一种降低硼硅玻璃硼挥发的方法与流程

1.本发明涉及药用玻璃领域，尤其涉及一种降低硼硅玻璃硼挥发的方法。


背景技术：

2.药用玻璃是指专门用于药品包装的玻璃，一般是指玻璃瓶罐及器皿，按玻璃材质，可分为钠钙玻璃和硼硅玻璃，按制造工艺可分为模制瓶、管制瓶、安瓿，化学性能是衡量药用玻璃质量高低的重要标准之一，其中最重要的参数是线热膨胀系数，药品长期存放是否会与玻璃发生反映，按线热膨胀系数，药用玻璃有相应分类。
3.随着医药行业快速发展，对药品包装材料质量要求越来越高，相应的药用玻璃要求有较高的耐酸性、耐碱性，中性硼硅玻璃属于安全性较高的药用包装材料，这主要是因为该玻璃中含有8-12wt％的b2o3，其化学性能稳定，耐水一级、耐酸一级、耐碱二级，b2o3是玻璃的形成氧化物，在硼硅酸盐玻璃中b2o3以硼氧三角体和硼氧四面体为结构组元与硅氧四面体共同组成结构网络，降低玻璃的膨胀系数，提高玻璃的热稳定性、化学稳定性，增加玻璃的折射率，改善玻璃的光泽，提高玻璃的机械性能。
4.但中性硼酸盐玻璃在熔制的过程中，b2o3极易挥发，一般挥发量10-15％，这会导致玻璃的实际组成和设计组成大不相同，不易控制玻璃中b2o3含量，从而影响玻璃的理化性能，另外，硼挥发不仅会消耗大量的原料，降低玻璃的质量，同时极易侵蚀耐火材料，缩短熔窑的使用寿命。
5.因此，有必要提供一种降低硼硅玻璃硼挥发的方法解决上述技术问题。


技术实现要素：

6.本发明提供一种降低硼硅玻璃硼挥发的方法，解决了中性硼酸盐玻璃在熔制的过程中b2o3极易挥发的问题。
7.为解决上述技术问题，本发明提供的降低硼硅玻璃硼挥发的方法，所述硼硅玻璃包括以下原料：sio2、al2o3、b2o3、na2o、k2o、li2o、cao、bao、zno、zro2、tio2、cl；
8.还包括以下操作步骤：
9.s1、以sio2、al2o3、b2o3、na2o、k2o、li2o、cao、bao、zno、zro2、tio2、cl，制得中性硼硅玻璃配合料，控制中性硼硅玻璃配合料水分≤3％，均匀度≥98％；
10.s2、以硼酸作为硼的引入原料，然后将中性硼硅玻璃配合料混合后放入坩埚内，从室温开始升温至1180-1350℃后停止升温，并进行保温，之后升温至1620-1650℃，再次进行保温，然后转移至580℃，继续进行保温，随炉冷却至室温，得到中性硼硅玻璃样品，然后对样品进行检测。
11.优选的，所述s1中各原料百分比为：sio
2 68-76％、al2o
3 5.3-7.1％、b2o
3 9.5-12％、na2o 6.1-8.6％、k2o 0.1-2.9％、li2o 0-0.2％、cao 0.1-3％、bao 0-1.5％、zno 0-1％、zro
2 0.01-0.3％、tio
2 0-2％、cl 0-0.3％。
12.优选的，所述s1中性硼硅玻璃配合料为均匀混合粉末状，所述s2中坩埚为氧化铝
材质。
13.优选的，所述s2中对样品检测时，用玛瑙研钵将样品研磨成200目以下的粉末，在使用dhf82多元素快速分析仪进行硼含量测试，计算硼挥发量。
14.优选的，所述s2中在对样品测试时，线性热膨胀系数的测定是使用具有约φ5mm*50mm的尺寸的成形为棒状的玻璃试样，利用膨胀计在30-380℃的温度范围内进行。
15.优选的，所述s2中在对样品测试时，应变点ps、退火点ta、及软化点ts的测定是利用玻璃丝伸长法进行。
16.优选的，所述s2中在对样品测试时，样品的耐酸性按ybb00342004测试，耐碱性按ybb00352004测试，98℃颗粒法耐水按ybb00362004测试，121颗粒法耐水按ybb00252003测试。
17.优选的，所述s2中从室温开始以5-8℃/min的升温速率升至1180-1350℃，保温时间为1-1.5h，升温至1620-1650℃时的升温速率为8-10℃/min，保温时间为3-4h，转移至580℃时，保温时间为1-2h。
18.优选的，所述s2中用于对中性硼硅玻璃配合料进行加热的坩埚，所述坩埚包括埚体、底座和提手组件，所述底座安装于所述埚体的底部，所述提手组件位于所述埚体外部的一侧，所述埚体外部的两侧均固定安装有连接扣。
19.所述提手组件包括握把，所述握把的一端固定安装有连接卡件，所述连接卡件的顶部与所述连接扣的底部卡接，所述埚体的顶部安装有埚盖。
20.与相关技术相比较，本发明提供的降低硼硅玻璃硼挥发的方法具有如下有益效果：
21.本发明提供一种降低硼硅玻璃硼挥发的方法，本发明提供了一种控制中性硼硅玻璃种硼挥发的方法，通过控制熔制时升温速率、加料温度、熔制温度和澄清时间等参数即可达到减少硼挥发的效果，不需要使用其它特殊设备，操作方法简单，且易于控制和实现，并能够使得硼挥发量可以有效的控制在3.5-6％范围内，大大降低了硼挥发量，能够减少硼原料的消耗，从而进一步提升玻璃的质量，更好的满足对医用玻璃的生产需求。
附图说明
22.图1为本发明提供的坩埚外部的结构示意图；
23.图2为图1所示坩埚的爆炸图；
24.图3为图1所示的埚体的结构示意图。
25.图中标号
26.1、埚体；
27.2、底座；
28.3、提手组件；
29.31、握把，32、连接卡件；
30.4、连接扣；
31.5、埚盖。
具体实施方式
32.下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
33.第一实施例
34.请结合参阅图1、图2、图3，其中，图1为本发明提供的坩埚外部的结构示意图；图2为图1所示坩埚的爆炸图；图3为图1所示的埚体的结构示意图。降低硼硅玻璃硼挥发的方法，所述硼硅玻璃包括以下原料：sio2、al2o3、b2o3、na2o、k2o、li2o、cao、bao、zno、zro2、tio2、cl；
35.还包括以下操作步骤：
36.s1、按照以下百分比原料：sio
2 68％、al2o
3 5.3％、b2o
3 9.5％、na2o 6.1％、k2o 0.1％、li2o 0％、cao 0.1％、bao 1％、zno 1％、zro
2 0.01％、tio
2 0％、cl 0-0.3％，制得中性硼硅玻璃配合料，控制中性硼硅玻璃配合料水分为3％，均匀度为98％；
37.s2、以硼酸作为硼的引入原料，考虑到b2o3在熔制的过程中会存在12％左右的挥发，在玻璃配方的基础上额外引入了12％的b2o3，按配方将玻璃原料准确称量后混合均匀，并倒入200ml的氧化铝坩埚中，将坩埚放在高温炉中，从室温升至1200℃，升温速率为6℃/min，并在1200℃下保温1.5h，再从1200℃升至1650℃，升温速率为6℃/min，最后在1635℃保温4h试验，随后取出坩埚置于560℃的退火炉中，保温1h，待冷却后将样品从坩埚中砸出，即得中性硼硅玻璃。
38.所述s1中性硼硅玻璃配合料为均匀混合粉末状，所述s2中坩埚为氧化铝材质。
39.所述s2中对样品检测时，用玛瑙研钵将样品研磨成200目以下的粉末，在使用dhf82多元素快速分析仪进行硼含量测试，计算硼挥发量，线性热膨胀系数的测定是使用具有约φ5mm*50mm的尺寸的成形为棒状的玻璃试样，利用膨胀计在30-380℃的温度范围内进行，应变点ps、退火点ta、及软化点ts的测定是利用玻璃丝伸长法进行，样品的耐酸性按ybb00342004测试，耐碱性按ybb00352004测试，98℃颗粒法耐水按ybb00362004测试，121颗粒法耐水按ybb00252003测试。
40.所述s2中用于对中性硼硅玻璃配合料进行加热的坩埚，所述坩埚包括埚体1、底座2和提手组件3，所述底座2安装于所述埚体1的底部，所述提手组件3位于所述埚体1外部的一侧，所述埚体1外部的两侧均固定安装有连接扣4。
41.所述提手组件3包括握把31，所述握把31的一端固定安装有连接卡件32，所述连接卡件32的顶部与所述连接扣4的底部卡接，所述埚体1的顶部安装有埚盖5。
42.底座2的顶部有环形凸起，与埚体1底部开设的环形槽适配设置，通过底座2顶部与埚体1底部卡接，主要为埚体1提供支撑，在埚体1被加热燃烧后，通过将其直接放置在底座2的顶部，对放置面进行隔离，避免将放置面造成烧坏；
43.而两个连接扣4分别位于埚体1外部的前后两侧，呈对称分布，且连接扣4与连接卡件32适配设置，在连接扣4上设置有矩形槽，与连接卡件32顶部设置的矩形轴适配设置，通过将连接卡件32顶部与连接扣4底部卡接，使得矩形轴外部与矩形槽正好卡接，进而使得两者保持稳定连接，而设置为矩形槽，能够有效防止连接卡件32与连接扣4发生水平方向转动，两者两者的连接稳定性，握把31通过与连接卡件32固定连接，作为人们手部握紧位置，可将埚体1抬起；
44.通过设置提手组件3，能够实现与埚体1外部快速组装与拆卸，对埚体1内部的中性
硼硅玻璃配合料加热完成之后，通过使用提手组件3快速与埚体1外部连接，进而能够将埚体1轻松抬起，而设置两个连接扣4，增加提手组件3的连接位置，该变了传统使用另外的夹具对埚体1进行夹紧完成拿取操作，使得埚体1拿取更加方便、更加轻松。
45.与相关技术相比较，本发明提供的降低硼硅玻璃硼挥发的方法具有如下有益效果：
46.本发明提供了一种控制中性硼硅玻璃种硼挥发的方法，通过控制熔制时升温速率、加料温度、熔制温度和澄清时间等参数即可达到减少硼挥发的效果，不需要使用其它特殊设备，操作方法简单，且易于控制和实现，并能够使得硼挥发量可以有效的控制在3.5-6％范围内，大大降低了硼挥发量，能够减少硼原料的消耗，从而进一步提升玻璃的质量，更好的满足对医用玻璃的生产需求。
47.第二实施例
48.基于本发明的第一实施例一种降低硼硅玻璃硼挥发的方法，本发明的第二实施例提供另一种降低硼硅玻璃硼挥发的方法，其中，第二实施例并不会妨碍第一实施例的技术方案的独立实施。
49.具体的，本发明的提供另一种降低硼硅玻璃硼挥发的方法不同之处在于：
50.在实施例中在玻璃配方的基础上额外引入了12％的b2o3。按配方将玻璃原料准确称量后混合均匀，并倒入200ml的氧化铝坩埚中，将坩埚放在高温炉中，从室温升至1300℃，升温速率为8℃/min，并在1300℃下保温2h，再从1300℃升至1630℃，升温速率为8℃/min，最后在1630℃保温4h，随后取出坩埚置于560℃的退火炉中，保温1h，待冷却后将样品从坩埚中砸出，即得中性硼硅玻璃。
51.第三实施例
52.基于本发明的第一实施例一种降低硼硅玻璃硼挥发的方法，本发明的第三实施例提供另一种降低硼硅玻璃硼挥发的方法，其中，第三实施例并不会妨碍第一实施例的技术方案的独立实施。
53.具体的，本发明的提供另一种降低硼硅玻璃硼挥发的方法不同之处在于：
54.在实施例中在玻璃配方的基础上额外引入了12％的b2o3，按配方将玻璃原料准确称量后混合均匀，并倒入200ml的氧化铝坩埚中，将坩埚放在高温炉中，从室温升至1350℃，升温速率为7℃/min，并在1350℃下保温1h，再从1350℃升至1630℃，升温速率为5℃/min，最后在1630℃保温4h试验，随后取出坩埚置于560℃的退火炉中，保温2h，待冷却后将样品从坩埚中砸出，即得中性硼硅玻璃。
55.第四实施例
56.基于本发明的第一实施例一种降低硼硅玻璃硼挥发的方法，本发明的第四实施例提供另一种降低硼硅玻璃硼挥发的方法，其中，第四实施例并不会妨碍第一实施例的技术方案的独立实施。
57.具体的，本发明的提供另一种降低硼硅玻璃硼挥发的方法不同之处在于：
58.在实施例中在玻璃配方的基础上额外引入了12％的b2o3，按配方将玻璃原料准确称量后混合均匀，并倒入200ml的氧化铝坩埚中，将坩埚放在高温炉中，从室温升至1400℃，升温速率为7℃/min，并在1400℃下保温1.5h，再从1400℃升至1650℃，升温速率为5℃/min，最后在1635℃保温4h试验，随后取出坩埚置于560℃的退火炉中，保温1h，待冷却后将
样品从坩埚中砸出，即得中性硼硅玻璃。
59.第四实施例
60.基于本发明的第一实施例一种降低硼硅玻璃硼挥发的方法，本发明的第四实施例提供另一种降低硼硅玻璃硼挥发的方法，其中，第四实施例并不会妨碍第一实施例的技术方案的独立实施。
61.具体的，本发明的提供另一种降低硼硅玻璃硼挥发的方法不同之处在：
62.在实施例中在玻璃配方的基础上额外引入了12％的b2o3，按配方将玻璃原料准确称量后混合均匀，并倒入200ml的氧化铝坩埚中，将坩埚放在高温炉中，从室温升至1350℃，升温速率为7℃/min，并在1350℃下保温1.5h，再从1350℃升至1650℃，升温速率为10℃/min，最后在1635℃保温4h试验，随后取出坩埚置于560℃的退火炉中，保温1h，待冷却后将样品从坩埚中砸出，即得中性硼硅玻璃。
63.对比例1
64.以硼酸作为硼的引入原料，考虑到b2o3在熔制的过程中会存在12％左右的挥发，在实施例中在玻璃配方的基础上额外引入了12％的b2o3，按配方将玻璃原料准确称量后混合均匀，并倒入200ml的氧化铝坩埚中，将坩埚放在高温炉中，从室温升至1400℃，升温速率为7℃/min，并在1400℃下保温1.5h，再从1400℃升至1650℃，升温速率为5℃/min，最后在1635℃保温5h试验，随后取出坩埚置于560℃的退火炉中，保温1h，待冷却后将样品从坩埚中砸出，即得中性硼硅玻璃。
65.对具体实施例1-4与对比例1制备的中性硼硅玻璃的样品处理前重、引入b2o3含量、样品处理后重、处理后b2o3含量以及硼挥发量分别进行测量和统计，并制得下表。
[0066][0067]
由上表可知，实施例1中降低硼硅玻璃硼挥发的方法中样品处理前后重量差、引入b2o3含量、处理后b2o3含量以及硼挥发均好于其它实施例，因此实施例1的降低硼硅玻璃硼挥发的方法属于最优选择。
[0068]
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。