棕色安瓿瓶玻璃的研究

1、棕色安甑瓶玻璃的研究姓名：糕明屮请学位级别：硕士专业：材料学指导教师：梁忠友20090606山东轻工业学院硕士学位论文摘要安甑瓶是水针剂的一种，为密封小瓶，常用于存放注射用的药物以及 疫苗、血清等。因在存放过程中经常受到阳光照射，而一般的安甑瓶为无 色透明，紫外线透过率接近1 0 0 %,容易造成安甑瓶内药品分解，变质， 缩短药品保质期，从而会危害到病人的身体健康。如向安甑玻璃内添加某 种添加剂，使其着成棕色，且吸收紫外线，防止光化学反应，保护安甑瓶 内药品，可延长药品保质期，保护病人用药安全。选用本课题具有重大使 用价值，有望进行产业化生产。本实验通过棕色安甑瓶玻璃的初步设计，设计几组玻璃基

2、础成分，并 向其中加入少量添加剂，并对实验样品进行化学稳定性、热膨胀系数、光 学性能的测定，找出了在现有实验条件下，最接近药用玻璃标准的玻璃基 础成分，且初步分析了添加剂对紫外吸收和着色、澄清的影响。进一步通过棕色安甑瓶玻璃的着色研究与棕色安甑瓶玻璃的澄清、均 化研究实验，主要研究了不同f e 2 0 3、t i 0 2、c配比对着色的影 响，及不同n a c i、c e 0 2含量对澄清的影响，通过一系列成分设计、 熔制试验，并对样品进行透射光谱性能分析，找到了合理的着色剂配比和 澄清剂配比，及合适的熔制工艺条件，对实验结果进行分析，探讨了着色 机理和澄清机理。实验结果证实：铁钛碳着色的棕色

3、安甑玻璃在化学稳定 性、热膨胀系数、光学性能方面优异，适用于制造棕色药用玻璃，特别是 在紫外吸收方血有良好效果，能有效延长安咅瓦瓶内药品质量。本实验的创新之处在于：1、在国内首次提出中性药用玻璃使用铁钛 碳为着色剂，找到最佳的加入量及其配比，使其显示棕色，其中f e 2 0 3、t i 0 2均能强烈的吸收紫外线，使其吸收率接近1 0 0%, t i 0 2还有助于提高玻璃化学稳定性，有效保护瓶内药品质量，延长药品保质 期；2、在国内首次提出使用稀土 c e 0 2和na c 1作复合澄清，通过 一系列实验，找到最佳的加入量及其配比，澄清效果良好。研究证实ce 0 2除具有澄清效果外，还有加深

4、玻璃着色，和吸收紫外线的功能。关键词：中性玻璃；硼硅酸盐玻璃；棕色玻璃；铁钛碳着色；澄清; 热膨胀系数；化学稳定性；光透过率；紫外吸abstractabstractampoulebott lesofwaterinj e c t i on i ss t o r a g eaformofsealedvial, commonlyusedi n t h ea sof drugsandvacc ines, suchs e rum, etc becauseofi twasregula r i t yab o t t 1 e i sbeingstoredsunl ightintheproce s s , a

5、ndgeneralampoul et ransparent, u 1 t r a v i o 1 e tcolorlessandtransmi ttanceclosetoloo%, e a s i 1 y 1 eadtodrugampoul e b o t t 1 et o t h endthusbeherioration, srugsandultravi1 e tpat i ent?sgoodhea 1 th. i f addsomeadditivestolightwasabsorpt iontopreventphotochemical react ion, thenprotect iono

6、f tmedy . selectexpexpampdesroughv e r a 1 setsofglasscompos i t ion,ands m a 1 1 quant i t y o f a d d i t i v e s expansionthesamplesforchemicalstability, thermalcoefficient, thecalpropertmedanaassadopt ibrownampouleandresearchredamptoclarifytht u d y , t h e m ashadingt n a c 1 , c e 0 2iesofcomp

7、oneanals o f t r a n s m i sandclarifying agent p r o p o r t i o n o f thecoloringagentf o r t 1 1 e a n a 1 y s i sratio, andmel t ingcondi t ionsmecha n i s m o f thet r o ns m. expcoloredglassresul tsshowthat： c a r b o n t i 僦 u mbrown ampoule areainthechemi c a 1s t a b i 1 i t y , thermal exp

8、ans ioni c i e n t excel lentopticalpeo r m a n c e , f orthemanuf ac tureofmedbrownglass,yintheuvaquathelintproposedtheusei sathetencaneforgensagehermakei n g f e 2 0 3 , t i02canbes t r o n g u vi m p rove thechemi c a 1thea b s o r p t i o n0 %, t i 0 2 a山东轻工业学院硕士学位论文quatabilityofglathetheandrati

9、therets. researchhas shownthat tfytheef f ectofce02addi t ion,redeepercoloredglass, a n d t hfabsorbingul t r a v i o 1 e tion.keywo rd s： neutralglass；t e g 1 a s s； brownglass； i r oa r b o n ； clarify； t h e r m a 1 expans ioncoef f i cient； chemicalstabi 1 i t y ； opt ical t ransmi ss ioncolorin

10、；uvabsorpt i o n i i i学位论文独创性声明本人声明，所呈交的学位论文系在导师指导下本人独立完成的研究成 果。文屮引用他人的成果，均已做出明确标注或得到许可。论文内容未包 含法律意义上已属于他人的任何形式的研究成果，也不包含本人已用于其 他学位申请的论文或成果，与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献 均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。论文作者签名：整：翌旦日期：旦乞年j乙月圭生日学位论文知识产权权属声明本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作甜，知识产权归属山 东轻工业学院。山东轻工业学院享有以任何方式发表、复制、公开阅览、 借阅以及屮请专利等权利，同意学校保留并向国

11、家有关部门或机构送交论 文的复印件和电子版，本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相 关的学术论文或成果时，署名单位仍然为山东轻工业学院。论文作者签名：导师签名：丝公整：堑1日期：卑年月旦日山东轻工业学院硕士学位论文第1章绪论11棕色安甑瓶玻璃综述药用玻璃是医药包装行业的一个主要分支。据了解，药用玻璃在我国己被广泛地用于各类注射针剂、粉针剂、生物药品、血液制品、冻干剂、片剂、口服液等的包装。其中，水针剂包装的主要形式是安甑。国内生产 的曲颈易折安甑有两种：一种是安甑颈部有一刻痕，刻痕的上方有一色点 标志；另一种是安甑颈部有一圈低熔点玻璃色环，因色环与安甑玻璃本身 的膨胀系数不同，可产生局部

12、应力，易折断。安甑瓶的容积一般为05-2m 1 ,玻璃安咅瓦瓶在国际上应用广泛, 包装的针剂用于皮下注射。国际标准is0127751997明确规 定药用玻璃主要有三类：3. 3硼硅玻璃、国际中性玻璃和钠钙玻璃。由 于我国技术水平所限，一直不能规模生产耐水性、耐酸性和耐碱性都较强 的国际中性玻璃，今后应逐步过渡，重点发展国际中性玻璃。现阶段生产 安甑瓶主耍采用的仍是硼硅酸玻璃。12我国药用玻璃包装的现状与前景药用玻璃是医药包装行业的一个主要分支，也是整个医药工业的一个 重要组成部分。改革开放以来，我国的药用玻璃包装工业得到了迅速的发 展，特别是经过“八五”、“九五”期间的努力，基本能够满足医药包

13、装 的需求，正在发展成为一个举足轻重的产业。为便于对我国药用玻璃包装现状及发展前景有一个比较清晰的认识 和定位，尽快缩短与国际先进水平的差距，迎接wto对行业带来的机遇 和挑战，促进我国医药制剂整体水平的提高，下面就对几种剂型所涉及的 主要药用玻璃包装作简要的述评【1 j。抗生素粉针剂抗牛素类药物的鼻祖青霉素（盘尼西林）自1 9 2 9年问世至今半个多世纪以来，为人类的健康事业做出了卓越的贡献，而模制和管制的抗生 素玻璃瓶以其他材料不可撼动和替代的优势成为其首选的包装材料。模制 抗生素瓶：该类产品基础化学成分为钠钙硅酸盐玻璃、无硼或低硼屮性料, 玻璃组成中碱性氧化物（rzo）含量一般控制在1

14、3 %以下，且产品在 生产过程中经过表面硫化处理，故该类产品以其优良的化学稳定性等性能 被大量、广泛地用于抗生素类粉针剂的包装，用量约为抗生素粉针总量的 7 0 % 2 1。国内抗牛素分装“四大巨头”中的哈尔滨制药集团、第1章绪论鲁抗医药集团、石家庄制药集团基本全部采用，年用量约4 0亿支。近年來，随着医药工业的高速发展，该产品的工艺制造水平及产品质 量水平得到很大提高。国内最大生产厂山东省药用玻璃股份有限公司为了 尽快缩小与国外发达国家同类产甜差距，在扩大规模的同时，注重加快技 术改造步伐，加人技改投入力度，于1 9 9 7年引进一条美国埃姆哈特公 司（emhart）的制瓶生产线，英产品质量

15、水平己达到和接近国际同 类产品先进水平，该企业通过对原冇工艺技术及装备的不断革新改造，试 制生产了薄壁轻量瓶、高白料瓶，改善了瓶子外观透明性和光洁度。目前国内有1 0家生产厂，年产量约1 0 0亿只，大部分企业的年产 量不足5亿只，技术装备水平和产品质量水平与国际同类产品先进水平相 比，还存在很大差距，轻量化的任务还没有完全实现，传统的8 0万单位 青霉素被大剂量分装替代的越来越多，各类新特药、高档药的出现，加之 管制瓶的竞争，模制抗生素瓶将面临着轻量化、高档化及大规格化发展趋 势。管制抗生素瓶：该类产品亦用于抗牛素粉针的包装，国内以华北药厂 使用量最大，年用量约1 2亿支，该产品近年来发展较

16、快，己逐步替代了 冻干剂用安瓶，并部分地替代了模制瓶1 3。管制瓶属二次加工产品， 其质量水平不仅取决于制造工艺，更重要的是取决于玻璃管的质量水平。 所以，同时具备玻璃管生产能力的企业要有一定优势，但目前国内众多生 产厂家并不具备拉管生产能力，致使该产品质量水平差异较大，市场竞争 激烈。与国际同类产品相比，玻璃的材质也存在一定差距。国外发达国家 管制瓶玻璃成分中氧化硼（b 2 0 3 ）含量般1 0%以上，国内的则在 2 %. 7 %,玻璃材质导致了产品理化性能的差距。另外，产品标准水平、 实物质量水平及包装质量均未达到国际同类产品的先进水平。从目前国内外抗生素粉针的发展趋势看，该产品将具有很

17、大的发展潜 力。改善玻璃材质、增加瓶子强度、提高规格尺寸的稳定性、外观质量及 包装质量、发展低膨胀系数的及印字的管制瓶，将成为今后的发展方向。 原国家医药管理局在“九五”至2 0 1 0年发展方针政策及目标中提出： “五大制剂发展产量目标预计为：抗生素分装量按每年增长1 0%计，2 0 0 0年产量约1 3 0亿瓶，2 0 1 0年约2 1 0亿瓶。”抗生素粉针为 药品的“五大剂型”之一，各类常规药物中，抗生素用量最大。从国际、 国内市场现状及发展需求分析，管制瓶有逐步上升的趋势，但模制瓶一直 占据主导位置，7 0 %以上的抗生素粉针还在采用模制瓶包装。医药包装行业“十一五”发展规划纲要在各剂

18、型包装发展方向中提出: 粉针剂（包括生物、生化冻千）要发展优质管制瓶和轻量模制瓶。在今后 相当长的时期内，这两类产品将在激烈的市场竞争中充分发挥各自独特的 优势，在相互的替代竞争中获得更大的发展。水针剂2 山东轻工业学院硕士学位论文水针剂包装，主耍为玻璃安瓶，冃前国内市场年需求量为2 9 0亿支, 国内生产厂家众多。原国家医药管理局1 9 9 0年开始强制淘汰非易折安 瓶，该产品已达到升级换代，但是当前安瓶易折化的问题表现尤为突出。 推行易折安瓶的冃的就在于使安瓶易折，从而避免安瓶使用时因挫击所形 成的玻璃微粒进入药液。研究表明，玻璃微粒万一随药液进入人体，将会 产生严重后果，另外受害者是医护

19、人员，注射时因安瓶不易折被割伤的事 件屡屡发生，给人们的用药安全和医护人员的使用带来很大隐患和威胁。 产生上述问题的重要原因：一是产品标准水平低；二是产品质量、安瓶壁 厚及折断力指标达不到耍求，加z有些屮小型企业及制药企业置社会效益 于不顾，忽视安瓶质量及用药安全，助长了安甑瓶市场低质低价倾销局面。根据市场调查分析预测，我国医药针剂将以每年5 %的速度增长。2 0 1 0年将达到3 7 5亿支，1 0 % 1 5 %的针剂需要耐强酸、强碱及 避光的安咅瓦，5 %的安瓶需要优质印字p j o输液瓶盛装输液剂的药品包装目前仍以玻璃输液瓶为主，该产品良好的气密 性、清洁透明、不易变质等诸多优势使其被

20、大量采用。但是，玻璃输液瓶 的重复使用己经成为当前威胁人们安全用药的大问题。我国药典要求，用于盛装注射用输液的玻璃瓶，其内表面耐水性必须 达到gb 12 4 161屮的hc 1级和hc2级的耍求（该标准等效采 用工i s 0 4 8 0 2 ）,符合这项要求的玻璃有两种，一种是含氧化硼（b2 0 3 ） 1 0 %的硼硅酸盐玻璃，简称i型玻璃，它具有优异的化学稳定性。我国目前还没有这种玻璃制造的输液瓶，国际上也不多。另一种是经 过内表面处理的钠.钙.硅酸盐玻璃，简称ii型玻璃，它的内表面有一层 很薄的富硅层，能达到i型玻璃的效果，为国际上广泛采用，目前我国1 / 3的输液瓶是用这种玻璃制造的，

21、其余2 / 3的输液瓶是采用含氧化硼 (b 2 0 3 ) 2 %左右非i型非i i型玻璃制造的。测试证明，ii型玻璃 的抗水性能优于非i型非i i型玻璃，但ii型玻璃仅仅在内表面进行了脱 碱处理，形成极薄的富硅层而接近i型玻璃，如重复使用，由于洗瓶和灌 装消毒过程中的损伤，极薄的富硅层会遭到破坏而导致性能下降，因此, 国家标准g b 2 6 3 9 1 4 中明确规定，i i型玻璃仅适用于一次性使 用的输液瓶。日前，输液瓶的制造质量水平与国际同类产品相比有很大差距，主要 为瓶子的轻量化、清洁度、包装及外观透明度、均匀度等。康离不开医药。到2 0 1 0年,1 9 4 0亿元,医药行业被国际上

22、公认为“永不衰落的朝阳产业"，人类的生存和健 近年來，我国医药工业经济运行底气十足。据专家预测, 我国药品需求量将达到3 1 8 0亿元，比2 0 0 0年净增到1 2 %左右。人口总量增长、人口结构的老龄3预计“十一五”期间，我国药品需求年平均递增速度能达第1章绪论化、表村人口向城市流动这三个不可逆转的因素将是国内医药市场稳步增长的基本条件。“十五”期间，我国的表村医药市场将得到迅速拓展， 据预测到2 0 1 0年，农村药品消费总额可望达到4 0 0亿元人民币，毫无疑问，广阔的农村医药市场将会给抗生素类普药提供巨大的商机。中国 药品市场这个极具潜力的发展空间对药用玻璃包装的发展和成

23、长起着决 定性的作用。目前，我国己成为世界第二大原料药生产国，抗生素和维生素类药品 在世界上名列前茅。中国的抗生素原料一直在大量出口。另外，进口药品 需求的增长受到遏制，制剂的进口额有所下降，受冲击最大的是抗生素进 口药，其市场份额己被国产和合资药品取代，加之亚洲发展中国家普遍存 在抗生素滥用情况造成的抗生素使用比例过高等因素，所以，在今后相当 长的时期内，抗生素类药物中唱主角的还是普药，其质优价廉，符合1 0 多亿中国人的需要。就盛装抗生素类药物的玻璃瓶而言，仍然会呈现稳中 有升的发展态势。随着社会进步，人们生活水平提高及加入wto,各类 新药、特药及高档贵重药品的比重也会逐步增大，这类药品

24、会对药用玻璃 的更新换代及提高档次提出更高的要求，但这一发展趋势能够带动提升药 用玻璃包装产品的附加值1 5 j。近年來，各类包装材料都在以其独特的性能优势在包装领域相互竞争、 相互替代。但是，药品属特殊商品，作为医药包装，其最重要的功能是保 证与药品具备稳定的相容性和配伍性，即确保药品在贮存使用期内不能产 生化学性质的改变而变质或失效。药用玻璃包装以其良好的化学稳定性、 气密性、光洁透明、耐高温、易消毒等一系列物理化学性质成为药品包装 的首选材料【6】。就抗生素粉针而言，其他包装材料还无法涉足这个领 域，水针剂的主耍包装还是玻璃安瓶，但国外己有塑料安瓶及注射一体化 的包装（即水针药液直接灌封

25、在注射器中），优质印字安瓶、棕色避光及 低膨胀系数的安瓶仍然具备很大的发展潜力。国内输液制剂9 5 %以上为 玻璃包装，但在欧美和日本市场，除高档营养输液用玻璃瓶包装外，常规 输液包装己由优质塑料瓶和软管替代。预计未来1 0年内，我国的软塑输 液包装也将会呈稳步发展的趋势。棕色玻璃瓶盛装片剂的功能已大量地被 塑料瓶和泡罩包装替代。现在以盛装各类口服液制剂为主，随着人们生活 水平提高及保健意识的增强，预计各类口服液药品和保健品极具发展潜力。 棕色玻璃瓶将会以光洁透明、避光性及稳定性等优势占据这个市场空间7 j o综上所述，血对2 1世纪高速发展的医药工业，曲对国际经济一体化 的到來，面对各类包装

26、材料相互渗透、替代的竞争，我国的药用玻璃包装 将面临着一个新的历史发展时期。我们相信，通过社会各界、医药界及全 行业有识之士的共同努力，药用玻璃包装将会以更加优异的性能屹立于2 1世纪的医药包装之林【8 j 0 4山东轻工业学院硕士学位论文13药用玻璃的要求和分类对药用玻璃材质的要求，首先是较高的化学稳定性，以保证盛装的药 物不变质；由于灌装药物前后还需要进行高温加压灭菌或熔封等加工，所 以对热稳定性和机械强度也有一定要求；还需要有良好的加工操作性能， 热加工时不产生分相、析晶，灯工操作时，玻璃不产生发黑（挂烟）和不 岀现白色晕环。各种要求如下所述。1. 3. 1药用玻璃对性质的耍求对药用玻璃

27、性质要求，主要有化学稳定性、热稳定性和机械强度等方面。（1 ）化学稳定性.药用玻璃的化学稳定性是最重要的，各国对药用玻璃的耐水性和耐碱性，都制定了相关标准。我国药用玻璃耐水性的国家标准为gb 12 4 1 6. 1呻0、gb1 2416 . 2 9 0和耐碱性的国家标准g b 4 7 7 1-8 4,分别是药用玻璃容器内表面以及玻璃材质（用玻璃颗粒法）耐 水性和耐碱性的试验方法、分级的标准。对于药用玻璃材质的耐水性试验和分级，我国的国家标准gb 1 2 4 1 6. 2_9 0是等效采用国际标准i s07201 19850标准规 定玻璃颗粒度为3 0 0 - 4 2 5 1 . t m, 10

28、. 0 0试样侵入5 0 ml 水中加热至（1 2 1 士 1 ） £,侵蚀（30 a： 1 ） rain,以每克 试样耗用的0. 0 2mo 1 / l的hc 1溶液的m l数来进行分级，共分 为3个等级【2 5,见表1 . 1表1 一 1药用玻璃颗粒耐水性分级（gb12416. 2 9 0 ）此外，药用玻璃在配方中使用的澄清剂，目前己不再使用a s 2 0 3 或s b 2 0 3 ,以免玻璃侵出物中存在冇害健康的a s 2 0 3或s b 2 0 3 ,己改用无毒的n a c 1或c e 0 2。（2）热稳定性和机械强度药用玻璃的种类不同，理化性能要求也有所差异。国家标准gb

29、2 6 3卜1 9 9 0玻璃输液瓶、g b 2 6 4 0 n - 1 9 9 0模制抗生素瓶、 gb2641 1990管制抗生素瓶、gb263 7 1 995安甑和 gb 1 2 4 1 4 1 9 9 5药用玻璃管是药用玻璃主耍品种的国家标准, 现将各标准的要求综合成表12【2 5 5第1章绪论1. 3. 2药用玻璃的分类药用玻璃可按产品、色泽、成分来进行分类。（1 ）按产品品种分类安甑、输液瓶、储血瓶、抗生素瓶、注射器、 玻璃药瓶（装液体、粉末或片剂）及病房护理用玻璃器具等。（2 ）按色泽分类（3 ）按成分分类无色、琥珀色、褐色、蓝色等。硼硅酸盐玻璃、铝 硅酸盐玻璃、钙硼硅酸盐玻璃、顿

30、硼硅酸盐玻璃，锌硼硅酸盐玻璃、链硼 硅酸盐玻璃等。14安甑玻璃成分安甑玻璃内表面沥滤到药液屮的物质主耍是碱金属氧化物，这就使内 盛的药物成分发牛变化，因此长时间以来，行业内提出了安甑玻璃“中性” 的概念，中性玻璃侵蚀的特征，并用以评定安甑玻璃的化学稳定性。从化 学观点出发，“中性''是指中性药液装入安甑并密封后，在一定吋间范围内，内表面没冇碱 金属氧化物析出到药液中，即药液的氢离子浓度没有变化，这是保证药液 质量安全的标志，但由于针剂药液p h值的拓宽，所以又进行了耐酸、耐 碱性能的分类，根据6山东轻工业学院硕士学位论文不同的抗侵蚀能力来分级。我国最早制造安咅瓦玻璃用的是普通钠

31、钙硅类型的成分，但熔封药液后, 玻璃的化学稳定性明显不好。先期改进的办法，就是在成分中引入一定量 的氧化硼，大大地改善玻璃的化学稳定性，这也就是硼硅酸盐类型的成分。 但该系统的成分中，一般引入氧化硼的数量较低，化学稳定性比钠钙硅系 统己有所提高，加工操作性能也有所改善，然而在盛装pu值高的磺胺类 或氨茶碱等药液时，则脱片现象明显，也就是说s i 0 2 -a 1 2 0 3 . e 2 0 3c a 0 . r 2 0系统制作的安甑玻璃仅使用于盛装p h值不高的 药液。顿硼硅酸盐系统安甑玻璃成分是在钠钙硅玻璃中已引入氧化硼的基 础上，在引入氧化顿来进行改进的，氧化顿原料比较便宜，也可以用重晶

32、石矿物。硼硅酸盐玻璃是易分相的，由于b a 2 +的离子半径大，极性强， 易熔化，特别对压抑玻璃分相起很大作用，而若分相为连通结构时，使化 学稳定性降低，压抑分相，就意味着增加玻璃的化学稳定性。但b a 0含 量过多，容易产生二次气泡，同时b a 0对耐火材料的侵蚀比较大，所以 我国安咅瓦玻璃中的b a 0含量不高。锌硼硅酸盐玻璃系统安咅瓦玻璃成分是在成分中引入氧化锌，是为了易 于熔化，z n 0能降低高温粘度。由于我国硼资源匮乏，氧化硼的价格昂 贵。为了降低安甑玻璃成本，氧化硼用量就尽可能少些，但氧化硼用量少 了，s i 0 2、a 1 2 0 3量相对就多，使熔化困难，所以就引入z n 0

33、, 不仅易于熔化，同时发现用含zno的玻璃成分制成的安甑，内表面光滑 程度提高，不会使针剂的药液集滴。错硼硅酸盐系统安甑玻璃是在低硼玻璃成分基础上引入氧化错，既能 提高安甑玻璃的耐碱性，又能减少硼含量，降低成本，同时还引入多种二 价氧化物，尽量降低高p h值药液对玻璃的侵蚀。错是四价离子，其离子半径为0. 0因此属于高场强离子，通常以b配位存在于玻璃结 构中，和灿2 0 3相同，都是中间体，有游离氧存在，就夺取游离氧而以 四面体进入玻璃结构网络。z r 0 2的耐水性、耐碱性和耐酸性在二价、 三价氧化物中均居于首位，赋予玻璃很好的化学稳定性，但z r 0 2比较 难熔化，因而引入量不易过多，一

34、般为2 %。3 %。硼硅酸盐玻璃具有良好的热学性能、化学性能、机械性能，适用于药 用玻璃牛产，从安咅瓦玻璃成分看出，安甑玻璃基础成分大部分釆用硼硅酸 盐系统为基体，分别加入少量c a 0. b a 0. zno、z r 0 2等氧化 物，以提高安甑玻璃化学稳定性，同时易于熔化，从而减少e 2 0 3的含 量，降低安甑玻璃成本。15我国硼硅酸盐玻璃的发展概况及应用前景15 . 1硼硅酸盐玻璃性能分析硼硅酸盐玻璃是指基本成分为s 102.b203.na20的玻璃, 基本组成范围是：7第1章绪论w ( s i 0 2 ) = 7 0 % 80%, w(e203 ) = 6 % 1 5 %, w (n

35、 a ： 0) =4 % 10%, w(a1203)=0 5% w (b a 0 ) = 0一2%, w (c a 0) =0 - 2%0 研究表明，其中 n a 2 0 提供游离氧，使硼氧三角体转变为硼氧四血体，硼的结构由层状转变为架 状，为b 2 0 3与s i 0 2形成均匀一致的玻璃创造条件，b以b 0 3 或b 0 4 进人玻璃结构，尤其是当其以【b0 4】与s i 0 2 共 同组成结构网络时，使网络完整性和紧密程度增加，因此硼硅酸盐玻璃具 有许多优良的性能：如良好的热稳定性和化学稳定性、机械性能和工艺性 能好、优良的光学性能等。硼硅酸盐玻璃与普通钠钙硅玻璃相比，在许多力面有其优越

36、性：(1 )热学性能【9】硼硅酸盐玻璃由于其高含量s i 0 2与b 2 0 3,使得其网络完整性 和致密度较普通钠钙硅玻璃好，具有优良的热学性能。如其热膨胀系数一 般小于6 0 x 1 0o 1 / * c ,而普通钠钙硅玻璃约为(9 0 . 1 0 0 ) x 1 0刁/ °c；硼硅酸盐玻璃耐热冲击性at般大于1 5 0°c,被称为 硬质玻璃或特硬玻璃，普通钠钙硅玻璃则小于1 0 0°c。因此硼硅酸盐玻 璃具有较好的热稳定性，可被应用于器皿炊具、建筑防火等领域。(2)光学性能原料纯、混合均匀和加工精密，加之本身的优良性能，导致硼硅酸盐 玻璃具有较高的透光率。较

37、好的透光性能、较高的平面平整度和较低的荧 光性能，使得硼硅酸盐玻璃可被应用在电泳、光学、光子学和光电学等领 域。(3 )机械性能硼硅酸盐玻璃不仅具有较高的抗热冲击强度，还具有较高的表面硬度, 可以防止刮痕；同时，其密度比普通钠钙硅玻璃低1 2 %左右，硼硅酸盐 玻璃一般为2 . 3 9 / c m 3 ,钠钙硅玻璃一般为2 . 5 9 / c m 3。这 些显著的优势意味着硼硅酸盐玻璃将得到许多重要的应用，如用作建筑尤 其是高层建筑用玻璃，将大大降低幣体建筑物的重量，还可用作防弹玻璃 和装甲车玻璃等。(4)化学性能硼硅酸盐玻璃除了具有良好的抗酸抗碱性，它还具有相当好的抗水解 性，比钠钙硅玻璃高

38、两个等级。它可以抵抗空气屮的水蒸气，甚至含液态 酸或碱的水的侵蚀。而钠钙硅玻璃则不同，会明显地受到侵蚀。特别是对 于玻璃表面的微裂纹，硼硅酸盐玻璃不会由于潮湿空气中的水分子的作用 而引起裂纹扩张，因而表现出较好的水稳定性，而钠钙硅玻璃则不同。1. 5. 2我国硼硅酸盐玻璃应用基于以上的各方面性能，硼硅酸盐玻璃在我国各相关领域得到了比较 广泛的应用【10】。（一）仪器玻璃8山东轻工业学院硕士学位论文仪器玻璃是指用于制造化学、牛物和实验室器皿、管材和装置的玻璃。 仪器玻璃已被广泛应用于科研、文化教育、化工、医药卫生及各种工业生 产以及民航、激光、生物工程、核工程等高新技术领域。对仪器玻璃，其 要求

39、是：化学稳定性好、热稳定性好、机械强度高、工艺性能好等。而这 正好与硼硅酸盐玻璃具有的优良性能相吻合，此类玻璃具有较高含量的s i 0 2 与b 2 0 3。（二）器皿和炊具玻璃玻璃器1111是玻璃工业的一个重要分支，基本属于压制和吹制类玻璃制 品，其产员仅次于平板玻璃和瓶罐玻璃而位居第一。其特点是：透明度高、 颜色艳丽、富有光泽、热稳定性和化学稳定性好、机械强度高。其中玻璃 炊具要求抗热冲击性好，一般在1 5 0 °c以上才能直接用明火加热。用于玻璃炊具的玻璃主要有硼硅酸盐玻璃和微晶玻璃两人类。它们的特点是热 膨胀系数低一般在（40x1 o 7 °c以下）、抗热冲击强度高

40、（一般在1 5 0 °c 以上）。（-）药用玻璃药用玻璃是医药包装行业的个主要分支，也是整个医药工业的一个重 要组成部分。药用玻璃通常是指较高化学稳定性的中性玻璃。它耍求化学 稳定性高、密封性好、机械性能强等，此类玻璃以硼硅酸盐玻璃为主。（四）f 1 i曼镜玻璃和视镜光致变色玻璃一般分为均相型和异相型两大类，异相型光致变色玻璃 形成系统十分广泛，其组成主要为硼硅酸盐玻璃。光致变色玻璃最普遍用 作眼镜玻璃，以外，也可以用于汽车防护玻璃、激光防护、航天器的窗口 材料、新型仪器的开关等。工业玻璃视镜是在一定温度和压力条件下使用的透视窗口玻璃，具有 透明度高、耐温、耐压、化学稳定性好等特点。

41、目前研制生产的玻璃视镜 冇“无碱铝硅玻璃视镜”、“硼硅酸盐玻璃视镜”、“石英玻璃视镜”三大 系列，数个品种。工业玻璃视镜广泛用于石油、化工、医药等行业的管道、 阀门、裂解炉、储液罐等压力容器和仪器仪表。（五）太阳能真空集热管国内已有年产2 0 0万支太阳能真空集热管的厂家，它是通过高新技 术和设备，以高硼硅玻璃33 （特硬料）为材料，采用具有国际先进水 平的溅射选择性吸收涂层工艺，该产品具有吸收率高、强度好、抗冰雹冲 击、耐酸碱、保温性能好等特点，各项技术指标和性能均居国内领先水平， 使用寿命长达1 5年以上。以全玻璃真空太阳集热管为吸热元件研制的太 阳能热水器产品，对太阳光有极高的吸收率（9

42、 3 %以上）和极低的热发 射率（6%以下），对热传淤、热损失率降到最低限度。9第1章绪论15. 3我国硼硅酸盐玻璃的发展前景随着耐火材料性能的提高、玻璃电熔窑技术的发展以及玻璃加工技术 的进步，将使浮法生产硼硅酸盐玻璃技术得到迅速发展，使其优异性能得 以充分发挥成为可能，其应用领域在我国将得到极大的拓宽和深入【1 o（一）显示器玻璃平板显示器已经成为人们日常生活的部分。难以想象，如果没有显示 器，我们的信急交流和技术操作将如何实现。从手表盘、温度仪和指示仪、 通讯终端设备，如传真机、移动电话到台式计算机和电视机设备，硼硅酸 盐玻璃都得到或即将得到广泛的应用。尤其是液晶显示器（lcd）现在己成为平板显示器中的新宠儿，并 已经成为一种潮流。所冇这些显示器的一个共同点是：使用的玻璃基片必 须是高质量、薄厚度的特殊玻璃，并日在此玻璃片上能进行精密存储。伴