绍的。其缺点是在玻璃熔制和成珠过程中由于料中含铅组分的挥发和飞散，会引起大气中铅的污染和操作工人的铅中毒;玻璃中高铅含量也容易损坏铂坩埚;此外，这类玻璃微珠容易与大气中含硫气体反应，使微珠的透光率下降。在美国专利USP-3419403中介绍了在二氧化钛-氧化钡系统中引入三氧化二铋，三氧化二锑等制造折射率为1.8-2.5的玻璃微珠。但该发明采用的玻璃组成中氧化钡的含量较高，玻璃中二氧化钛与氧化钡的摩尔含量比为0.9-2.2，部分折射率较低的氧化钡的大量存在不利于提高玻璃的折射率，为提高折射率不得不在玻璃中引入大量的三氧化二锑和三氧化二铋，但大量三氧化二锑和三氧化二铋的存在容易对铂坩埚产生有害的影响，此外这些玻璃的抗失透性能仍然较差。

本发明的目的是寻找适宜于制造折射率大于2.1的高折射玻璃的组成。这些玻璃可在铂坩埚内用通常的工艺熔剂，并具有较好的抗失透性能。

考虑到含铅玻璃的上述缺点，我们选用二氧化钛和氧化钡为玻璃的主要组分。在这个系统中，二氧化钛的部分折射率较高，并随二氧化钛与氧化钡的摩尔含量比的增加而增大，其值为2.2-2.48，氧化钡的部分折射率较低，为1.87。要获得折射率大于2.1的玻璃，应使二氧化钛与氧化钡的摩尔含量比尽可能高。但简单的二元组成很难形成玻璃。在这类组成中引入二氧化硅和三氧化二硼等玻璃形成氧化物会明显改善其玻璃形成能力，但包括二氧化硅、三氧化二硼在内的大多数玻璃形成氧化物的部分折射率都很低，为此应尽可能降低玻璃中这类低折射组分的含量。三氧化二铋和三氧化二锑能促进玻璃的形成，并能明显提高玻璃的折射率，但大量三氧化二锑和三氧化二铋的存在容易对铂坩埚产生有害的影响，这二种组分在玻璃中的含量也应予以控制。玻璃中还掺有部分折射率高的氧化镧等稀土氧化物、氧化铌或二氧化锆以提高钡钛酸盐玻璃的抗失透性能，降低玻璃的着色，它们在高温下也不会对铂坩埚产生有害的影响。

本发明的玻璃是以二氧化钛和氧化钡为主要组成，玻璃中二氧化钛与氧化钡的摩尔含量比为2.3至5，其玻璃组成的摩尔含量为：

组分    摩尔百分数

TiO₂50-70

BaO    12-30

B₂O₃+SiO₂2-10

Bi₂O₃0-10

Sb₂O₃0-5

La₂O₃+ZrO₂+Nb₂O₅2-20

其中：

La₂O₃0-10

ZrO₂0-15

Nb₂O₆0-8

当组成中二氧化钛与氧化钡的摩尔含量比为2.5至4，并符合下列组成范围的玻璃可获得更满意的结果。

组分    摩尔百分数

TiO₂55-65

BaO    15-25

B₂O₃+SiO₂2-7

Bi₂O₃2-10

Sb₂O₃0-3

La₂O₃+ZrO₂+Nb₂O₅3-15

其中：

La₂O₃1-5

ZrO₂2-10

Nb₂O₃0-5