[发明专利]光致变色玻璃

说明书

本发明涉及透明光致变色玻璃的制备，该玻璃在其原初状态(褪色状态)是清彻、基本无色的，当受到光化辐射(通过为紫外光)照射时其变暗特性很好，并且从暗向清彻状态的转变很快。该种玻璃适用于制造眼科透镜，其特征为折射率在1.585-1.610之间。还存在使这些玻璃在其变暗状态呈棕色的可能性。

如美国专利No.3,208,860(Armistead)所述，光致变色玻璃发明于大约30年前。因为光致变色玻璃主要用于制造眼科透镜，对它进行了广泛的研究和开发工作，以使设计出的玻璃组合物不仅能快速变暗和褪色，而且具有普通透镜工业标准的折射率1.523。

然而，过去数年中，大量研究致力于开发高折射率的光致变色玻璃。使用高折射率玻璃带来的极显著的好处，是在保持同样的透镜校正力情况下有可能降低透镜厚度。

现已开发几种类型的玻璃组合物，摘要如下：

美国专利No.3,703,388(Araujo)描述含卤化银的硼酸镧组合物的使用；

美国专利No.3,999,996(Faulstich等)则述及在含卤化银的铝硼硅酸盐基本组合物中使用高浓度氧化铅的情况。

由于各种原因，最初的研究努力所得的玻璃不能满足全部的商业期望。较近的研究集中于使用TiO₂、Nb₂O₅和ZrO₂组中的两种或几种氧化物，同时添加碱土金属氧化物，以便提高折射率。加入TiO₂可以迅速提高折射率，而不象BaO、Nb₂O₅和ZrO₂那样同时较大地增加玻璃密度，所形成的透镜重量就较轻。折射率约为1.6的销售得最广的光致变色眼科透镜，其组成中含＞2％TiO₂，在变暗状态呈棕色。不幸的是，这些玻璃中TiO₂的存在使玻璃在原初/褪色状态带一点黄色，而此时它本应是基本无色的。换言之，目前折射率接近1.6、受光化辐射照射时变暗呈棕色的市售眼科玻璃，在其原初/褪色状态时并不象折光率为1.523、受光化辐射照射时变暗呈棕色的市售眼科玻璃那样是无色的。

例如，美国专利5,023,209、4,891,336、5,104,831、4,486,541的玻璃含有为量不少的TiO₂，而美国专利4,980,318的玻璃组成不同，它可含TiO₂，如同美国专利4,486,541、4,686,196和欧洲专利No.63,790一样，而且它们可以含有或必须含有TiO₂以及其他组分，如PbO。

因而，本发明的一个目的是提供折射率接近1.6的透明光致变色玻璃，它在受到光化辐射照射时变暗呈所需颜色，并且可褪色至基本无色状态(至少与折射率为1.523的光致变色玻璃在性能上相当)，同时具有相同的或更好的光致变色性能。

另一个目的是提供上述类型的玻璃，它们在变暗状态时显示棕色，原初/褪色时的色泽须弱于折射率1.523的玻璃。    

主要有如下组成(以氧化物的重量百分数表示)的基本组合物的玻璃可达到上述目的：

SiO₂    42-52    Li₂O    1.5-3.5   CaO     0-5

B₂O₃   12.5-18  Na₂O    0-3       SrO     0-9

Al₂O₃  0-3      K₂O     2-9       BaO     0-9

ZrO₂    6-14     MgO      0-5       Nb₂O₃ 6-16

TiO₂    0-＜2并有如下附加条件：

Li₂O+Na₂O+K₂O(X₂O)    7-12

MgO+CaO+SrO+BaO(XO)        2-12

X₂O+XO                  12-20