環境友好的高折射率模壓成型用光學玻璃的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及光學玻璃，特別是一種環境友好的高折射率模壓成型用光學玻璃。 技術背景
[0002] 隨著近年來數字光學裝置的廣泛深入發展，需要光學透鏡具有較高性能且減小尺 寸。為了滿足運一需要，通過使用模壓成型方法制造的非球面透鏡進行光學設計顯得至關 重要。為適應玻璃模壓成型技術的發展，避免成型溫度過高時玻璃與模具發生反應而縮短 模具的使用壽命，且適應環境保護的要求，不使用含有Pb、As等氧化物，要求開發出轉變溫 度Tg低、折射率高的環保型光學玻璃材料。
[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化系光學玻璃，如中國專利CN 101759359 B公開了一種折射率為1.82 到1.9的B2〇3-La2〇3光學玻璃，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 變溫度。
[0005] 2、Bi2〇3-B2化系光學玻璃，如中國專利CN 102459106 A公開了一種折射率大于 1.925的模壓成型用光學玻璃，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 透過率低。
[0006] 3、Te化系列光學玻璃，如中國專利CN 101428970 B公開了一種Te化-La2化光學玻 璃，該玻璃中含有大量Te化，制造成本高。
[0007] 4、硫系玻璃，如中國發明專利申請CN 103864297 A公布了一種折射率為2.4~ 2.48的硫系光學玻璃，該玻璃中的GeS等化合物為有毒物質，對環境有較大污染。
【發明內容】
[0008] 本發明的目的在于提供一種環境友好的高折射率模壓成型用光學玻璃，該玻璃具 有折射率高、玻璃轉變溫度低、制造成本低的特點。配方中不含有As、Pb等對環境有害的成 分。
[0009] 為了達成上述目的，本發明的技術解決方案如下：
[0010] -種環境友好的高折射率模壓成型用光學玻璃，其特點在于該玻璃的摩爾百分比 組成如下：
[0011]
[0012]本發明環境友好的高折射率模壓成型用光學玻璃具有大于1.75的折射率、40(TC 或者更低的玻璃轉變溫度。配方中不含有As、Pb等對環境有害的成分。
【具體實施方式】
[OOU]本發明的模壓成型用光學玻璃包括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|30111〇1%(其中2]10、]/1邑0、〔曰0、51'0和8曰0共計0111〇1%質|48111〇1%);812030111〇1%質| 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玻璃具有1.75甚至更高的折射率，400°C甚至更低的玻璃轉 變溫度。
[0015] 本發明光學玻璃中各組分限于上述組成的原因如下。
[0016] Sb2化是一種基礎組分并且是對于降低玻璃轉變溫度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將無法提供所需的折射率，而大于85mo 1 %的Sb2〇3則將 產生極為不穩的玻璃。因此訊地3的含量為20mol %到85mol %，優選20mol %到70mol % . [0017] B2O3和P2O5也是用于形成玻璃網絡結構的本發明的基本組分。B2O3和P2O5具有增強 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 的玻璃不穩定，B20洽量大于65mol%，P2〇洽量大于60mol%則無法提供所需的折射率。
[0018] Κ2〇為本發明的可選組分，其具有保持低玻璃轉變溫度的作用，并且能夠促進其它 原料組分烙解。然而大于45mol%的Κ2〇難W提供所需的折射率，同時也使玻璃的化學穩定 性變差。Κ2〇的含量優選為Omol %到35mol %。
[0019] 化2〇為本發明的可選組分，其具有保持低玻璃轉變溫度的作用，并且能夠促進其 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。Na2〇的含量優選為 〇111〇1%到2〇1]1〇1%。
[0020] Li2〇為本發明的可選組分，其具有保持低玻璃轉變溫度的作用，并且能夠促進其 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。Li2〇的含量優選為 0mol%?jl8mol%。
[0021] 私0、化2〇、Li2〇總體含量大于45mol%時，玻璃折射率無法滿足要求且玻璃的化學 穩定性變差。Κ2〇、化2〇、Li2〇總體含量優選5mol %至lj35mol %。
[0022] ZnO為本發明的可選組分，在該玻璃體系中具有提高玻璃化學穩定性的作用，在保 證玻璃折射率的同時可促進玻璃形成。然而大于40mol%的化0則將產生易析晶的玻璃。ZnO 含量優選Omol %到28mol %。
[0023] MgO為本發明的可選組分，在該玻璃體系中具有提高玻璃化學穩定性的作用，在保 證玻璃折射率的同時可促進玻璃形成。然而大于25mol %的MgO則將產生易析晶的玻璃。MgO 含量優選Omo 1 %到16mo 1 %。
[0024] 化0為本發明的可選組分，在該玻璃體系中具有提高玻璃化學穩定性的作用，在保 證玻璃折射率的同時可促進玻璃形成。然而大于35mol%的化0則將產生易析晶的玻璃。CaO 含量優選Omol %到22mol %。
[0025] SrO為本發明的可選組分，在該玻璃體系中具有提高玻璃化學穩定性的作用，在保 證玻璃折射率的同時可促進玻璃形成。然而大于27mol %的SrO則將產生易析晶的玻璃。SrO 含量優選Omo 1 %到16mo 1 %。
[0026] BaO為本發明的可選組分，在該玻璃體系中具有提高玻璃化學穩定性的作用，在保 證玻璃折射率的同時可促進玻璃形成。然而大于30mol %的BaO則將產生易析晶的玻璃。BaO 含量優選Omol %到23mol %。
[0027] ZnO、Mg0、CaO、SrO、BaO 總體含量大于 48mo 1 % 時，玻璃易析晶。ZnO、Mg0、CaO、SrO、 BaO總體含量優選Omol %到48mol %。
[0028] Bi2化為本發明的可選組分，具有提高玻璃折射率和化學穩定性W及保證低玻璃轉 變溫度的作用。然而大于8mol %的Bi2〇3則將降低玻璃透過率。Bi2〇3優選Omol %到4mol %
[0029] 抓2〇5為本發明的可選組分，具有提高玻璃折射率和化學穩定性的作用。然而大于 12mol%的帥2〇5將難W提供所需的玻璃轉變溫度，同時也會使制造成本增加。師2〇5優選 0mol%?J10mol%。
[0030] Si化為本發明的優選組分，是一種玻璃網絡形成體，具有提高玻璃化學穩定性的 作用。然而大約30mo 1 %的Si〇2將難W提供所需的玻璃轉變溫度。Si〇2優選Omo 1 %到 lOmol%。
[0031] 除上述組分外，還可W加入AI2O3提高化學穩定性，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、改善玻璃的穩定性。然而優選不加入運些組分W便獲得更符合上述目的的優質玻 璃。
[00創實施例
[0033] 下文將參考實施例對本發明的光學玻璃進行詳細描述，但本發明不限于運些實施 例。
[0034] 實施例1到12的光學玻璃的組成如下表1中組成欄所示，實施例玻璃通過W下步驟 制備：
[0035] 稱量各原材料化合物從而使各實施例都具有下表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溫度下預熱的金屬模具中；待凝固后放入退火爐 中退火。
[0038] 所獲得的實施例1到12的光學玻璃都是按照有關折射率及玻璃轉變溫度的已知方 法測量。結果和各光學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，實施例中所示的本發明的各種光學玻璃具有大于1.75的折射率，小于 400°C的玻璃轉變溫度。
[0040] 表 1
[0041]
【主權項】
1. 一種環境友好的高折射率模壓成型用光學玻璃，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】一種環境友好的高折射率模壓成型用光學玻璃，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10～6)；K2O0～45；Na2O 0～30；Li2O 0～25(其中K2O、Na2O和Li2O共計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0～48)；Bi2O3 0～8；Nb2O5 0～12；SiO2 0～30。該玻璃的折射率≧1.75，玻璃轉變溫度≦400℃，配方中不含有As、Pb等對環境有害的成分。
【IPC分類】C03C3/062, C03C3/14, C03C3/19, C03C4/00, C03C3/064, C03C3/16
【公開號】CN105712625
【申請號】CN201610085053
【發明人】王欣, 胡麗麗, 康帥
【申請人】中國科學院上海光學精密機械研究所