ФОТОХРОМНОЕ СТЕКЛО Российский патент 1996 года по МПК C03C4/06 C03C3/118 

Изобретение относится к получению галоидомедных фотохромных стекол, обладающих высокой светочувствительностью и большой скоростью термического обесцвечивания при воздействии как импульсного, так и стационарного (солнечного) излучений. Эти стекла могут быть использованы для изготовления светофильтров с переменным светопропусканием для защиты от излучений различного типа.

В настоящее время для защиты от импульсного излучения используются галоидосеребряные фотохромные стекла [1] Известно галоидосеребряное фотохромное стекло [2] включающее, мас.

SiO₂ 46 76
B₂О₃ 4 28
R₂O 2 25
Al₂O₃ 4 26
F 0,5 1,4
Cl, Br 0,6
CuO 0,05 0,18
Ag 0,7,
где R₂O- сумма оксидов щелочных металлов.

Тонкий слой фотохромного стекла (0,7 мм) имеет следующие характеристики: пропускание в исходном состоянии Т_о 90 95 пропускание через 600 с УФ-облучения Т₆₀₀ 20 40 время просветления стекла до уровня 0,5 D_o приблизительно 20-30 с.

Однако высокое содержание дорогостоящего и дефицитного серебра (0,7 мас. ) в галоидосеребряных фотохромных стеклах ограничивает возможности их широкого промышленного выпуска.

Наиболее близким к изобретению является галоидомедное фотохромное стекло [3] включающее, мас.

SiO₂ 46 60
B₂O₃ 21 26
Al₂O₃ 0,1 3
Na₂O 8 12
CuO 0,5 1,2
Cl 0,9-1,7
F 0,4 1,5
Sb₂O₃ 1 5
ZrO₂ 0,1 7
P₂O₅ 0,3 1,2
Ag₂O 0,005 0,1
SnO₂ 0,1 2
Стекло имеет следующие характеристики в стационарных условиях обличения: исходное пропускание Т_о 72 пропускание образца через 90 с активации на установке ИФС-3 Т₉₀ 37 пропускание образца после 90 с релаксации Т'₉₀ 50
Указанные галоидомедные фотохромные стекла в условиях стационарного облучения достаточно быстро темнеют (за 90 с активации от Т_o 72 до Т₉₀ 37), однако, скорость термической релаксации их недостаточно высока. Кроме того, указанные стекла не могут быть использованы для работы в импульсном режиме облучения по причине их низких релаксационных свойств.

Задача настоящего изобретения получение быстродействующих галоидомедных фотохромных стекол, обладающих высокой светочувствительностью и большой скоростью термического обесцвечивания при воздействии как импульсного, так и стационарного излучений.

Задача достигается тем, что фотохромное стекло, включающее SiO₂, B₂O₃, Al₂O₃, Na₂O, ZrO₂, F, Cl, P₂O₅, CuO, Ag₂O, SnO₂, Sb₂O₃, отличается тем, что оно дополнительно содержит K₂O в пределах 0,5 5 мас. а компоненты SnO₂ и Sb₂O₃ содержатся в следующем соотношении, мас.

SnO₂ 3 7
Sb₂O₃ 0,1 1
Дополнительное содержание в указанных стеклах K₂O в количестве 0,5 5 мас. уменьшение содержания Sb₂O₃ до 0,1 1 мас. увеличение содержания SnO₂ до 3 7 мас. в совокупности влияют на процессы выделения и роста светочувствительной фазы, а также на снижение активационного барьера процесса релаксации. Это позволяет реализовать в данных галоидомедных фотохромных стеклах наряду с высокими значениями степени потемнения большие скорости термического обесцвечивания при воздействии на стекло как импульсного, так и стационарного излучений.

Сравнительный анализ данных, полученных на стеклах, относящихся к изобретению и прототипы (табл. 1) позволяет заключить, что в условиях импульсного облучения величина параметра t улучшается в 10 раз (от 100 до 10 с) при сохранении остальных характеристик на одинаковом уровне.

Таким образом, релаксационные свойства предлагаемого стекла (параметр t) на порядок выше, чем у прототипа.

Предлагаемое изобретение позволяет получить галоидомедные фотохромные стекла, обладающие высокой чувствительностью к импульсному излучению, большими величинами скоростей термического обесцвечивания при сохранении фотохромных характеристик при стационарном облучении.

Толщина образцов соответствовала 6 мм.

Сравнительный анализ составов предлагаемого стекла и прототипа показывает, что предлагаемый состав отличается тем, что дополнительно содержит K₂O в количестве 0,5 5 мас. содержание Sb₂O₃ соответствует 0,1 1 мас. SnO₂ 3 7 мас.

Галоидомедные фотохромные стекла с указанным содержанием K₂O при данном соотношении Sb₂O₃ и SnO₂ не известны из уровня техники. Таким образом, предлагаемый состав галоидомедного фотохромного стекла соответствует критерию "новизна".

Решение технической задачи с предлагаемым изобретением отличительными признаками не следует явным образом из соответствующего уровня техники, что соответствует требованиям критерия "изобретательского уровня".

Предлагаемое галоидомедное фотохромное стекло может быть изготовлено с использованием известных материалов и технологии, поэтому оно соответствует критерию "промышленная применимость".

Стекла варят из обычных шихтных материалов марки "хч" при 1400 - 1450^oC в течение 3 ч. Для придания им фотохромных свойств стекла подвергают дополнительной термической обработке в течение 2 48 ч в интервале температур 530 640^oС. В табл. 2 приведены составы предлагаемых стекол. В табл. 3 приведены свойства образцов, полученных согласно предлагаемому изобретению. Толщина образцов соответствует 6 мм.

Предлагаемые стекла могут быть использованы для изготовления светофильтров с переменным пропусканием для защиты от излучений различного типа.

ЛИТЕРАТУРА.

1. Барачевский В.А. Лашков Г.И. Цехомский В.А. Фотохромизм и его применение. М. Химия, 1977, с.162.

2. Патент США N 3656923, кл.65 30, 1976.

3. Патент России N 1838260, 1991. ТТТ1 ТТТ2 ТТТ3

Использование: для изготовления светофильтров с переменным светопропусканием для защиты от излучений различного типа. Сущность изобретения: фотохромное стекло содержит, мас. %: оксид кремния 48,45 - 55,09 БФ SiO<Mv>2<D>; оксид бора 20,42 - 26,0 БФ B<Mv>2<D>O<Mv>3<D>; оксид алюминия 0,2 - 3,0 БФ Al<Mv>2<D>O<Mv>3<D>; оксид натрия 8,0 - 9,8 БФ Na<Mv>2<D>O; оксид калия 0,5 - 5,0 БФ K<Mv>2<D>O; оксид меди 0,62 - 1,19 БФ СuО; хлор 0,87 - 1,67 БФ Cl; фтор 0,49 - 1,0 БФ F; оксид сурьмы 0,1 - 1,0 БФ Sb<Mv>2<D>O<Mv>3<D>, оксид циркония 0,2 - 5,90 БФ ZrO<Mv>2<D>; оксид фосфора 0,54 - 1,0 БФ P<Mv>2<D>O<Mv>5<D>; оксид олова 3,0 - 7,0 БФ SnO<Mv>2<D>; оксид серебра 0,01 - 0,05 БФ Ag<Mv>2<D>O. Оптическая плотность стекол в конце импульса через 1000 мс - 1,06, через 150 мс - 0,57, пропускание образца после 90 с активации на ИФС-3 - 37 %. 3 табл.

Фотохромное стекло, включающее SiO₂, B₂O₃, Al₂O₃, Na₂O, CuO, Cl, F, Sb₂O₃, ZrO₂, P₂O₅, SnO₂, Ag₂O, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит K₂O при следующем соотношении компонентов, мас.

SiO₂ 48,45 55,09
B₂O₃ 20,42 26,0
Al₂O₃ 0,2 3,0
Na₂O 8,0 9,8
CuO 0,62 1,19
Cl 0,87 1,67
F 0,49 1,0
Sb₂O₃ 0,1 1,0
ZrO₂ 0,2 5,90
P₂O₅ 0,54 1,0
SnO₂ 3,0 7,0
Ag₂O 0,01 0,05
K₂O 0,5 5,0