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水晶玻璃的發展方向

水晶玻璃中的鉛汙染壹直備受公眾關註。從65438到0976,世界衛生組織(世衛組織)註意到了玻璃和陶瓷中鉛的溶出,美國美國食品藥品監督管理局(FDA)規定了陶瓷釉料中鉛和鎘的溶出。國際標準化組織(ISO)在ISO 7086/1和ISO 7086/2中規定,用4%(v/v)的醋酸溶液在22℃下腐蝕1h。對於體積小於600mL的中空玻璃制品,Pb溶出量允許限值為5mg/L,體積大於600mL時,Pb溶出。1991年,國際水晶聯合會歐美分會做出了比ISO更嚴格的規定。在相同條件下,Pb溶出的允許限值為65438±0.5mg/L[4]。

加拿大NSC國家安全委員會對鉛水晶的使用安全提出了建議。認為每人每天鉛的攝入量不應大於5μg/d,鉛水晶玻璃杯裝酒時溶出的鉛量可達1 ~ 500μg/L。建議酸性液體不要存放在鉛晶瓶中,嬰幼兒不要使用鉛晶瓶和杯子,孕婦不要日常飲用鉛晶杯中的液體。

歐洲議會和理事會指令2002/95/ec規定,從2007年7月1起禁止電路和電子設備中的有害物質Pb、Hg、Cd和Cr6+達到10-9級,但鉛水晶玻璃暫時擱置。

從發展趨勢來看,無鉛水晶玻璃勢在必行。20世紀50年代,蘇聯、捷克等東歐國家壹直在進行無鉛晶體的研究,80年代和90年代,壹些西方國家也發布了無鉛晶體的專利。最早研究的無鉛晶體是鋇晶體和鋅晶體。如前蘇聯研制的鋇晶體,含BaO 15% ~ 30%,折射率nd為1.53 ~ 1.535。當BaO含量高時,耐火材料被侵蝕嚴重,容易產生二次氣泡,透明度、白度、折光性不如鉛晶,鋇晶硬度不如鉛晶。所以在鋇晶體中加入ZnO來代替部分BaO,如SiO _ 2為60%的鋅鋇晶體,10% BaO 10% % ZnO 10% % K2O 10% Na2O 1,折射率還是比較高的。在矽酸鹽玻璃中,TiO _ 2的折射率很高(添加指數為2.2 ~ 2.4),ZrO _ 2也比較高,所以蘇聯學者研制了鈦晶體和鋯晶體。鈦的折射率高,但TiO _ 2會增強鐵的著色能力,不利於水晶玻璃的透明性和白度。高純納米氧化鈦價格昂貴。

前蘇聯研制的鋯晶體含有64%的二氧化矽、9.5%的氧化鈣、4.7%的氧化鋅、6.2%的氧化鋯、3.0%的K2O和12.6%的氧化鈉。它由純ZrO _ 2或鋯英石(ZrSiO4 _ 4)制成,折射率為1.542~1.547。玻璃的透明度和白度仍然不如鉛晶體,因為鋯礦石中雜質多,難以提純,ZrO2非常難熔,限制了鋯晶體的生產。

為了提高密度和折射率,並考慮到熔化和成型等工藝性能,采用了多種高折射率氧化物,如SrO、ZnO、BaO、TiO2、ZrO2等。,在國外無鉛晶體的專利中都有使用。美國專利中介紹的壹種無鉛晶體由SiO2 54.2%,SrO 12.0%,BaO 12.0%,ZnO 7.5%,K2O 5.4%,Na2O3 3.6%,Li2O3 1.7%,ZrO2 1.0%組成,國內也有類似的研究報告[5]。其組成範圍(質量分數)為二氧化矽66%~75%,B2O3 1%,Al2O3 0%~0.5%,CaO 1%,BaO 7%~15%,ZnO 0.5%`1%,SRO 0.5。Na2O 8%~10%,K2O 3%~7%,密度2.55~2.57g/cm3,折射率1.501。雖然折光率不高,但具有良好的耐酸性,在4% HAC中24h的溶解度為

國內外學者也開展了玻璃表面鍍膜的研究。壹方面,在鉛晶體表面塗覆高矽薄膜,如用溶膠-凝膠法在鉛晶體玻璃表面塗覆10%正矽酸乙酯凝膠薄膜,在500℃燒結1h形成SiO2薄膜,可以提高鉛晶體的耐酸性,減少Pb的溶解[6];另壹方面,用溶膠-凝膠法在普通鈉鈣玻璃表面塗覆SiO _ 2-PBO-K2O薄膜可以起到鉛晶的作用。如以正矽酸乙酯、醋酸鉛、醋酸鉀為前驅體,二甲基亞碸為溶劑,用甩膠法將制得的溶膠塗在玻璃表面,經400℃熱處理後,可得到玻璃狀薄膜,折射率可達1.565。

未來水晶玻璃的發展方向,除了發展無鉛水晶,壹方面要保持傳統,傳統工藝可能成為歷史遺產;另壹方面需要采用新技術、新工藝,國際上壹些著名的水晶玻璃企業都在沿著這條道路發展。例如,巴卡拉集團不僅制造傳統的手工雕刻玻璃,還使用3D激光自動切割和雕刻機批量生產切割和研磨的水晶玻璃產品。施華洛世奇也是如此,不僅生產鉛水晶飾品和工藝品,還生產望遠鏡、高折射微球、光纖等高科技產品。

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