棕色硼硅酸鹽玻璃澄清劑配方研究

0引言中性藥用玻璃具有良好的理化性能，在醫(yī)藥包裝領域，特別是疫苗、血液制品方面得到廣泛應用。但是透明中性玻璃不吸收紫外線，會造成容器內(nèi)的某些藥品受光分解、縮短保質(zhì)期，甚至可威脅到人體健康。棕色中性藥用硼硅酸鹽玻璃加入氧化鐵和氧化鈦作為著色劑，可以有效阻隔紫外線透過藥品容器玻璃，防止瓶內(nèi)藥品受到光線照射而變質(zhì)，從而延長藥品保質(zhì)期。棕色中性藥用硼硅酸鹽玻璃特殊的成分及性能使其具有熔化溫度高、配合料含氣率低、氣泡核形成速度慢、氣泡數(shù)增加緩慢、不易于浮起和消失、均化時玻璃液黏度大、擴散系數(shù)低等特點。工業(yè)窯爐生產(chǎn)過程中可以通過提高高溫熔化溫度來實現(xiàn)玻璃澄清的目的，實際受窯爐耐火材料限制和能耗成本制約，一般情況下會加入一定量的澄清劑來幫助玻璃澄清，消除氣泡。根據(jù)棕色中性藥用硼硅酸鹽玻璃的性能特點，本文通過在不同高溫熔化溫度條件下，研究氯化鈉、氟化鈣、氧化鈰等澄清劑對棕色中性藥用硼硅酸鹽玻璃澄清效果的影響。1實驗（1）玻璃組分設計本文保持玻璃主成分不變，通過加入不同的澄清劑，研究澄清劑對棕色中性藥用硼硅酸鹽玻璃澄清效果的影響。實驗玻璃主成分的組分見表1。（2）玻璃熔化溫度制度按照表1所示的玻璃配方進行配料，將混合均勻的250g玻璃配合料加入到300mL鉑銠合金坩堝內(nèi)，再將坩堝放進實驗高溫爐中；高溫爐經(jīng)4h升溫至1600～1640℃，保溫5h后，快速將熔融玻璃液倒入澆鑄模具成型，隨后將已固化成型的玻璃移入到已加熱至650℃的馬弗爐中；在馬弗爐內(nèi)保溫1h后斷開其電源，樣品玻璃隨爐冷卻退火。（3）玻璃性能表征玻璃的疵點使用徠卡DM2500P顯微鏡進行觀測。因棕色中性硼硅酸鹽玻璃可見光透過率相對較低，無法直接在光學顯微鏡鏡頭下觀察玻璃樣品疵點情況（疵點包含結石和氣泡），需將制備得到的玻璃切割成2片或3片厚度均為3.9mm的樣品（長寬為38mm×38mm），并進行拋光處理，便于在顯微鏡下觀察玻璃的疵點情況。配合料經(jīng)高溫熔化并澆鑄成型后玻璃及經(jīng)過切磨拋處理后的玻璃如圖1所示。圖1澆鑄成型后玻璃和切磨拋后玻璃2結果與討論（1）氟化鈣對玻璃澄清效果的影響在上述主成分配方基礎上，添加氟化鈣作為澄清劑，將混合好的配合料在不同熔化溫度制度條件下進行玻璃化料實驗，在顯微鏡下觀察制備得到的玻璃樣品的疵點情況，具體測試結果見表2。表2不同熔化溫度制度條件下玻璃（添加氟化鈣澄清劑）疵點情況由表2可知，本文設計成分條件下，棕色中性藥用硼硅酸鹽玻璃配合料中添加氟化鈣作為澄清劑，在1600～1640℃熔化溫度條件下，添加0.5%氟化鈣，可使玻璃澄清效果良好。（2）氯化鈉、氧化鈰和硝酸鈉復合使用對玻璃澄清效果的影響在上述主成分配方基礎上，添加氯化鈉、氧化鈰、硝酸鈉作為澄清劑，將混合好的配合料在不同熔化溫度制度條件下進行玻璃化料實驗，在顯微鏡下觀察制備得到的玻璃樣品的疵點情況，具體測試結果見表3。表3不同熔化溫度制度條件下玻璃（添加氯化鈉、氧化鈰、硝酸鈉澄清劑）疵點情況由表3可知，在本文設計成分條件下，棕色中性藥用硼硅酸鹽玻璃配合料中添加氯化鈉、氧化鈰、硝酸鈉作為澄清劑，在1630℃熔化溫度條件下，添加0.4%氯化鈉、0.4%氧化鈰、2%硝酸鈉，就可使玻璃澄清效果良好；降溫至1620℃熔化溫度條件下，即使添加更多的氯化鈉或氧化鈰，玻璃澄清效果都不佳。（3）氯化鈉和氟化鈣復合使用對玻璃澄清效果的影響基于氯化鈉用量過多會造成玻璃窯爐侵蝕嚴重問題及氟化鈣用量過多有環(huán)境污染問題，考慮將二者復合使用，降低各自的用量。在上述主成分配方基礎上，添加氯化鈉、氟化鈣作為澄清劑，將混合好的配合料在1600℃熔化溫度制度條件下進行玻璃化料實驗，并對制備得到的玻璃樣品在顯微鏡下觀察疵點情況，具體測試結果見表4。表41600℃熔化溫度制度條件下玻璃（添加氯化鈉、氟化鈣澄清劑）疵點情況由表4可知，本文設計成分條件下，棕色中性藥用硼硅酸鹽玻璃配合料中添加氯化鈉、氟化鈣作為澄清劑，在1600℃熔化溫度條件下，添加0.3%氯化鈉+0.2%氟化鈣或0.1%氯化鈉+0.3%氟化鈣，可使玻璃澄清效果良好。3結論通過一系列研究實驗，在本文設計成分條件下，得到棕色硼硅酸鹽玻璃在不同熔化溫度制度條件下的澄清方案。（1）配合料中添加氟化鈣作為澄清劑，在1600～1640℃熔化溫度條件下，添加0.5%氟化鈣，可使玻璃澄清效果良好。（2）配合料中添加氯化鈉、氧化鈰、硝酸鈉作為澄清劑，在1630℃熔化溫度條件下，添加0.4%氯化鈉+0.4%氧化鈰+2%硝酸鈉，就可使玻璃澄清效果良好；降溫至1620℃熔化溫度條件下，即使添加更多的