光学玻璃及其制备方法
【专利摘要】本发明提供一种光学玻璃及其制备方法，所述光学玻璃包含以化合物计的以下组分：SiO2：30?45％；B2O3：0?15％；Nb2O5：25?35％；ZnO：5?20％；Li2O：0?10％；Na2O：1?15％；Sb2O3：0?0.1％；其中，∑SiO2+B2O3：30?50％；∑Li2O+Na2O：5?20％；上述百分比均为重量百分比；所述光学玻璃不含有TiO2、ZrO2、BaO、GeO2、TeO2、Ta2O5、Yb2O3、Th、Pb、As、Cd、Hg。所述光学玻璃的折射率在1.66?1.73、阿贝数在30?36范围内，密度低于3.30g/cm3，玻璃化转变温度为470℃以下，玻璃屈服温度在530℃以下，析晶温度低于950℃，并在330nm或更短的波长下透过率可达5％以上；390nm或更短的波长下透过率可达80％以上，耐水性、耐酸性均为1级，并且100cm3的玻璃中的异物数小于1。
【专利说明】
光学玻璃及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明提供一种光学玻璃及其制备方法，属于光学玻璃技术领域。
【背景技术】
[0002] 光学玻璃是用于制造光学仪器或机械系统中的透镜、棱镜、反射镜和窗口等的玻 璃材料。光学玻璃透光性能好、折光率高，被广泛应用于制造眼镜片、照相机、望远镜、显微 镜和透镜等光学仪器。随着科技的进步，数码产品更新换代，对光学玻璃的需求量也越来越 大，并且对光学玻璃的性能也提出了更高的要求。
[0003] 专利申请〔化010034174公开了一种折射率在1.74-1.83，阿贝数为32-47的光学玻 璃，其组成中含有5-20重量％的11化。由于含有Ti化，导致在360nmW下波段的透过率低。
[0004] 专利申请CN1772671A公开了 一种折射率在1.65-1.74，阿贝数为36-45的光学玻 璃。其组分中含有5-26重量％的8曰0。8曰0的含量高，在玻璃原料的烙解过程中，对烙炼装置 的侵蚀增强，难于烙炼出高质量的玻璃，同时影响玻璃的密度。
[0005] 专利申请CN1903761A公开了一种折射率在1.73-1.83,阿贝数在32-36范围内的光 学玻璃，其组成中含有6-14重量％的^化。由于含有Ti化，导致在360nmW下波段的透过率 低。
[0006] 专利申请〔化049447684公开了折射率在1.70-1.75，阿贝数在25-35范围内的光学 玻璃，其组成中含有20-40重量％的11化。由于含有Ti化，导致在360nmW下波段的透过率低。
[0007] 专利申请CN104876440A公开了 一种折射率在1.66-1.73，阿贝数在30-36范围内的 光学玻璃，其中含有3-10%的Zr〇2。由于Zr化的烙点高，影响玻璃的烙融性能。
【发明内容】
[000引发明要解决的问题
[0009] 本发明的目的是提供一种光学玻璃及其制备方法。所述光学玻璃的折射率在 1.66-1.73范围内、阿贝数在30-36范围内，密度低于3.30g/cm3，玻璃化转变溫度为470°C W 下，玻璃屈服溫度在530°CW下，析晶溫度低于950°C，且不含有引起光致变色效应的Ti化， 不含有对烙炼装置侵蚀性强且影响玻璃密度的BaO,不含有影响玻璃烙融效果的Zr化，且不 含化、口6、43、〔(1、化^及66〇2、了6〇2、化2〇5和化2〇3。并在330皿或更短的波长下透过率可达5% W上；390nm或更短的波长下透过率可达80% W上。耐水性、耐酸性均为1级，并且100cm3的 玻璃中的异物数小于1。
[0010] 用于解决问题的方案
[0011] 本发明提供一种光学玻璃，其包含W化合物计的W下组分：
[0012] Si〇2:30-45 %;
[OOU] B203:0-15%;
[0014] 佩2〇5:25-35 %;
[0015] 化0:5-20 %;
[0016] Li2〇：〇-10%；
[0017] Na2〇：l-15%；
[001 引 Sb203:0-0.l%;
[0019] 其中，ESi〇2+B2〇3:30-50% ; ELi2〇+Na2〇:5-20% ;
[0020] 上述百分比均为重量百分比；
[0021] 所述光学玻璃不含有化、？6、43、〔(1、化、11〇2、2'〇2、8曰0、66〇2、了6〇2、了曰2〇5和/或 孔 2〇3。
[0022] 根据本发明所述的光学玻璃，其中，所述Si化的含量为30-40%，优选30-38%，更 优选33-36 %。
[0023] 根据本发明的光学玻璃，其中，所述B2化的含量为0-10%，优选为0-8%，更优选0- 5%。
[0024] 根据本发明的光学玻璃，其中，所述师2〇5的含量为28-35%，优选29-34%，更优选 30-32%。
[0025] 根据本发明的光学玻璃，其中，所述ZnO的含量为8-20%，优选12-18%，更优选13- 16%。
[0026] 根据本发明的光学玻璃，其中，所述Li2〇的含量为0-8%，优选0-6%，更优选0- 5%。
[0027] 根据本发明的光学玻璃，其中，所述化2〇的含量为2-10%，优选为3-8%，更优选4- 6%。
[00%]根据本发明的光学玻璃，其中，所述Σ Si化+B203的含量为30-45 %，优选为30- 42%。
[0029] 根据本发明的光学玻璃，其中，所述Σ Li2〇+化2〇的含量为6-17%，优选7-15%，更 优选9-14%，特别优选10-13%。
[0030] 本发明还提供一种根据本发明的光学玻璃的制备方法，包括:将各组分按照比例 称量、混合均匀后进行烙炼，然后诱注或漏注在成型模具中成型，或者直接压制成型。
[0031] 发明的效果
[0032] 本发明的光学玻璃，组分中不含有引起光致变色效应的Ti化，提高了玻璃的透过 率，特别是330nmW下波段的透过率，有利于玻璃镜头的胶合;不含有对烙炼装置侵蚀性强 的BaO,减轻了玻璃生产过程中对烙炼装置的侵蚀，降低了光学玻璃的生产成本;不含有影 响玻璃烙融效果的Zr化，可降低玻璃的烙制溫度，降低对烙炼装置的侵蚀和光学玻璃的生 产成本。
[0033] 本发明的光学玻璃具有较低的玻璃化转变溫度和屈服溫度，能够降低玻璃二次压 型和精密模压时的溫度，从而减少玻璃二次压型和精密模压的能量量损耗，能够延长模具 的使用寿命适合于批量生产，主要用于数码产品、摄像机、液晶投影、光通信的透镜等光学 透镜中。
【具体实施方式】
[0034] 本发明提供一种光学玻璃，其包含W化合物计的W下组分：
[0035] Si〇2:30-45 %;
[0036] B203：0-15% ；
[0037] 佩2〇5:25-35%;
[0038] 化〇:5-20%;
[0039] Li2〇：〇-10%；
[0040] Na2〇：l-15%；
[0041 ] Sb2〇3:〇-〇.l%;
[0042] 其中，ESi〇2+B2〇3:30-50% ; ELi2〇+Na2〇:5-20% ;
[0043] 上述百分比均为重量百分比；
[0044] 所述光学玻璃不含有1'1〇2、2'〇2、8曰0、化、？6、43、〔(1、化少、66〇2、了6〇2、了曰2〇5和/或 孔 2〇3。
[0045] 原料引入方式采用能够引入其相应含量的化合物的多种形式，例如化2〇可W采用 碳酸盐、硝酸盐、硫酸盐的形式引入。如下所述中，各组分的含量是W重量百分比来表示的。
[0046] Si化是形成玻璃的必须成分，其主要是提高玻璃的耐失透性和化学稳定性。为了 达到上述效果，如果Si化的含量过低，会降低玻璃中的桥氧含量，并且玻璃的析晶溫度高于 1000°C;Si〇2的含量过高，难W获得所要求的光学常数，同时会降低师2〇5在玻璃中的烙融 性。因此，Si〇2的含量控制在30-45%的范围内，优选Si化的含量控制在30-40%的范围内，更 优选在30-38%的范围内，特别优选Si化在33-36%的范围内。
[0047] B203是玻璃的助烙剂的有用成分，如果B203的含量过高，光学玻璃的析晶溫度将高 于130(TC，且光学玻璃的化学稳定性不好，不能实现批量生产；因此，B203的含量控制在Ο? ι 5 % 的 范围内 ，优选 0-10 % 的 范围内 ，更优选为 0-8 % 的 范围内 ，特别优选 0-5 % 的范 围内。 [004引 ΣSi化+B203对光学玻璃的析晶性能有很大的影响。当ΣSi化+B203低于30%时，得 到的光学玻璃的析晶上限溫度超过1300°C;当ESi化+Β203高于50%时，光学玻璃的烙融性 和稳定性变差，且光学性能不在本发明的范围内。Si02与Β2化的含量之和优选在35~48%的 范围内，更优选在40~45 %的范围内。
[00例抓205是形成玻璃的必须成分，能够提高玻璃的折射率。在本发明中，师205的含量 过低时，难W获得所要求的光学性能，Nb2化的含量过高时，玻璃的析晶性能会变差。因此， 抓205的含量控制在25-35%的范围内，优选28-35%范围内，更优选29-34%的范围内，特别 优选30-32 %的范围内。
[0050] ZnO是形成玻璃的必须成分，能够改善玻璃的析晶性能并具有助烙的作用。ZnO的 含量过低，无法改善玻璃的析晶性能;ZnO的含量过高，难W获得所要求的光学常数，而且会 增大烙炼过程中对烙炼装置的侵蚀，烙炼得到的玻璃质量较差。因此，ZnO的含量控制在5- 20%范围内，优选8-20%范围内，更优选12-18%范围内，特别地，在13-16%的范围内时，玻 璃的稳定性能最佳。
[0051 ] Li2〇具有助烙的作用，并且能够增加玻璃的高溫烙融性，降低玻璃化转变溫度。如 果Li2〇的含量过高，玻璃的化学稳定性和可加工性变差，同时玻璃的析晶性能变差。因此， 所述Li2〇的含量控制在0-10%范围内，优选0-8%范围内，更优选0-6%范围内，特别优选0- 5%范围内。
[0052]化2〇也具有助烙的作用，能有效地降低烙化溫度，并降低玻璃化转变溫度。如果 化2〇的含量过高，会使光学玻璃的析晶性能变差，并难W难W获得具有所要求的光学常数 的光学玻璃。因此，Na2〇的含量控制在1-15%范围内，优选2-10%范围内，更优选3-8%范围 内，特别优选4-6%范围内，尤其是Na2〇的含量在5.5%时，光学玻璃的析晶溫度为850°C。
[0053] Li2〇和化2〇同属于碱金属氧化物，ELi2〇+化2〇的含量过低，不能达到助烙的作用。 同时其在玻璃结构中用于断裂桥氧键，形成长程无序的玻璃结构，Σ Li2〇+Na2〇的含量过高， 则不能形成玻璃。ΣLi2〇+Na2〇的含量控制在5-20%范围内，优选6-17%范围内，更优选Τ? ι 5 % 的范围 ，特别优选控制在 9-14% 范围内，尤其是控制在 10-13% 范围内时， 组分中 70% 的Σ Si〇2+Nb2〇5能够被烙融。
[0054] Sb2化作为除泡剂任意添加，但Sb2〇3的含量过高，玻璃的着色度将增大，透过性能 变差。因此，Sb2化的含量控制在0-0.1 %范围内。
[0055] 为保证本发明所述光学玻璃的透过率，本发明提供的光学玻璃同时，也不含有化、 0(1、化、43、化等对环境和人体有危害元素的化合物及氣化物。也可^不含有1'1、〇3、日6、56等 元素，不含有对烙炼装置侵蚀性强且影响玻璃密度的BaO,不含有影响玻璃烙融性能的Zr化 的光学玻璃，不含有引起光致变色效应的Ti化，也不含有在近红外波段有吸收峰并降低玻 璃透过率的化2〇3,不含有价格昂贵的Ge〇2、Te化和Ta2〇5。另外，当不需要对本发明的光学玻 璃进行着色时，本发明的光学玻璃还可W不含有其它可W着色的元素，例如:V、Mo、Cr、Mn、 Fe、Co、化、Qi、Ag 等。
[0056] 本发明还提供一种根据本发明的光学玻璃的制备方法，包括:将各组分按照比例 称量、混合均匀后进行烙炼，烙炼溫度为1150-130(TC，然后诱注或漏注在成型模具中成型， 或者直接压制成型。
[0057] 本发明还提供一种根据本发明的光学玻璃在光学透镜中的应用。例如本发明的光 学玻璃可W应用在数码产品、摄像机、液晶投影、望远镜、显微镜W及光通信的透镜等光学 透镜中。
[005引实施例
[0059] 下面通过实施例对本发明进行更具体的说明，但本发明并不受限于运些实施例。
[0060] 将表1和表2中实施例1-12的各组分按比例称量、混合均匀后制成配合料，并将制 成的配合料投入销相蜗中，并按照表1和表帥的烙炼溫度，经过1小时烙炼、3小时揽拌均匀 后，然后诱注至成型模具中成型，冷却后即可制得本发明的光学玻璃。
[0061] 将对比例1-5按各组分对应的原料分别按规定的比例称取，采用与实施例1-12相 同的制备方法进行制备，获得对比例1-5的光学玻璃。
[0062] 性能测试
[0063] 1、着色度 λ8〇/λ5
[0064] 制作厚度为10±0.1mm，具有经光学研磨的相互平行的平面玻璃试样，从与上述平 面垂直的方向，向该玻璃试样射入强度为Iin的光线，测定透射光线的强度iDUt，将强度比 lout化η称为玻璃的外部透过率。
[0065] 在波长200-700nm的范围，将外部透过率达到80%时对应的波长记作λ8〇、外部透过 率达到5 %时对应的波长记作λ5。
[0066] 2、折射率nd、阿贝数…：
[0067] 按照GB/T7962.1-2010的测试方法对所得光学玻璃进行折射率nd、阿贝数Ud的测 定，表中所列nd、…为-25 °C退火后的数据。
[0068] 3、析晶溫度Lt
[0069] 采用日本本山公司的GM-N16P型梯度炉在室溫下进行析晶溫度Lt的测定。
[0070] 4、玻璃化转变溫度Tg、玻璃屈服溫度Ts与线膨胀系数020-120 :
[0071] 玻璃化转变溫度Tg、玻璃屈服溫度Ts、20-120°C的线膨胀系数020-120采用美国阳公 司的TMA测试仪在室溫下进行测定。
[0072] 5、耐水性Dw、耐酸性Da
[0073] 按照GB/T10576-2006的测试方法对所得光学玻璃的耐水性Dw和耐酸性Da进行测 定。
[0074] 6、密度 P
[0075] 按照GB/T7962.20-2010的测试方法对所得光学玻璃的密度进行测定。
[0076] 7、玻璃中的异物数
[0077] 将玻璃样品置于200倍的偏光显微镜下进行异物的测定。
[007引实施例1-12
[0079]表1:实施例1-6的玻璃组分及性能参数
[0080]
[0081 ]表2:实施:7-12的玻璃组分及性能参数
[0082]
[008；3]对比例1-5
[0084]表3:对比例1-5的玻璃组分及性能参数
[0085]
[00化]由表1-3可w看出，实施例1-12的光学玻璃的折射率在1.66-1.73、阿贝数在30-36 范围内，密度低于3.30g/cm3，玻璃化转变溫度为470°C W下，玻璃屈服溫度在530°C W下，析 晶溫度低于950°C，并在330nm或更短的波长下透过率可达5%W上；390nm或更短的波长下 透过率可达80 % W上。耐水性、耐酸性均为1级，并且100cm3的玻璃中的异物数小于1。
[0087] 对比例1中含有Ti〇2、BaO和Zr〇2,但其透过率为5%的波长超过330加1，透过率为 80%的波长超过390nm，不利于短波长的透过，不能提高光学零件的清晰度。析晶溫度在950 °CW上，不利于玻璃的成型控制。玻璃化转变溫度在470°CW上，玻璃屈服溫度在530°CW 上，不利于压制光学元件时模具的使用寿命，增加光学零件的制作成本，并且密度在3.3g/ cm3W上。由于含有侵蚀性强的BaO,因此光学玻璃中含Pt异物数为10个/100cm3,超过1个/ lOOcm]。
[008引对比例2中Si02、师205不在本发明的范围内，且含有Ti02、化02,其密度在3.3g/cm 3W上，析晶溫度在950°C W上。并且其透过率为5 %的波长超过330皿，透过率为80 %的波长 超过390nm，不利于短波长的透过，光学零件的清晰度较低。
[0089] 对比例3中含有BaO和Κ2〇,析晶溫度在950°CW上，不利于玻璃的成型控制。并且其 密度在3.3g/cm3 W上。由于含有侵蚀性强的化0，因此光学玻璃中含Pt异物数为8个/100cm3， 超过1个/100cm3。
[0090] 对比例4中含有化化，但是析晶溫度在950°C W上，不利于玻璃的成型控制。玻璃化 转变溫度在470°C W上，玻璃屈服溫度在530°C W上，不利于压制光学元件时模具的使用寿 命，增加光学零件的制作成本。并且透过率为80%的波长超过390nm。
[0091] 对比例5中不含有化2〇,析晶溫度在950°CW上，不利于玻璃的成型控制。并且其密 度在3.3g/cm3W上。并且透过率为80%的波长超过39〇11111。
【主权项】
1. 一种光学玻璃，其特征在于，其包含以化合物计的以下组分： SiO2:30-45% ； B2O3:0-15 % ； Nb2O5:25-35 % ； ZnO：5-20%； Li20：0-10% ； Na20:1-15% ； Sb2〇3：〇-〇.l% ； 其中，Σ Si〇2+B2〇3:30-50 % ; Σ Li2ONa20:5-20% ; 上述百分比均为重量百分比； 所述光学玻璃不含有Th、Pb、As、Cd、Hg、TiO2、ZrO2、BaO、Ge0 2、TeO2、Ta2O5和/或 Yb2O3。2. 根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，所述SiO2的含量为30-40%，优选30-38%，更优选33-36 %。3. 根据权利要求1或2所述的光学玻璃，其特征在于，所述B2O3的含量为0-10%，优选为 0-8%，更优选 0-5 %。4. 根据权利要求1-3任一项所述的光学玻璃，其特征在于，所述Nb2O5的含量为28-35%， 优选29-34 %，更优选30-32 %。5. 根据权利要求1-4任一项所述的光学玻璃，其特征在于，所述ZnO的含量为8-20%，优 选 12-18%，更优选 13-16%。6. 根据权利要求1-5任一项所述的光学玻璃，其特征在于，所述Li2O的含量为0-8%，优 选0-6%，更优选0-5 %。7. 根据权利要求1-6任一项所述的光学玻璃，其特征在于，所述Na2O的含量为2-10 %，优 选为3-8%，更优选4-6 %。8. 根据权利要求1-7任一项所述的光学玻璃，其特征在于，所述ESi02+B2〇3的含量为 30-45%，优选为 30-42 %。9. 根据权利要求1-8任一项所述的光学玻璃，其特征在于，所述Σ Li20+Na20的含量为6-17%，优选7-15%，更优选9-14%，特别优选10-13%。10. -种根据权利要求1-9任一项所述的光学玻璃的制备方法，包括:将各组分按照比 例称量、混合均匀后进行熔炼，然后浇注或漏注在成型模具中成型，或者直接压制成型。
【文档编号】C03C3/062GK105948482SQ201610259764
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年4月25日
【发明人】戎俊华, 王拓, 梁立新, 徐华峰, 徐光以
【申请人】湖北新华光信息材料有限公司