特种光学材料用偏磷酸盐-征求意见稿编制说明

团体标准T/SHXCL-0007-2021特种光学材料用偏磷酸盐（征求意见稿编制说明）任务来源为推进上海市新材料产业的发展，上海市新材料协会根据上海市新材料社团标准化管理要求，同意上海太洋科技有限公司提出的立项申请，立项开展《特种光学材料用偏磷酸盐》团体标准的编制工作。国内外情况简介磷酸盐化合物在化学工业及其他工业部门中早已获得广泛应用,但作为玻璃原料来应用则开始得比较晚。1880年Schott和Abbe曾研究了一些磷酸盐系统玻璃的性能,得到的结果是当磷酸盐玻璃与硅酸盐玻璃色散相同时,磷酸盐玻璃具有较高的折射率,因而将其列为新品种光学玻璃。以后也发现磷酸盐玻璃具有不易为氢氟酸所侵蚀以及有良好的透紫外能力等特性。近来随着氟化学的发展,发现在氟化物系就中加入磷酸盐,特别是偏磷酸盐,可以形成较稳定的氟磷玻璃,由于磷酸盐玻璃具有特别良好的光学性能,从而对它引起了新的重视。根据一些实验,在磷酸盐化合物中,大多数偏磷酸盐均能形成较稳定的玻璃,所以目前大部分磷酸盐技术玻璃都以偏磷酸盐为主要成分。磷酸盐玻璃作为特种玻璃在各个领域都有广泛的应用。磷酸盐玻璃常用来制造光学玻璃、透紫外线玻璃、吸热玻璃、耐氟酸玻璃等。钒磷酸盐玻璃是重要的辐射发光材料。超纯(主要过渡金属杂质离子Cu、Fe、Ni、Co、Mn及Cr等的总含量在5ppm以下)偏磷酸盐是大功率激光器中激光玻璃的重要原料，还用来制备精确制导导弹和巡航导弹中被攻击目标成像设备的镜头及激光武器中所需的激光玻璃，从而成为军事工业所需的重要原料，同时偏磷酸盐玻璃还是高级摄影机和照相机的镜头原料。磷酸盐光学材料，特别是玻璃材料，相对于硅酸盐﹑硼酸盐系列玻璃具有特殊的相对部分色散。短波方向的相对部分色散比一般冕牌玻璃大，可用它来消除二级光谱的特殊色散。同时磷酸盐光学玻璃具有优于硼酸盐激光玻璃的综合性能和远大于硅酸盐激光玻璃的受激发射截面，而且激光效率高，热光性质好，长期使用不产生色心等，是高功率和中小功率激光系统的核心材料。此外磷酸盐光学玻璃具有较小的非线性折射率n2，主要用于建造大功率(如兆兆瓦级)高功率激光系统，以满足激光核聚变和激光等离子体研究和生产的需要，也用于高重复率的中小激光器。磷酸盐光学玻璃一般具有较低的软化温度，可用于精密模压成型，其良好的性能还表现在具有较高的荧光强度、荧光峰值位于短波长的一侧和负的折射率及温度系数(dn/dt)等。它在掺入有色离子(如稀土离子)后具有良好的光谱性能，可用于生产大功率激光器的玻璃。它与普通的光学玻璃有很大的区别：光学均匀性-折射率误差可达到±2×10-6；在波长为1054nm处光损耗低于0.10015/cm；玻璃中的OH-阴离子和Pt含量极低。为满足其高均匀性，在后期易于进行严格的精密退火。磷酸盐玻璃作为激光的基质玻璃具有低的非线性折射率，可以减小自聚焦，是较好的激光材料，已进入工业生产和实际应用。由于磷酸盐和氟磷酸盐光学玻璃在物化性能和制造工艺上难度较大，所以目前只有日本的HOYA、德国的肖特等厂家能够批量生产。近年来，日本、韩国对氟磷酸盐光学玻璃的询价大幅增加，表明国内外厂家对氟磷酸盐光学玻璃的需求呈上升趋势。神光III号大功率激光器是国家重点攻关项目。目前，神光III号的原型机正在装配过程中，它的主机即将开工，根据介绍，在神光III号主机装置中，磷酸盐激光玻璃的采购总价约1～2亿，需要玻璃约25吨，超纯偏磷酸盐原料约50吨。但目前国产该种偏磷酸盐原料的质量不过关，杂质含量不达标，严重影响了玻璃的性能指标参数，而日本等国对这些偏磷酸盐原料有严格的出口限制。因此，对超纯偏磷酸盐原料的开发有重大的经济意义。国内外标准文献情况目前偏磷酸盐相关的标准比较少，能找到的标准如下：HG/T4830-2015高纯工业品偏磷酸铝根据我们客户特种光学材料用途所要求原材料的不同，所需要的偏磷酸盐的成分要求与现有的标准的成分要求存在不同的地方。例如铁杂质含量的控制不同，总之，我们制定的标准是以我们客户用途所要求的原材料所需的成分所定，在杂质控制比现有的标准要高要全。标准的目的和意义意义：有利于科技成果转化，激发创新积极性：在科技前沿领域开展团体标准的研制，有利于促进产学研融合，加快科研成果转化为生产力的速度和走向市场的步伐，从而激发创新主体和市场主体的创新积极性；有利于全产业链构建和资源整合，提升产业竞争力：通过制定、实施团体标准，能有效地整合各企业的资源和研发力量，促进优化上下游产业资源形成产业链，在全产业链、行业交融和社会管理中激发市场主体的活力与自主协调能力，助力产业核心竞争力的提升。目的：提升企业竞争力，在同行业竞争中获得优势：团体标准有助于提高企业及其产品的信用和权威性，在用户采购或企业合作洽谈中，更容易获得客户、投资方或合作方的认可，提升企业在市场中的竞争力和影响力；促进贸易成交：团体标准使交易更加透明，买卖双方可依据标准签订合同，从而减少了交易的不明确性，减轻了买卖双方的交易风险，最终降低交易成本，提高交易效率，增加各贸易方互认的程度；进一步扩大企业的竞争力和影响力：团体标准经过市场的不断检验后，可以通过相关的机制被其他标准组织采纳，并有机会升级为地方标准、行业标准或国家标准，甚至是国际标准，从而在更大的范围内实现最佳秩序，有效提升企业的市场竞争力和行业影响力必要性和可行性必要性：磷酸盐玻璃作为特种玻璃在各个领域都有广泛的应用。磷酸盐玻璃常用来制造光学玻璃、透紫外线玻璃、吸热玻璃、耐氟酸玻璃等。特别是磷酸盐光学玻璃具有远大于硅酸盐激光玻璃的受激发射截面，因此可用于建造兆兆瓦级高功率激光系统，以满足激光核聚变和激光等离子研究和生产的需要，也用于高重复率中小激光器。但是，在偏磷酸盐的生产和应用过程中，发现相关的规范性文件-标准相当少，不利于指导相关偏磷酸盐的生产实践工作，制定相应偏磷酸盐的标准等相关的规范性文件有利于规范生产的工作,可以指导管理，使管理更加正规、系统和科学。可行性：太洋科技有限公司在生产高纯偏磷酸盐原材料过程中，积累了大量的生产检测经验，在与客户的交流过程中建立了自己的检测标准体系，给客户提供了能够满足下游端产品需求的原材料，与客户建立了较好的合作关系。建立的自己的标准比相应的国标和行标都具有先进性。因此，太洋科技有限公司联合相关的客户企业制定相应的团体标准具有一定的可行性。工作概况上海太洋科技有限公司对偏磷酸盐开展了广泛的前期研究，查阅了大量相关的标准、规范，并与行业内相关企业进行了广泛沟通调研，在此基础上，于2020年9月23日撰写了《上海新材料协会团体标准制修订信息登记表》，向上海新材料协会提出了立项申请，并附上了标准文本草案。2020年10月9日，上海新材料协会标准化技术委员会对标准立项申请进行了立项审查，同意团体标准立项。2020年11月23日，标准编制组组建完成，并对标准的编制进行了研讨，形成了上海新材料协会团体标准初稿。2020年12月22日，上海新材料协会在组织召开了标准编制组工作会议，对标准初稿及编制说明进行了讨论，对标准初稿进行了修改完善，形成了团体标准《特种光学材料用偏磷酸盐》征求意见稿。编制原则和依据（一）标准编制原则本标准编制过程中体现如下原则：本标准按GB/T20004.1-2016《团体标准化第一部分：良好行为指南》给出的规则起草；注意与相关法律、法规和规章、国家标准等的兼容性和协调一致，有利于标准的执行；内容具有规范性、科学性、先进性、合理性和可行性；注意图表的统一性；力求简单、清晰、实用性强、适用面广，便于使用人员理解和操作。（二）依据本标准是基于满足团体标准成员之间技术交流、贸易的需要，又满足生产企业技术水平的提高的原则，根据团体标准使用成员之间的具体产品进行编制。本标准符合现行法律法规的要求，与现行相关法律、法规及相关强制性国家标准是协调一致的。主要技术参数的确定本标准主要技术参数是根据用户需要和实测数据积累而确定的。为突出其对杂质控制严格的特点，所涉及的特种光学材料用偏磷酸锂(LiPO3)、偏磷酸钠(NaPO3)、偏磷酸钾(KPO3)、偏磷酸钡(Ba(PO3)2)、偏磷酸铝(Al(PO3)3)对于金属元素杂质提出了较高的要求，其技术要求如表1所示。表1技术要求LiPO3NaPO3KPO3Ba(PO3)2Al(PO3)3指标ⅠⅡⅢⅠⅡⅢⅠⅡⅢⅠⅡⅢⅠⅡⅢFe/(mg/kg)<12101210121012101210Cu/(mg/kg)<0.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.1Ni/(mg/kg)<111111111111111Co/(mg/kg)<111111111111111Mn/(mg/kg)<111111111111111Cr/(mg/kg)<111111111111111Pb/(mg/kg)<111111111111111Li2O/%17.5±0.5————Na2O/%—30±0.5———K2O/%——40±0.5——BaO/%———52±1—Al2O3/%————19±0.5P2O5/%82.5±170±160±148±0.581±1烧失量/%≤0.50.50.50.50.5试验方法的确定本标准有些技术性能的检验方法了采用或者参照了相关产品试验方法的国家标准，其中：偏磷酸盐中氧化锂或氧化钠含量测定按YS/T509.1-2008规定进行。偏磷酸钾中氧化钾含量检测方法按HG/T4510-2013中5.5规定进行。偏磷酸钡中氧化钡含量测定参照HG/T4499-2013，采用本标准附录A规定进行。偏磷酸铝中氧化铝含量测定参照YS/T581.4-2006，采用本标准附录B规定进行。偏磷酸盐中P2O5含量测定按HG/T4510-2013中5.4.1规定进行。铁、钴、镍、铬、锰、铅、铜含量测定方法按照HG/T4830-2015中的6.5的规定进行。偏磷酸盐烧失量的测定方法按YS/T581.2-2006的规定进行。标准化经济效应与社会效应经济效益分析：a)提高了产品质量：质量是企业在市场竞争中得以生存和发展的基础保证，因此质量的好坏在很大程度上影响着企业的经济效益，如果产品的质量不能得到保证就难以取得长期的、可持续的发展，而产品质量的好坏需要一个标准来衡量，使其在满足相关法规标准和顾客需求的前提下，也能够最大程度降低产品的成本，而标准化的实施使得这些问题迎刃而解，从而为企业创造最大化的、持久的经济效益；b)提高劳动生产率：劳动生产率就是在单位时间内产品的产出量，劳动生产率越高，则企业的经济效益越好，标准化在企业产品从设计、生产到销售的全过程均起到重要作用，可最大程度地调动劳动资源，降低冗余劳动带来的浪费，具体体现在：第一，按照标准的要求进行产品设计，有利于降低设计成本，并为日后的产品生产提供坚实的基础；第二，标准化有利于先进的技术和设备的使用，实现产品的批量化生产以及设备的模块化，为高效率的生产提供前提条件；第三，标准化的工作程序和工作方法使得劳动者定岗更加分明，有利于提高操作人员的操作熟练程度，从而提高劳动效率。c)消除对外贸易技术壁垒：自从我国加入WTO后，对外贸易已经成为影响我国经济发展的重要组成部分，然而长期以来，由于我国出口的产品经常遭受国外技术壁垒，也就是增加产品的技术标准等指标来限制我国产品出口，造成巨大的经济损失，因此，加强标准化工作，在产品生产和销售过程引入国际化的标准，能够提高我们出口产品的竞争力，从而达到增加贸易额的目的。d)促进管理科学化和产品创新：管理和创新都是为实现企业经济效益服务的，科学的管理和有益的创新对企业的产品起到增值的作用，而标准化可以指导管理，使管理更加正规、系统和科学。在表面上看来，产品的创新与标准化是相矛盾的，但其实不然，标准化为产品创新提供了经验和基础，而产品的创新成果也会不断纳入到标准里，使标准不断丰富和进步，可见标准化和创新二者是相辅相成、对立统一的关系。e)促进产品规格体系化：产品结构是影响企业经济效益的一个不可忽视的因素，标准化的产品品种规格有利于促进产品结构的简化，剔除落后的品种，促进同一规格产品规模化生产，降低生产成本，从而获得更大的利润空间，收获更大的经济效益。另外企业可根据市场需求不断调整产品结构，以提高产品在市场上的竞争力，这是一个动态的过程，以实现企业经济效益的最大化，在实现标准化批量生产的同时，可大幅度降低产品生产周期，因此降低产品生产成本。标准化的社会效益分析：a)有利于保护消费者利益和提高工作人员素质：有了标准化工作，可使产品更安全，有助于保护消费者的合法权益不受侵害，而且生产和使用产品的过程对环境更加友好，对人体健康有利，另外，以保护消费者为目的的标准制定后可使生产企业的管理人员、一线生产人员更加严格要求自己，有利于提高其自身的素质，从而给经济的发展提供良好的社会大环境;b)有利于提高科学技术水平：标准的制定、发行和不断修订的过程是随着当前科技发展水平而动态变化的，标准的制定既是反映当前社会生产力的水平，为科技水平的提高服务，同时也是将科技成果转化为生产力的重要途径，标准化工作的顺利开展可使标准得以顺利实施，也就在很大程度上促进科技成果转化为生产力的进程，促进科学技术水平提高与生产力水平提高的良性循环。十一、数据的积累汇总表2LiPO3数据汇总项目Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类P2O5含量/%82.382.3082.4282.4381.7282.3281.6781.8382.11Li2O含量/%17.5117.3217.4117.2017.5617.4617.5818.0517.80Fe/(mg/kg)0.870.890.861.681.881.818.37.58.1Cu/(mg/kg)＜0.1＜0.1＜0.1＜0.1＜0.1＜0.1＜0.1＜0.1＜0.1Ni/(mg/kg)0.250.890.240.540.840.810.750.870.59Co/(mg/kg)0.470.460.440.370.540.820.250.560.48Mn/(mg/kg)0.300.640.960.960.800.810.900.460.28Cr/(mg/kg)0.170.370.290.850.950.480.600.740.73Pb/(mg/kg)0.310.290.320.720.850.890.300.290.40烧失量/%0.350.420.380.420.420.390.330.450.38表3NaPO3数据汇总项目Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类P2O5含量/%69.9370.2570.2869.7970.0569.5169.6669.6670.02Na2O含量/%29.8029.7229.6230.1129.6630.3330.2530.1229.80Fe/(mg/kg)0.900.830.901.631.761.898.698.768.70Cu/(mg/kg)＜0.1＜0.1＜0.1＜0.1＜0.1＜0.1＜0.1<0.1<0.1Ni/(mg/kg)0.150.140.440.720.550.760.580.260.41Co/(mg/kg)0.720.880.320.710.310.420.340.350.33Mn/(mg/kg)0.780.700.410.200.550.550.350.440.50Cr/(mg/kg)0.830.330.440.430.490.870.710.600.65Pb/(mg/kg)0.350.810.260.570.300.730.550.330.39烧失量/%0.370.300.390.350.400.380.370.450.36表4KPO3数据汇总项目Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类P2O5含量/%59.2659.8159.7460.0059.8160.2360.2760.2259.23K2O含量/%39.7539.7240.1239.6840.1739.6639.6539.7040.41Fe/(mg/kg)0.940.800.881.741.881.757.817.928.50Cu/(mg/kg)＜0.1＜0.1＜0.1＜0.1＜0.1＜0.1＜0.1＜0.1＜0.1Ni/(mg/kg)0.360.850.330.870.700.840.670.600.83Co/(mg/kg)0.280.400.250.600.510.940.400.570.34Mn/(mg/kg)0.580.320.470.790.950.270.590.400.12Cr/(mg/kg)0.780.850.600.480.920.880.460.920.15Pb/(mg/kg)0.200.610.390.360.310.350.870.580.53烧失量/%0.410.350.410.350.370.320.350.360.48表5Ba(PO3)2数据汇总项目Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类P2O5含量/%48.0047.7748.3248.2447.8148.4147.9148.1048.44BaO含量/%51.6052.1051.3851.5651.9351.4551.9351.7451.56Fe/(mg/kg)0.930.900.861.611.881.818.346.587.11Cu/(mg/kg)＜0.1＜0.1＜0