硼硅酸盐玻璃及其制备方法

技术领域

本发明涉及玻璃生产领域，特别涉及一种硼硅酸盐玻璃及其制备方法。

背景技术

中性硼硅酸盐玻璃，具有优异的化学稳定性和热稳定性，被广泛应用在药品包装领域。表征中性硼硅酸盐玻璃可加工性的一个重要参数是玻璃粘度为10 4dpa·s时的工作点温度(Tw)。工作点温度应尽可能地低，降低工作点温度就可以使玻璃熔化温度降低，从而大大降低生产成本。

现有技术中为提高中性硼硅酸盐玻璃的稳定性，通过一定的技术手段，比如提高硅铝含量、或降低碱性氧化物含量、或加入可以提高化学稳定性的元素组分，在提高化学稳定性的同时，也提高了玻璃的熔化温度，导致中性硼硅酸盐玻璃的后续加工性能降低。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种硼硅酸盐玻璃，旨在提高硼硅酸盐玻璃的化学稳定性的同时，硼硅酸盐玻璃的熔化温度仍然较低，硼硅酸盐玻璃的后续加工性能好。

为实现上述目的，本发明提出的硼硅酸盐玻璃，以氧化物为基准，按照质量百分比计，包括以下组分：

其中，75

且，14.7<(0.2SiO

优选地，所述硼硅酸盐玻璃以氧化物为基准，按照质量百分比计，包括以下组分：

其中，75

且，14.7<(0.2SiO

优选地，所述硼硅酸盐玻璃以氧化物为基准，按照质量百分比计，包括以下组分：

其中，75

且，14.7<(0.2SiO

优选地，所述硼硅酸盐玻璃的膨胀系数在4.9×10

优选地，所述硼硅酸盐玻璃的化学稳定性测试结果为98℃颗粒耐水性一级、121℃颗粒耐水性一级、耐酸性一级、耐碱性二级。

优选地，所述硼硅酸盐玻璃的粘度为10

本发明还提出一种硼硅酸盐玻璃的制备方法，包括称取原料并混合、熔融、澄清、成型、冷却等步骤，所述原料以氧化物为基准，按照质量百分比计，包括以下组分：

其中，75

且，14.7<(0.2SiO

优选地，所述原料以氧化物为基准，按照质量百分比计，包括以下组分：

其中，75

且，14.7<(0.2SiO

优选地，所述原料以氧化物为基准，按照质量百分比计，包括以下组分：

其中，75

且，14.7<(0.2SiO

本发明技术方案通过设计调整硼硅酸盐玻璃的组分，使75

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例，来说明本发明的技术方案及达到的技术效果。以下实施例和对比例中，如无特别说明，所用的各材料均可通过商购获得，如无特别说明，所用的方法为本领域的常规方法。

本发明的一方面，提出一种硼硅酸盐玻璃。

本发明的硼硅酸盐玻璃，以氧化物为基准，按照质量百分比计，包括以下组分：

其中，75

且，14.7<(0.2SiO

SiO

Al

B

Na

K

CaO可以使玻璃的高温粘度下降。如果CaO含量过少，则高温粘度下降不明显。如果CaO含量过多，则使玻璃的料性变短、脆性增加。CaO的含量为0.5～1％。

BaO由于Ba

Fe

TiO

CeO

为提高玻璃的化学稳定性，同时具有合适的熔化温度，需满足75＜SiO

为了进一步提高玻璃化学稳定性，尤其是耐酸性、耐水解性，优选的7.9＜Na2O+K2O＜8.5。如果钠钾合量小于7.9％，则玻璃的耐酸性较差。如果钠钾合量大于8.5，则玻璃的耐水解性较差。

为了降低玻璃熔化温度，优选地6

综合以上各元素含量对玻璃性能的影响情况，为使硼硅酸盐玻璃的性能符合药用玻璃的要求，同时玻璃粘度10 4dpa·s时的工作点温度(Tw)低于1170℃，优选地14.7<(0.2SiO

优选地，所述B

再优选地，所述Na

另外，作为澄清剂，采用外加法，澄清剂的合计占配合料总量的0.05～0.1％之间。综合玻璃生产工艺及后续加工工艺，优选的使用NaCl作为本发明的澄清剂。

在本发明中，所述硼硅酸盐玻璃的膨胀系数在4.9×10

本发明的另一方面，还提出一种硼硅酸盐玻璃的制备方法。

本发明的硼硅酸盐玻璃的制备方法包括称取原料并混合、熔融、澄清、成型、冷却等步骤，所述原料以氧化物为基准，按照质量百分比计，包括以下组分：

其中，75

且，14.7<(0.2SiO

优选地，所述B

再优选地，所述Na

原料中各组分选择的理由，参见前述内容，在此不再赘述。

本发明中的原料均为已知的玻璃生产的化工原料或矿物原料。将玻璃原材料混合均匀，得到玻璃配合料。将该玻璃配合料连续投入到1570～1680℃的熔融窑中，进行熔融、澄清、成型、冷却等步骤，得到硼硅酸盐玻璃。由于涉及的熔化、澄清、均化、成型均为玻璃技术领域的常规工序，在此不再展开赘述。其中，为了获得管状的硼硅酸盐玻璃，所述成型可以采用丹纳法或维洛法。

以下将通过实施例和对比例对本发明进行详细描述。以下实施例和对比例中，如无特别说明，所用的各材料均可通过商购获得，如无特别说明，所用的方法为本领域的常规方法。

在本发明中，硼硅酸盐玻璃的热膨胀系数根据ASTM E228-1985《用透明石英膨胀仪测定固体材料线性热膨胀的试验方法》测定得到。

在本发明中，硼硅酸盐玻璃的98℃耐水性根据YBB00362004-2015《玻璃颗粒在98℃耐水性测定法和分级》测定得到。根据该标准，当测试结果≤0.10g/ml时，测试玻璃的98℃耐水性为一级。

在本发明中，硼硅酸盐玻璃的121℃耐水性根据YBB00252003-2015《玻璃颗粒在121℃耐水性测定法和分级》测定得到。根据该标准，当测试结果≤0.10g/ml时，测试玻璃的121℃耐水性为一级。

在本发明中，硼硅酸盐玻璃的耐酸性根据YBB00342004-2015《玻璃耐沸腾盐酸浸蚀性测定法》测定得到。根据该标准，当测试结果≤0.70mg/dm2时，测试玻璃的耐酸性为一级。

在本发明中，硼硅酸盐玻璃的耐碱性根据YBB00352004-2015《玻璃耐沸腾混合碱水溶液浸蚀性测定法》测定得到。根据该标准，当测试结果＞75～≤175mg/dm2时，测试玻璃的耐碱性为二级。

在本发明中，通过ASTM C965使用旋转高温粘度计测试玻璃高温粘度曲线，其中粘度为10 4dpa·s对应的温度为工作点温度(Tw)。

根据设计玻璃组分，计算所需玻璃原材料，澄清剂采用NaCl，添加量为配合料总量的0.07％。将玻璃原材料混合均匀后倒入铂铑坩埚中，在1620℃熔化温度下，保温熔融7小时，得到玻璃液。将玻璃液浇注到不锈钢模具中成型，再在600℃下保温退火1小时，然后随炉冷却。随后对玻璃样品进行切割，抛光，按照上述要求对玻璃性能进行测试，结果如表1、2、3、4、5。

表1

表2

表3

表4

表5

通过表5中的对比例和表1～5中实施例相比较可知：

对比例1中SiO2+Al2O3＝75.93、Na2O+K2O＝7.35、Na2O/K2O＝7.17(0.2SiO2+0.8Al2O3+0.5B2O3-0.9Na2O-1.5K2O)＝17.66，Na2O+K2O、Na2O/K2O和(0.2SiO2+0.8Al2O3+0.5B2O3-0.9Na2O-1.5K2O)超出本发明要求。对比例1的耐酸性测试结果是1.38mg/dm

对比例2中SiO2+Al2O3＝76.6、Na2O+K2O＝8.1、Na2O/K2O＝2.45、(0.2SiO2+0.8Al2O3+0.5B2O3-0.9Na2O-1.5K2O)＝17.03，Na2O/K2O和(0.2SiO2+0.8Al2O3+0.5B2O3-0.9Na2O-1.5K2O)超出本发明要求。对比例2的工作点温度是1199℃，熔化温度较高。

对比例3中SiO2+Al2O3＝74.93、Na2O+K2O＝8.6、Na2O/K2O＝2.66、(0.2SiO2+0.8Al2O3+0.5B2O3-0.9Na2O-1.5K2O)＝16.09，SiO2+Al2O3、Na2O+K2O和Na2O/K2O都超出本发明要求。对比例3的98℃耐水性测试结果为0.12g/ml，不符合耐水性一级的要求；121℃耐水性测试结果为0.132g/ml，不符合耐水性一级的要求；工作点温度是1197℃，熔化温度较高。

对比例4中SiO2+Al2O3＝76.7、Na2O+K2O＝7.6、Na2O/K2O＝3.75、和(0.2SiO2+0.8Al2O3+0.5B2O3-0.9Na2O-1.5K2O)＝17.85，SiO2+Al2O3、Na2O+K2O、Na2O/K2O和和(0.2SiO2+0.8Al2O3+0.5B2O3-0.9Na2O-1.5K2O)都超出本发明要求。对比例3的耐酸性测试结果是0.81mg/dm

对比例5中SiO2+Al2O3＝75.82、Na2O+K2O＝8.1、Na2O/K2O＝6.36、和(0.2SiO2+0.8Al2O3+0.5B2O3-0.9Na2O-1.5K2O)＝16.11，都符合本发明要求，但配方中加入了1.2％的ZrO

实施例1～38，玻璃组分都在本发明要求之内，玻璃膨胀系数在4.9×10

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。