棕色硼硅酸盐玻璃澄清剂配方研究.docx

0引言

中性药用玻璃具有良好的理化性能，在医药包装领域，特别是疫苗、血液制品方面得到广泛应用。但是透明中性玻璃不吸收紫外线，会造成容器内的某些药品受光分解、缩短保质期，甚至可威胁到人体健康。棕色中性药用硼硅酸盐玻璃加入氧化铁和氧化钛作为着色剂，可以有效阻隔紫外线透过药品容器玻璃，防止瓶内药品受到光线照射而变质，从而延长药品保质期。棕色中性药用硼硅酸盐玻璃特殊的成分及性能使其具有熔化温度高、配合料含气率低、气泡核形成速度慢、气泡数增加缓慢、不易于浮起和消失、均化时玻璃液黏度大、扩散系数低等特点。工业窑炉生产过程中可以通过提高高温熔化温度来实现玻璃澄清的目的，实际受窑炉耐火材料限制和能耗成本制约，一般情况下会加入一定量的澄清剂来帮助玻璃澄清，消除气泡。

根据棕色中性药用硼硅酸盐玻璃的性能特点，本文通过在不同高温熔化温度条件下，研究氯化钠、氟化钙、氧化铈等澄清剂对棕色中性药用硼硅酸盐玻璃澄清效果的影响。

1实验

（1）玻璃组分设计

本文保持玻璃主成分不变，通过加入不同的澄清剂，研究澄清剂对棕色中性药用硼硅酸盐玻璃澄清效果的影响。实验玻璃主成分的组分见表1。

（2）玻璃熔化温度制度

按照表1所示的玻璃配方进行配料，将混合均匀的250g玻璃配合料加入到300mL铂铑合金坩埚内，再将坩埚放进实验高温炉中；高温炉经4h升温至1600～1640℃，保温5h后，快速将熔融玻璃液倒入浇铸模具成型，随后将已固化成型的玻璃移入到已加热至650℃的马弗炉中；在马弗炉内保温1h后断开其电源，样品玻璃随炉冷却退火。

（3）玻璃性能表征

玻璃的疵点使用徕卡DM2500P显微镜进行观测。因棕色中性硼硅酸盐玻璃可见光透过率相对较低，无法直接在光学显微镜镜头下观察玻璃样品疵点情况（疵点包含结石和气泡），需将制备得到的玻璃切割成2片或3片厚度均为3.9mm的样品（长宽为38mm×38mm），并进行抛光处理，便于在显微镜下观察玻璃的疵点情况。配合料经高温熔化并浇铸成型后玻璃及经过切磨抛处理后的玻璃如图1所示。

图1浇铸成型后玻璃和切磨抛后玻璃

2结果与讨论

（1）氟化钙对玻璃澄清效果的影响

在上述主成分配方基础上，添加氟化钙作为澄清剂，将混合好的配合料在不同熔化温度制度条件下进行玻璃化料实验，在显微镜下观察制备得到的玻璃样品的疵点情况，具体测试结果见表2。

表2不同熔化温度制度条件下玻璃（添加氟化钙澄清剂）疵点情况

由表2可知，本文设计成分条件下，棕色中性药用硼硅酸盐玻璃配合料中添加氟化钙作为澄清剂，在1600～1640℃熔化温度条件下，添加0.5%氟化钙，可使玻璃澄清效果良好。

（2）氯化钠、氧化铈和硝酸钠复合使用对玻璃澄清效果的影响

在上述主成分配方基础上，添加氯化钠、氧化铈、硝酸钠作为澄清剂，将混合好的配合料在不同熔化温度制度条件下进行玻璃化料实验，在显微镜下观察制备得到的玻璃样品的疵点情况，具体测试结果见表3。

表3不同熔化温度制度条件下玻璃（添加氯化钠、氧化铈、硝酸钠澄清剂）疵点情况

由表3可知，在本文设计成分条件下，棕色中性药用硼硅酸盐玻璃配合料中添加氯化钠、氧化铈、硝酸钠作为澄清剂，在1630℃熔化温度条件下，添加0.4%氯化钠、0.4%氧化铈、2%硝酸钠，就可使玻璃澄清效果良好；降温至1620℃熔化温度条件下，即使添加更多的氯化钠或氧化铈，玻璃澄清效果都不佳。

（3）氯化钠和氟化钙复合使用对玻璃澄清效果的影响

基于氯化钠用量过多会造成玻璃窑炉侵蚀严重问题及氟化钙用量过多有环境污染问题，考虑将二者复合使用，降低各自的用量。在上述主成分配方基础上，添加氯化钠、氟化钙作为澄清剂，将混合好的配合料在1600℃熔化温度制度条件下进行玻璃化料实验，并对制备得到的玻璃样品在显微镜下观察疵点情况，具体测试结果见表4。

表41600℃熔化温度制度条件下玻璃（添加氯化钠、氟化钙澄清剂）疵点情况

由表4可知，本文设计成分条件下，棕色中性药用硼硅酸盐玻璃配合料中添加氯化钠、氟化钙作为澄清剂，在1600℃熔化温度条件下，添加0.3%氯化钠+0.2%氟化钙或0.1%氯化钠+0.3%氟化钙，可使玻璃澄清效果良好。

3结论

通过一系列研究实验，在本文设计成分条件下，得到棕色硼硅酸盐玻璃在不同熔化温度制度条件下的澄清方案。

（1）配合料中添加氟化钙作为澄清剂，在1600～1640℃熔化温度条件下，添加0.5%氟化钙，可使玻璃澄清效果良好。

（2）配合料中添加氯化钠、氧化铈、硝酸钠作为澄清剂，在1630℃熔化温度条件下，添加0.4%氯化钠+0.4%氧化铈+2%硝酸钠，就可使玻璃澄清效果良好；降温至1620℃熔化温度条件下，即使添加更多的氯化钠或氧化铈，玻璃澄清效果也不佳。

（3）配合料中添加氯化钠、氟化钙作为澄清剂，在1600℃熔化温度条件