专利名称：一种降低玻璃中羟基含量工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种降低玻璃中羟基含量的新工艺。
技术背景玻璃结构中的羟基是影响玻璃性能的主要杂质之一，玻璃中羟基的存在使 得玻璃的性能发生一系列变化，不同研究表明，水的存在导致玻璃粘度变小、软 化温度变低、化学稳定性变差、折射率变低、密度变小、弹性模量变小以及静态 疲劳寿命縮短，同时使玻璃的介电损耗与介电常数增大、热膨胀系数升高、晶化 速率提高、以及结构松弛速率增大等变化。特别是，玻璃结构中的羟基会使玻璃 在近红外区域附近产生强烈的吸收，并与玻璃网络结构中的其他成分产生复杂的 泛音吸收，严重影响光学玻璃材料的光学性能。为了消除或减轻玻璃结构中羟基的存在对玻璃性能的影响，研究者们采用了 多种除羟基工艺，主要有反应气氛法、鼓入干空气法、真空熔制法、添加氟化物 法以及高温热处理法等。目前商用低羟基含量的玻璃主要采用反应气氛法工艺处 理，即在熔制过程中通入干燥气体，并由气体携带某种比较有效的除水剂，如 CC14、 P0Cl4或S0Cl2等。图一是传统反映气氛法除羟基工艺示意图，采用CCl4作为 除水剂，具体过程是将CCl4装在锥形瓶中并放置在油浴或水浴锅中加热至65'C， 同时向CCl4液体中鼓入干燥高纯02,此时从锥形瓶中逸出的02中带有一定浓度的 CC14，再将气体经石英管通入玻璃熔体中鼓泡。该方法处理效果较好，但是工艺 流程较为复杂，主要存在以下问题1. 需要专门设计的电炉或要对电炉进行改造。由于需要往高温电炉中通入气 体，必须在电炉顶部预留孔洞，而高温电炉炉膛采用的耐火材料都是脆性材 料，在现有电炉基础上改造时往往将导致炉膛报废。2. 操作具有危险性、对环境危害大。 一般玻璃熔制温度都在120(TC以上，四氯 化碳经石英管输入到高温玻璃熔体中容易分解生成C0Cl2剧毒物质，反应式 如(1)所示。2CC/4 + 02 扁10 > 2COC/2 (1)3. 四氯化碳高温分解产生的氯化物对电炉发热体硅钼棒有非常严重的腐蚀作 用，大大降低硅钼棒的使用寿命。发明内容本发明旨在提供一种降低玻璃中羟基含量的新工艺，该工艺成本低廉、简单 易行、能够显著减少玻璃中羟基的含量，对提高玻璃性能、尤其是提高玻璃在中 红外区域内的透过率有显著效果。本发明的目的是通过下述方式实现的本发明的工艺为将除羟基剂的CCl4加入到玻璃炉料，直到所有炉料浸泡在CCl4液体中，静置于干燥通风环境中5-30min，再放入低温马弗炉中，同时保持通风环境以排除 CCl4的分解产物；将马弗炉缓慢升温至500-70(TC并保温0. 5-3h,然后将马弗炉 中玻璃炉料转移至高温玻璃熔炉中熔化。本发明是针对反应气氛工艺在去除玻璃中羟基含量所存在的问题，在大量实 验基础上，开发出的一种降低玻璃中羟基含量的新工艺-一炉料浸泡去羟基工艺。 图2是炉料浸泡去羟基工艺方法的示意图。炉料浸泡法去羟基工艺中的相关反应方程式如下2//2(9 + CC/44//C7 + C02 (2)+ CC/4 — 2M7/ + co2 + 2cr (3)在以上反应中，由于CCl4的浓度远远大于H20与0H的浓度，所以，可以认 为在反应过程中其浓度不变。随着反应的进行，原料中H20与OH的含量逐渐减 少，直到原料中H20含量与环境中水汽含量达到动态平衡。由反应气氛除水法可 知，敞开环境下所熔制玻璃中羟基含量有一个最低值，即当玻璃熔体中羟基含量 与环境中水汽含量处于动态平衡时达到最低。因此，从理论上说，炉料浸泡法与 反应气氛法具有相似的除水效果。因此，采用本发明工艺制备低轻基含量玻璃具有成本低廉、简单易行、除水 效果显著等特点，特别适用于实验室制备低羟基含量玻璃，其原理也适用于工业 化生产低羟基含量玻璃。本发明可望作为新的降低玻璃中羟基含量、提高光学玻 璃红外透过率的方法推广使用。
图1为原有的反应气氛法工艺示意图。 图2为本发明工艺示意图。图3是未采用与采用本发明工艺处理制备的玻璃的红外透过率对比图。(A.未采用本发明工艺的红外透过率；B、采用本发明的工艺红外透过率)。图中3338cm—'处的吸收峰为玻璃中羟基的特征吸收峰。从图中可以看出，未采用 炉料浸泡工艺所制备的玻璃在3338cm—'处的透过率仅为26. 28%,而采用炉料浸 泡工艺所制备的玻璃在3338cm—'处的透过率提高到72. 41%。
具体实施方式
以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定，本发明可以按发 明内容所述的任一种方式。实施例将作为除羟基剂的CCl4缓慢倒入已混合均匀的炉料中，直到所有炉料浸泡 在CCl4液体中，静置于干燥通风环境中8-15min后，将其放入低温马弗炉中， 同时保持通风环境以排除CCl4的分解产物。将马弗炉缓慢升温至60(TC并保温 lh后将炉料转移至高温硅钼棒电炉中继续升温至目标温度使玻璃融化，未采用 与采用本发明工艺处理制得玻璃的红外透过率如图3所示。
权利要求
1、一种降低玻璃中羟基含量工艺，其特征在于，将除羟基剂CCl4加入到玻璃炉料，直到所有炉料浸泡在CCl4液体中，静置于干燥通风环境中，再放入低温马弗炉中，同时保持通风环境以排除CCl4的分解产物；将马弗炉电炉缓慢升温至500-700℃并保温0.5-3h，然后将马弗炉中玻璃炉料转移至高温玻璃熔炉中熔化。
2、 根据权利要求1所述的一种降低玻璃中羟基含量工艺，其特征在于，将 除羟基剂CCl4加入到玻璃炉料后静置于干燥通风环境中5-30min。
全文摘要
一种降低玻璃中羟基含量工艺，将除羟基剂CCl<sub>4</sub>加入到玻璃炉料，直到所有炉料浸泡在CCl<sub>4</sub>液体中，静置于干燥通风环境中，再放入低温马弗炉中，同时保持通风环境以排除CCl<sub>4</sub>的分解产物；将马弗炉电炉缓慢升温至500-700℃并保温0.5-3h；然后将马弗炉中玻璃炉料转移至高温玻璃熔炉中熔化。本发明工艺制备的低羟基含量玻璃，具有成本低廉、简单易行、除水效果显著等特点。
文档编号C03B1/00GK101215073SQ200810030499
公开日2008年7月9日 申请日期2008年1月16日 优先权日2008年1月16日
发明者卢安贤, 左成钢, 李秀英, 罗志伟, 肖卓豪, 龙卧云 申请人:中南大学