高折射率玻璃微珠技术研究
(重要)高折射率玻璃微珠的研究和应用
根据干福熹的理论研究和各种氧化物在玻璃中 的作用,确定玻璃组成如表1所示。
率较高,能适当提高玻璃的耐碱性,但ZnO含量过
表1玻璃化学组成
W/%
注:玻璃折尉翠是用V-棱镜测量的o 1.2玻璃性能分析
在试验中,BaO由碳酸钡和硝酸钡引入,除 ZrO:外,其余氧化物均由工业原料引入。将各种原 料按照设计的玻璃组成,准确称量搅拌均匀后,置于 白金坩埚中熔化40 min,倒人模具中成形。 1.2.1玻璃折射率的影响因素
图3玻璃微珠回归反射图
当人射角C≠O时,发生回归反射条件可根据 折射定理:
,z。sin C=nsin b,由于,l。=1,所以sin C= nsin b。由光学理论得出C=2b,所以玻璃微珠折射 率丸=2cos b。从光学原理中我们知道,C≤90。。也 就是6≤454。因而只有当n≥√2时,玻璃微珠才会 发生回归反射现象,但这时由于反射光线不能集中 在一个小的角锥内,玻璃微珠的回归反射现象不太 明显。而靠近光轴的光束经折射率蹿≥√2的玻璃微 珠折射后随折射率不同而有3种聚焦情况:
】24
万方数据
是通过加热后,它从四面体转变成八面体,引起玻璃
的快速析晶。
高折射率玻璃都有一个很大的析晶温度范围,
析晶温度在700~1 150℃,随着温度的不同,玻璃
的析晶速度也有很大的区别。在700℃时加热数
10 min后,玻璃才开始析晶,在900~1 000℃时,玻
璃经过很短的加热后,就已经全部变成晶体。所以
收集器中,气体和玻璃颗粒分离。成珠工艺如图1
所示。
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图1成珠工艺
建材世界
2009年第30卷第2期
1.4试验结果 我们在试验中通过对加料方式、烧嘴的燃烧状
高折射率玻璃微珠市场调查报告
一、概况前景分析:高折射率玻璃微珠生产的反光材料具有良好定向回归反射性能,无须消耗能源。
全世界反光材料的玻璃微珠用量超过50000吨/年,我国为8000吨/年左右。
技术水平:高折射率玻璃微珠初期采用一次成型法,存在拉丝、抱团、析晶比例高等缺陷,优点是对玻璃成分要求低,能耗低。
随着反光膜生产技术的成熟,一次成型法已难以满足要求,火焰漂浮法(二次成型法)生产的玻璃微珠粒径可调,成品率>90%,可生产多种类型的玻璃微珠。
不足之处是对高折射率玻璃的析晶性能要求较高应用领域:主要有两类:折射率=1.9的,主要用于生产高亮级反光膜、反光服装、反光油墨、反光漆等;折射率>2.1的(超高折射率微珠),主要用于生产工程级反光膜、汽车牌照等。
光学用玻璃微珠,是玻璃工业的一种特种玻璃产品,它具一定的化学稳定性、机械强度、电绝缘性和完整、均匀、流动性好的特点。
其最独特性能是具备玻璃原有的透明度;有着定向反光的回归性能(即:折射率好),特别是用不同于常规玻璃原料制成的高折射率玻璃微珠的应用范围比普通型微珠宽广得多,除了用作高速公路和飞机场的划线漆和各种公路标志板外,还可制成反光服装、反光雨具、交通警夜间值勤用的反光袖等。
可大大减少夜间或雨雾天的交通事故,早在六十年代美国政府制定的“联邦公路条例”规定,公路车道线、交通标志、路标、路牌等,在车灯照射下必需到达规范的发光指标,提高交通标志的能见距离,适应高速公路需要。
认为这是减小交通事故的最经济有效的方法。
“海上国际救生组织”也早有规定;所有船只用救生圈套、救生艇、救生衣等一切救生器材和相应的航标标志都必需用高折射率玻璃微珠制成的反光材料标志符号。
以便在夜间及雨雾天营救时空中直升飞机和海上救生艇只可用灯光及时发现目标。
此致以外,采用高折射率玻璃微珠制成其他的反光材料也大量应用于其他工业,例:石油开采的大型井架、电视塔、电影银幕、公共场所的大型广告牌等,是一种多行业广泛应用的基础材料。
高折射玻璃微珠粒径与折射率关系的研究
高折射玻璃微珠粒径与折射率关系的研究
薄健康;李大海;郭东华;吕虎;刘曦;王琼华
【期刊名称】《光学与光电技术》
【年(卷),期】2011(9)6
【摘要】利用激光照射高折射率玻璃微珠下形成的二次彩虹现象,以艾里的虹理论为基础对玻璃微珠折射率进行了测量。
推导了玻璃微珠尺寸对折射率影响的计算公式,表明半径差异在10μm时,折射率的测量误差为10^(-3)数量级。
此外,通过软件模拟计算玻璃微珠的二次彩虹现象,并对微珠的折射率进行了测量,验证了二次彩虹
方法的正确性,同时也表明玻璃微珠半径的变化对最小偏向角位置的偏移影响很小。
实际测量结果表明,折射率随着半径的减小而增大,但是折射率变化很小,因此,引入折射率测量误差较小。
统计测量方法能为玻璃微珠折射率的准确测量提供可靠的依据。
【总页数】5页(P45-49)
【关键词】高折射率玻璃微珠;二次彩虹;最小偏向角;ASAP模拟
【作者】薄健康;李大海;郭东华;吕虎;刘曦;王琼华
【作者单位】四川大学电子信息学院;交通运输部公路科学研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TQ171.79
【相关文献】
1.高折射率玻璃微珠的研究和应用 [J], 彭程
2.TiO2-BaO-ZnO-ZrO2高折射率玻璃微珠析晶机理的研究 [J], 朱振峰;蒲永平
3.高折射率玻璃微珠的研究和应用 [J], 彭程
4.二次彩虹法测量高折射率玻璃微珠折射率研究 [J], 刘静;李大海
5.二次彩虹法高折射率玻璃微珠的折射率测量研究 [J], 杨宏坤;李大海;周昕;王鹏因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
高折射率玻璃微珠折射率的测量
第30卷第6期 光 子 学 报 V o l130N o16 2001年6月 A CTA PHO TON I CA S I N I CA June2001 高折射率玻璃微珠折射率的测量3黄富泉 卢山鹰 王绍民(浙江大学物理系,浙江,杭州310028)摘 要 用激光作为测量光源,利用激光经玻璃微珠一次或多次内部反射后出射,形成最小偏转角的原理,对高折射率玻璃微珠折射率的测量进行了理论分析和实验测试1比较了不同内反射次数对测量精度的影响1该测量方法尤其适用于已在微珠列阵逆向反光膜上大量使用的、折射率位于118~214之间的高折射率玻璃微珠折射率的测量,较传统方法具有简便、快捷和安全的特点1经分析和对不同类型微珠样品的实测比较,获得了测量精度优于1%的结果1关键词 折射率测量;玻璃微珠;最小偏转角;彩虹法0 引言 玻璃微珠一般是指直径在Λm至mm之间的玻璃球体,它已在交通标志、反光膜和配合目标等方面得到广泛的应用11根据折射率的不同,玻璃微珠可分为折射率低于1170的低折射率微珠,折射率在1170~210之间的准高折射率微珠和n大于210的高折射率微珠1折射率是反映玻璃微珠光学质量的主要因素,如何对微珠折射率进行准确、安全和快捷简便的测量,一直是微珠制造和应用厂家迫切要求解决的实际问题1玻璃材料折射率的直接精确测量,大都是基于棱镜的最小偏转角法或全反射临界角法进行的,被测样品必须制成一定大小的精密棱镜才能进行测量1对不便于制作成精密棱镜的颗粒材料,浸液法是最为常用的折射率测量方法,其对低折射率材料是行之有效的,但对高折射率材料,由于浸液法所需的高折射率匹配液都有毒性,给测量带来很大的不便1对于高折射率玻璃微珠,通过制作棱镜的方法测量其折射率既费时又不能直接反映实际情况,由于成珠环境条件的不同,实际微珠的折射率往往与用同样材料熔成块材的折射率有差异1从几何光学角度考虑,光线入射至玻璃微珠内经一次或多次内反射后,在一定条件下可形成最小偏转角出射,通过测量最小偏转角,即可求得玻璃微珠的折射率1由于其与彩虹的形成原理类似,故该测量方法又称之为彩虹法1历史上,A iry 于1838年最早对彩虹的形成进行了解析的分析211975年,T1Yam aguch i提出了用一次彩虹形成的最小偏转角测量高折射率玻璃微珠的折射率3,取得了较为实用的结果11987年陈显求等人用显微干涉的方法测量玻璃微珠的折射率4,仍须用高折射率匹配材料辅助测量11997年F. Sarcinelli等人采用衍射分析的方法测量了微珠的折射率5,但测量精度不高11999年H.H atto ri 用一次和二次彩虹法分析测试了柱状玻璃管内液体折射率6,得到了很高的测量灵敏度(∃n=(±3~6)×10-7)1本文在改进一次彩虹法测量微珠折射率的基础上,提出了用二次彩虹法测量玻璃微珠的折射率的方法,并实测了几种不同微珠的折射率,得到了较好的结果,为玻璃微珠的研制和应用提供了一种实用快捷的折射率测量方法11 原理处理光波与均匀介质球相互作用的方法有三种:几何光学方法、衍射方法和M ie氏散射理论方法1M ie氏散射理论上严格,但其数学处理和3国防科技预研跨行业基金项目(995212111JW0403)和横向合作项目(I29901)收稿日期:2000211228数值计算都较复杂,而几何和衍射的方法具有直观和数学处理简便的特点,对常用的直径在50~500Λm 之间的玻璃微珠尚能给出有效的结果,本文以几何方法为基础并给合衍射结果进行分析1如图1,一束平行光从折射率为n 0的介质入射到折射率为n l 均匀透明玻璃球上,在其子午面内,光线经不同次数的内部反射后出射,出射光线相对入射光线的偏转角∆可表示为∆=2(Α-Β)+N (Π-2Β)(1)图1 光线经玻璃微珠的折射和反射F ig .1 R ay refracted and reflected by a glass bead利用斯涅耳定律sin Α=n sin Β(2)式中Α、Β分别为入射角和折射角,n 等于相对折射率n l n 0,N 为光线出射前在微珠内部的反射次数1利用式(1)、(2),可得当n <N +1时,∆存在如下极小值∆m in =N Π+2arcsin (N +1)2-n 2N (N +2)-2(N +1)arcsin 1n(N +1)2-n 2N (N +2)(3)相应的入射角为Α=n arcsin [(N +1)2-n 2] [N (N +2)](4)由此可知,当N =0时,不存在偏转角的极值1只有当N 大于等于1并满足条件n <N +1时,才存在偏转角的极小值1因此,在存在极值偏转角时,通过实验测得偏转角的最小值∆m in ,即可根据式(3)求得微珠材料的相对折射率值n ,该测量微珠折射率的方法称之为最小偏转角法,习惯上又称作为彩虹法,根据内反射次数的不同,可分别称作一次内反射最小偏转角法和二次内反射最小偏转角法等,或称作一次彩虹法和二次彩虹法等1通过式(3)对n 求导,可得最小偏向角∆m in 随折射率n 的变化率,即测量灵敏度,其数值结果如图2所示1由图中相应曲线可看出,随内反射次数的增加,相应同一折射率的测量灵敏度提高1考虑到衍射效应,出射光线形成的光场分布是一组衍射条纹1对此,可用M ie 氏理论数值模拟7、文献1中的爱里函数法以及基尔霍夫衍射积分原理进行数值模拟分析1我们基于衍射和实验结果对照分析,选择以衍射条纹强度峰值的外四分之一处为对应最小偏转角位置1图2 不同内反射次数测量微珠折射率的灵敏度比较F ig .2 T he comparison of m easuring sensitivityfo r different ti m es of inner reflecti on2 实验测试211 一次彩虹法对于一次内反射情况,折射率大于2时不存在最小偏向角,故不能用一次彩虹法对折射率大于2的微珠进行直接测量,因此,对折射率接近或大于2的高折射率微珠,必须选用折射率匹配介质使之相对折射率显著低于2时才能进行有效的测量,对常用的折射率在118~214范围内的玻璃微珠,我们选择纯净水作为折射率匹配介质,其相对633nm 和532nm 波长光的折射率分别为113315和1133501实际测量中将待测微珠样品加水装夹于两盖玻片之间(为减小测量误差,盖玻片以薄为好,本测量中选用的厚度为0117mm )1图3为实验测量装置及相应实测衍射图样1光源选用波长633nm 的基模H e 2N e 激光或波长532nm 的倍频N d :YVO 4激光1从激光器出射的激光经聚焦透镜聚焦于待测微珠上,经一次内反射后出射至测量屏上,根据最小偏转条纹位置以及微珠样品至测量屏距离即可求得出射角Η,并经盖玻片玻璃及匹配液面折射修正后算得最小偏转角∆m in ,进而由式(3)得到微珠相对折射率n ,最后求得微珠折射率n 11匹配液面引起折射可表示为sin Η=n 0sin (2Π-∆m in )(5)457 光子学报 30卷上式中已将空气折射率近似为11再参照图4,考虑盖玻片厚度对测量的影响,因盖玻片为平行平板,对出射光线只起平移作用,而对传播方向无影响1盖玻片厚度引起的出射光线平移量为∃R =d (tan Η-tan Η′)(6)式中d 为盖玻片厚度,Η和Η′分别是光线出射角和折射角1在本测量条件下,(盖玻片折射率约为1150,出射角Η小于60°),因盖玻片厚度引起的出射光线平移量∃R 小于盖玻片厚度d (0117mm ),故在本测量精度(1%)范围内对测量结果的影响可忽略1 图3 一次彩虹法测量装置和实测衍射图样 F ig .3 T he p ri m ary rainbow m ethod and itsexperi m entalpattern图4 盖玻片厚度引起出射光线平移F ig .4 Em erging ray sh ift by cover glass212 二次彩虹法二次彩虹法可用于最大折射率不超过3的微珠折射率的直接测量,故对常用的折射率在118~214范围内的玻璃微珠,可免去一次彩虹法中必需的折射率匹配液和盖玻片,实测装置和及相应实测衍射图样如图5所示,与一次彩虹法不同的是,测量屏置 图5 二次彩虹法测量装置和实测衍射图样 F ig .5 T he secondary rainbow m ethod and itsexperi m ental pattern于样品微珠后方,且入射激光聚焦光斑应小于样品微珠半径,微调微珠位置,使得出射衍射图样最强条纹最亮,此时入射光斑中心位置应处于相应最小偏转角的入射光线位置1根据测量衍射条纹半径R 和样品微珠至测量屏的距离L ,得到出射角Η=arctan (R L ),进而算得最小偏转角值∆m in =2Π-Η,再由式(3)求得微珠折射率值n 1为便于实际应用,我们经数值计算,将(Η,n )对应值列成数据表,测量中只需直接查对即可得到折射率测量结果13 结果分析实验中对四种微珠样品分别用532nm 和63218nm 两种激光进行测试,结果如表1所示,其中n D 是用线性插值法推算得到的相对钠黄光(Κ=58913nm )的折射,从中亦可看出材料的色散1 实验中的测量误差主要来自以下几个方面:1)微珠不圆度带来的误差1它是本测量方法的主要误差来源,故实际测量中要求微珠的圆度误差小于1%,并在用测量显微镜选择圆度好的样品微珠的同时,配合采取转动角度多次测量取平均值的方法来减小不圆度带来的影响12)入射光束非平行光及有限束宽带来的误差1由于实验中为减小入射光斑尺寸,采用了聚焦激光束,同时也带来了增大光束发射角的不利影响,使小尺寸微珠折射率的测量精度下降1故在测量表1 用彩虹法实验测试微珠样品的折射率并推算n D编号大小(目)测量方法n 5320n 6328n 53202n 6328n D140#—60#一119191.9070.01211912二119231191001013119152250#—300#一118891188001009118843250#—300#一212072118401023211944250#—500#一21194211760101821184 注:测量方法中的一、二分别指一次彩虹和二次彩虹法5576期 黄富泉等1高折射率玻璃微珠折射率的测量中光源要求用基模激光束,聚焦透镜的焦距不能太短(直径为1mm的激光束,透镜焦距一般应大于200mm)13)微珠内部折射率的不均匀性的影响1从观察测量中衍射条纹的同心性和圆整性上可判断样品微珠内部折射率的不均匀性,内部折射率不均匀的微珠其衍射条纹的同心性和圆整性均较差14)温度的影响1因实际玻璃材料的折射率温度系数为10-5 C°量级,故在本测量精度范围内的影响可忽略15)读数对准误差1对实际测量而言,最好的解决办法是用折射率已知的理想微珠校准确定16)微珠表面粗糙度的影响1表面粗糙会影响测量条纹的清晰度,从而降低测量精度,过度粗糙的表面甚至会造成失透而无法进行测量,故对测量样品要求表面光洁14 结论1)彩虹法测量玻璃微珠折射率具有简便、快捷和安全的特点,尤其适合于已广泛应用的直径在015~0105mm范围内的高折射率玻璃微珠折射率的测量,测量精度优于0101,基本满足实际生产和应用所需的测量要求1不足之处是不能测定折射率的内部分布12)二次彩虹法较一次彩虹法有更高的测量灵敏度,具有更大的适用范围,有利于大直径单颗高折射率微珠折射率的直接测量1对更高次数内反射的最小偏转角法,理论上有利于测量更高的折射率和具有更高的测量灵敏度,但由于出射光强度弱,一般不太采用13)对高折射率微珠的折射率的测量,二次彩虹法避免了一次彩虹法所必需的匹配液及盖玻片可能带来的测量误差,实现了高折射率玻璃微珠折射率的直接测量1参考文献1 W ang Shaom in,Zhao D aom u.M atrix Op tics.CH EP&Sp ringer,2000:Chap62 A iry G B.T rans.Cam b.Ph ilo s.Soc.6,1838:1413 Yam aguch i T.R efractive index m easurem ent of h igh refractive index glass beads.A pp ly Op tics,M ay,1975,14(5): 1111~11154 陈显求,方峻1玻璃微珠折射率的测定及其分布1玻璃与搪瓷,1988,16(1):1~45 Sarcinelli F,P izzoferrato R,Scudieri F.Study of the refractive index of m icro scop ic glass beads by ligh t2refracti on analysis.A pp ly Op tics,1997,36(34):8999~90046 H atto ri H.Si m ulati on study on refractom etry by the rainbow m ethod.A pp ly Op tics,1999,38(19):4037~40467 L ynch D K,Schw artz P.R ainbow and fogbow s.A pp lied Op tics,1991,30(24):3415~3420THE REFRACTIVE IND EX M EASURE M ENT OF H IGHREFRACTIVE IND EX G LASS BEAD SH uang Fuquan,L u Shanying,W ang Shaom inZ hej iang U niversity,H ang z hou,Ch ina310028R eceived date:2000211228Abstract A new m ethod fo r m easu ring the refractive index of glass beads is p resen ted.U sing a laser beam incidence fu lfills the conditi on of m in i m um deviati on and th rough one o r m o re ti m es inner reflec2 ti on,can be received the p ri m ary o r h igher o rder rainbow s w h ich relate to the refractive index of the glass beads.T he m ethod is p articu larly adap ted to m easu re the refractive index w ith in117~214of glass beads,and the featu res of th is m ethod are conven ien t,qu ick and safe.T h rough analyzed and com2 p ared w ith differen t experi m en t resu lts,the m easu ring accu racy is better than1%1Keywords R efractive index m easu ring;Glass beads;M in i m um deviati on angle;R ainbow m ethodHuang Fuquan w as bo rn in Zhejiang P rovince in1965.N ow he is a can2didate of Ph.D.in Zhejiang U n iversity.H is research in terests include op2tics,lasers and retro reflective fil m s.657 光子学报 30卷。
TiO_2_BaO_ZnO_ZrO_2高折射率玻璃微珠析晶机理的研究
TiO2-B aO-ZnO-ZrO2高折射率玻璃微珠析晶机理的研究Ξ朱振峰ΞΞ,蒲永平(陕西科技大学材料科学与工程学院,陕西 咸阳 712081)摘要:采用XRD、SEM、D TA等手段对TiO2-BaO-ZnO-ZrO2系统的高折射率玻璃微珠析晶机理进行了探讨和研究。
发现该系统玻璃存在着极大的析晶倾向,玻璃的分相机理为不稳分相机理。
在1000℃进行热处理时,析出的两种主晶相为Ba2TiSi2O8和Ba Ti5O11,析晶温度范围为727.92~1200℃。
关键词:TiO2-BaO-ZnO-ZrO2系统;高折射率玻璃微珠;析晶中图分类号:TQ171.79 文献标识码:A 文章编号:1000-2871(2002)05-0026-04The Mechanism of Crystallization ofTiO2-B aO-ZnO-ZrO2G lass System forHigh R efractive Index G lass BeadsZHU Zhenνf eng,PU Yongνpi ng(Material Science and Engineering College,Shaanxi University of Science andTechnology,Shaanxi Sianyang712081,China)Abstract:The mechanism of crystallization of TiO2-BaO-ZnO-ZrO2glass system for high refrac2tive index glass beads were studied by D TA,XRD and SEM etc.It is shown that TiO2-BaO-ZnO-ZrO2glass system has strong tendency of crystallization.The mechanism of phase separation isspinodale.After the heat treatment at1000℃,the main crystals in crystallization are Ba2TiSi2O8and Ba Ti5O11,the temperature range of crystallization is727.92℃~1200℃.K ey w ords:TiO2-BaO-ZnO-ZrO2system;High refractive index glass beads;Crystallization1 引言高折射率(N D≥1.9)玻璃微珠是制造回归反光新型光学功能复合材料的核心,是一种新型的硅酸盐材料。
光学用高折射率玻璃微珠用玻璃生产工艺方法
光学用高折射率玻璃微珠用玻璃生产工艺方法该方法主要包括原料选择、熔融制备、成型、退火和表面处理等步骤。
首先,原料选择是生产光学用高折射率玻璃微珠的关键。
一般来说,高折射率玻璃微珠需要选用具有高折射率的玻璃原料,如硼硅玻璃、锑酸铅玻璃等。
同时,还需要考虑原料的纯度和均匀性,以确保生产出的玻璃微珠具有一致的光学性能。
其次,熔融制备是将选定的玻璃原料进行熔融的过程。
通常采用的方法是将原料放入高温熔炉中,加热至玻璃熔点以上,使原料完全熔化。
在熔融过程中,需要控制熔融温度、时间和熔融环境等因素,以获得均匀的玻璃熔液。
接下来,熔融玻璃熔液进行成型。
成型方法可以采用多种方式,例如滴水成球法、喷丸成型法等。
其中,滴水成球法是比较常用的一种方法,其原理是将玻璃熔液滴入冷却液中,使熔液迅速冷却凝固成球状。
通过控制滴液速度和冷却液温度,可以调整玻璃微珠的大小和形状。
完成成型后,还需要进行退火处理。
退火是将成型的玻璃微珠放入退火炉中进行热处理,目的是消除成型过程中产生的应力和改善玻璃微珠的结晶性能。
退火的温度和时间需要根据具体玻璃材料的性质和要求进行确定。
最后,进行表面处理。
表面处理可以采用酸洗、抛光、涂层等方法,以确保玻璃微珠的表面光学性能和平整度。
例如,可以采用酸洗和抛光的方法去除表面的缺陷和杂质,然后进行光学涂层,提高玻璃微珠的折射率和反射性能。
综上所述,光学用高折射率玻璃微珠的生产工艺方法包括原料选择、熔融制备、成型、退火和表面处理等步骤。
通过合理控制每个步骤的工艺参数和条件,可以获得具有高折射率和优异光学性能的玻璃微珠。
特高折射率玻璃微珠的制备及折射率测量方法
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特 高 折射 率玻 璃 微珠 的 制 备 及 折 射 率 测 量方 法
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特高 折射率 玻璃 微珠
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2023年高折射率玻璃微珠行业市场研究报告
2023年高折射率玻璃微珠行业市场研究报告高折射率玻璃微珠是一种具有高折射率和低散射的微球状材料。
它具有广泛的应用领域,包括光学材料、涂料、油墨、化妆品等。
本文将针对高折射率玻璃微珠的市场进行研究,以了解其市场规模、应用领域和发展趋势。
一、市场规模目前,高折射率玻璃微珠市场规模较小,但随着技术的进步和应用领域的扩大,市场潜力巨大。
根据数据分析,2019年全球高折射率玻璃微珠市场规模约为3.5亿美元,预计到2025年将增长到5.5亿美元。
二、应用领域1.光学材料领域:高折射率玻璃微珠可用于制造高折射率透镜、反射镜、滤光片等光学器件,应用于光学仪器、通信设备等领域。
由于其优异的光学性能,高折射率玻璃微珠在光学材料领域有着广泛的应用。
2.涂料领域:高折射率玻璃微珠可以提高涂料的光学性能和防护性能。
它可以增加涂层的反射率,提高颜色的饱和度,增加涂层的抗刮擦性能。
因此,在汽车涂料、建筑涂料等领域有着广泛的应用。
3.油墨领域:高折射率玻璃微珠可以提高油墨的光学性能和稳定性。
它可以增加油墨的亮度、镜面反射率和颜色的饱和度,提高印刷品的质量。
因此,在印刷、包装等领域有着广泛的应用。
4.化妆品领域:高折射率玻璃微珠可以增加化妆品的光泽和透明度,提高化妆品的质感。
它可以用于护肤品、彩妆品等领域,满足消费者对化妆品外观和使用体验的需求。
三、发展趋势1.技术进步:随着技术的进步,高折射率玻璃微珠的制备工艺不断改进,产品性能不断提升。
未来,随着制备工艺的进一步改进,高折射率玻璃微珠的折射率和散射性能将进一步提高,应用领域将进一步扩大。
2.市场需求增长:高折射率玻璃微珠在光学材料、涂料、油墨、化妆品等领域有着广泛的应用需求,随着相关行业的发展,对高折射率玻璃微珠的需求将稳步增长。
3.新兴应用领域:随着科技的不断进步,高折射率玻璃微珠在新兴应用领域的应用也将逐渐增多。
例如,高折射率玻璃微珠在生物医学领域的应用,可以用于制造高分辨率的显微镜镜头、荧光探针等。
2023年高折射率玻璃微珠行业市场调研报告
2023年高折射率玻璃微珠行业市场调研报告一、行业概述:高折射率玻璃微珠是一种特殊的无机非金属复合材料,具有优良的物理和化学性能。
高折射率玻璃微珠由于其在吸收、反射、折射光线、隔热和抗磨损等方面的优秀性能,已经广泛应用于道路标线、夜间反光材料、红外线吸收材料、电池材料、医疗器械等领域,市场前景非常广阔。
二、发展历程:高折射率玻璃微珠的开发始于20世纪60年代,主要是为了制造至今仍然使用的在夜间公路标线上使用的玻璃粒。
在经过数十年的改进和创新后,高折射率玻璃微珠已经成为一种重要的功能性材料,能够在多个领域发挥重要作用。
三、市场现状:高折射率玻璃微珠的市场规模非常庞大。
目前,全球高折射率玻璃微珠市场约为3000万美元,而且仍在持续增长。
预计到2027年,高折射率玻璃微珠市场规模将达到4.25亿美元。
市场增长主要源于对高折射率玻璃微珠在建筑、道路和交通安全、夜间反光材料等领域的广泛需求。
四、主要应用领域:高折射率玻璃微珠在道路标线和反光材料领域应用较为广泛。
在道路标线领域,高折射率玻璃微珠被用来提高道路标志的可见性,减少道路意外事故。
在反光材料领域,高折射率玻璃微珠的应用范围包括交通标志、红外线吸收材料、医疗器械和电池材料等。
五、市场分析:(一)市场竞争格局目前,高折射率玻璃微珠市场的主要厂商有美国Potters和英国Sigmund Lindner。
(二)市场前景与发展趋势高折射率玻璃微珠市场前景广阔,因为高折射率玻璃微珠在多个领域都有应用市场。
预计未来几年,随着对道路安全的重视、医疗器械和电池材料市场的不断扩大,高折射率玻璃微珠的市场需求将继续上升。
六、结语:高折射率玻璃微珠是一种重要的功能性材料,其应用市场广泛、前景良好。
随着对道路安全的重视、医疗器械和电池材料市场的不断扩大,高折射率玻璃微珠的市场需求将继续上升。
高折射率玻璃微珠市场分析报告
高折射率玻璃微珠市场分析报告1.引言1.1 概述概述高折射率玻璃微珠是一种在市场上备受关注的新型材料,具有较高的折射率和优异的光学性能,被广泛应用于涂料、塑料、橡胶、建材等领域。
本报告将对高折射率玻璃微珠市场进行全面分析,以期为相关行业提供市场调研和发展方向的参考,同时也为投资者提供决策支持。
通过深入挖掘市场现状、发展趋势和前景展望,本报告力求为读者呈现一幅清晰的高折射率玻璃微珠市场画面,帮助读者更好地了解这一新兴市场并做出相应的战略规划。
"1.2 文章结构"部分的内容可以如下所示:本报告分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分主要介绍本报告的背景和目的,以及总结了研究所得出的结论。
正文部分包括高折射率玻璃微珠的定义和特点、市场现状分析以及市场发展趋势预测。
结论部分总结了本报告的主要发现,展望了市场前景,并提出了相关建议和总结。
此结构将有助于读者更好地了解本报告的内容和结构,同时使文章的逻辑性更加清晰。
1.3 目的本报告的目的是对高折射率玻璃微珠市场进行深入分析,以全面了解该市场的定义、特点、现状和发展趋势。
通过对市场现状的分析,可以为行业内企业和投资者提供决策参考,帮助他们更好地把握市场机遇,制定有效的营销策略和投资规划。
同时,通过对市场发展趋势的预测,可以帮助行业内企业和投资者及时调整战略布局,迎接市场的挑战并争取更多的发展机遇。
总之,本报告的目的是为相关利益相关方提供市场分析和预测的可靠依据,促进行业健康有序发展。
1.4 总结总结部分:通过对高折射率玻璃微珠市场的分析,我们可以看到该行业正处于快速发展阶段。
高折射率玻璃微珠在各个领域都有着广泛的应用,特别是在建筑材料、道路标线材料和涂料等行业中具有重要作用。
市场对高折射率玻璃微珠的需求不断增长,预计未来几年内市场规模将进一步扩大。
在市场发展趋势方面,随着技术的不断进步和环境意识的提高,对于高折射率玻璃微珠的需求将进一步增加。
高折射率玻璃微珠技术研究.doc
TiO2—BaO—SiO2系统高折射率玻璃微珠的研制摘要:以TiO2—BaO—SiO2系统为高折射率玻璃微珠的玻璃系统,采用X射线衍射、梯度炉、光学显微镜等测试手段探讨了玻璃微珠的析晶、成型方法和折射率的测定方法。
结果表明,TiO2—BaO—SiO2玻璃系统随着TiO2/BaO摩尔比的增大,析晶倾向增大,所制得的玻璃微珠通过固体介质熔融比较法测得2.0<nD<2.1。
关键词:TiO2—BaO—SiO2系统;玻璃微珠;高折射率高折射率(nD≥1.9)玻璃微珠是制造回归反光新型光学功能复合材料的核心。
回归反光材料是由高折射率玻璃微珠、反光衬底材料、耐候性高分子树脂及高性能胶粘剂组成的复合型贴膜材料。
随着我国对基础设施建设投资力度的加大,尤其是西部大开发战略的实施,回归反光材料的需求量越来越大。
目前国内使用的贴膜材料几乎全部是从美国3M公司进口。
高折射率玻璃微珠在我国只有少数厂家采用铂金坩埚熔融法生产,其产品技术参数很不稳定,且设备投资大、耗能高、成品率低,难以大规模批量生产。
所以,深入研究高折射率玻璃微珠的化学组成、成型方法以及性能参数的测定评价等,对于完善高折射率玻璃微珠的生产工艺,提高产品质量及降低成本等,在我国具有非常重要的意义。
本文以TiO2—BaO—SiO2系统为高折射率玻璃微珠的玻璃系统,采用X射线衍射、光学显微镜等手段探讨了玻璃微珠的析晶、成型方法和折射率的测定方法。
1 实验部分实验中TiO2、BaCO3和SiO2等均采用分析纯试剂。
将各种原料按照一定的配比,称量混合均匀后,在刚玉坩埚中熔化并保温一定时间,将熔融液迅速倒入水中进行淬冷,得到的玻璃粉采取两种方式成珠。
采用日本理学D/max 2200 X射线衍射仪进行物相分析。
利用梯度炉测定玻璃析晶温度范围,成珠后的样品采用德国Leitz Laborluxl2 POL型光学显微镜进行玻璃微珠的失透、珠径和圆整度的观察。
2 分析与讨论2.1 玻璃微珠组分的确定nD=1.93时球状透明体的焦距恰在球体的表面,此时作成的反射膜回归反射性能最好。
TiO2—BaO—SiO2系统高折射率玻璃微珠的研制四
书山有路勤为径;学海无涯苦作舟
TiO2—BaO—SiO2系统高折射率玻璃微珠的研制四2.4 玻璃微珠折射率的测定
固体介质熔融比较法的优点是简便、迅速、准确。
在两个折射率不同
的物质接触时,可以看到比较黑暗的边缘,称为矿物的边缘。
在边缘的附近还可以看到一条比较明亮的细线,升降镜筒,亮线发生移动,这条较亮的细线称为贝克线或光带。
边缘和贝克线产生的原因是由于两物质的折射率不同,光通过接触界面时,发生折射、反射作用所引起的。
根据贝克线移动的规律,可以确定相邻两物质折射率的相对大小。
具体的测定步骤:
(1)配置熔融介质(选用硫和硒),其混合物的折射率值在
1.890~2.920;
(2)所用的已知折射率矿物为石榴石、褐铁矿和金刚石(可选折射率差别更小的系列矿物);
(3)把矿物进行粉碎处理,选取适当粒度;
(4)将S、Se按质量比配成1:l和1:1.2两种(根据需要改变配比)配合料,使其混合均匀;
(5)把S、Se配合料在瓷坩埚中于酒精灯下加热,熔融后滴数滴于载玻
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TiO2—BaO—SiO2系统高折射率玻璃微珠的研制
摘要:以TiO2—BaO—SiO2系统为高折射率玻璃微珠的玻璃系统,采用X射线衍射、梯度炉、光学显微镜等测试手段探讨了玻璃微珠的析晶、成型方法和折射率的测定方法。
结果表明,TiO2—BaO—SiO2玻璃系统随着TiO2/BaO摩尔比的增大,析晶倾向增大,所制得的玻璃微珠通过固体介质熔融比较法测得
2.0<nD<2.1。
关键词:TiO2—BaO—SiO2系统;玻璃微珠;高折射率
高折射率(nD≥1.9)玻璃微珠是制造回归反光新型光学功能复合材料的核心。
回归反光材料是由高折射率玻璃微珠、反光衬底材料、耐候性高分子树脂及高性能胶粘剂组成的复合型贴膜材料。
随着我国对基础设施建设投资力度的加大,尤其是西部大开发战略的实施,回归反光材料的需求量越来越大。
目前国内使用的贴膜材料几乎全部是从美国3M公司进口。
高折射率玻璃微珠在我国只有少数厂家采用铂金坩埚熔融法生产,其产品技术参数很不稳定,且设备投资大、耗能高、成品率低,难以大规模批量生产。
所以,深入研究高折射率玻璃微珠的化学组成、成型方法以及性能参数的测定评价等,对于完善高折射率玻璃微珠的生产工艺,提高产品质量及降低成本等,在我国具有非常重要的意义。
本文以TiO2—BaO—SiO2系统为高折射率玻璃微珠的玻璃系统,采用X射线衍射、光学显微镜等手段探讨了玻璃微珠的析晶、成型方法和折射率的测定方法。
1 实验部分
实验中TiO2、BaCO3和SiO2等均采用分析纯试剂。
将各种原料按照一定的配比,称量混合均匀后,在刚玉坩埚中熔化并保温一定时间,将熔融液迅速倒入水中进行淬冷,得到的玻璃粉采取两种方式成珠。
采用日本理学D/max 2200 X射线衍射仪进行物相分析。
利用梯度炉测定玻璃析晶温度范围,成珠后的样品采用德国Leitz Laborluxl2 POL型光学显微镜进行玻璃微珠的失透、珠径和圆整度的观察。
2 分析与讨论
2.1 玻璃微珠组分的确定
nD=1.93时球状透明体的焦距恰在球体的表面,此时作成的反射膜回归反射性能最好。
普通玻璃不足以达到如此高的折射率,提高折射率的方法是在玻璃成分中加入折射率高的组分离子,如pb2+、Ba2+、Bi3+、Ti4+等。
由于pb2+有毒,不符合环保要求,而TiO2—Bi2O3系统形成玻璃的范围又极窄,因而选择TiO2—BaO—SiO2系统作为玻璃微珠的系统。
根据蒋亚丝的研究成果,为了达到高折射率,组成必须考虑各组分的比例。
TiO2太少时,折射率
低;TiO2太高时,熔化困难。
TiO2和BaO共存时,使玻璃的熔化温度下降。
BaO含量太高时,对坩埚的侵蚀相当严重。
ZnO的折射率较高,能适当提高玻璃的耐碱性,ZnO含量过高时,将增大玻璃的析晶倾向。
结合本研究几次尝试性的工作,确定TiO2的含量范围(wt%)为30~50,BaO的含量范围为30~50,SiO2的含量为12~13。
因影响玻璃折射率的主要因素为TiO2与BaO的含量,通过改变二者的比例,确定玻璃配方的化学组成(如表1所示)。
2.2 玻璃的析晶
利用梯度炉对制得的玻璃粉进行析晶温度范围的测定,析晶温度范围越窄,工业化生产越易实现。
由表2测试结果可以看出,玻璃析晶温度范围随TiO2/BaO摩尔比增大而变宽,理论计算的玻璃折射率也随TiO2/BaO摩尔比增大而提高。
一般情况下,TiO2是以玻璃网络外体存在的,但在含碱玻璃中,它可以以[TiO4]形式参与玻璃网络提高玻璃折射率,但当超过一定值时,发生严重析晶。
钡在碱土金属中原子序数最大,离子半径最大,容易被极化,含量在一定范围内可以显著地提高玻璃的折射率。
Zn2+多处于八面体配位的[ZnO6],但是[ZnO4]含量会随碱金属含量的增大而增大,形成[ZnO6]结构比形成[ZnO4]时玻璃结构致密,但ZnO含量过高会增大玻璃的析晶倾向。
结合对快速淬冷得到的玻璃粉进行XRD分析图谱(见图1),进一步说明随着TiO2/BaO 摩尔比的增大,玻璃的析晶倾向增大,特别是当TiO2/BaO摩尔比大于1.92以后,析晶倾向明显增大,因而为了得到容易玻璃化、折射率又高的玻璃微珠,必须选择合理的TiO2/BaO摩尔比。
实验结果表明3#配方是较为理想的配方。
XRD分析5#玻璃析出的主晶相为Ba2TiSi2O8和BaTi5O11,与文献采用的
TiO2—BaO—ZnO—ZnO2玻璃系统析出的晶相是一致的。
2.3 玻璃微珠的成型
本研究采用喷吹法和隔离剂法制备玻璃微珠。
将制得玻璃粉按照一定的粒度要求进行球磨,过筛后掺人一定量的石墨粉作为隔离剂(玻璃粉与石墨粉质量比为10:1),混合均匀后送人高温炉内加热熔融,保温一定的时间后,倒入水中进行漂洗,靠表面张力成珠。
另将所制得的玻璃粉湿磨过200目筛后采用喷吹法制备玻璃微珠,图2为制备微珠用的喷枪装置图。
喷吹法在制备过程中用空气压缩机将空气送人喷枪中,气缸中的压力维持在0.3MPa以上,使盛玻璃粉的装置中产生负压,将装置中飞扬起来的粉末吸人中间空气喷管,带有粉末的空气到达喷嘴时,与可燃气体乙炔气相遇点燃,喷嘴处的温度可达1300℃以上,在气流的冲击下,粉末颗粒在燃烧区均匀分散和熔化,由于表面张力的作用成球,落入水中冷却后成珠。
从图3(喷吹法)和图4(隔离剂法)玻璃微珠显微镜形貌可以看出,喷吹法生产玻璃微珠工艺简单、成珠效率高、成本低,其缺点是微珠圆整度较差,有时容易出现“小尾巴”、“拉丝棉”等缺陷,需通过调节火焰温度与气流来解决此类缺陷,但其光学质量较好;隔离剂法成珠率高,产品圆整度好,可生产多种规格的玻璃微珠,其缺点是耗能大,所生产的玻璃微珠表面粘有石墨粉,较难洗涤干净,易产生失透的玻璃微珠。
2.4 玻璃微珠折射率的测定
固体介质熔融比较法的优点是简便、迅速、准确。
在两个折射率不同的物质接触时,可以看到比较黑暗的边缘,称为矿物的边缘。
在边缘的附近还可以看到一条比较明亮的细线,升降镜筒,亮线发生移动,这条较亮的细线称为贝克线或光带。
边缘和贝克线产生的原因是由于两物质的折射率不同,光通过接触界面时,发生折射、反射作用所引起的。
根据贝克线移动的规律,可以确定相邻两物质折射率的相对大
小。
具体的测定步骤:
(1)配置熔融介质(选用硫和硒),其混合物的折射率值在1.890~2.920;
(2)所用的已知折射率矿物为石榴石、褐铁矿和金刚石(可选折射率差别更小的系列矿物);
(3)把矿物进行粉碎处理,选取适当粒度;
(4)将S、Se按质量比配成1:l和1:1.2两种(根据需要改变配比)配合料,使其混合均匀;
(5)把S、Se配合料在瓷坩埚中于酒精灯下加热,熔融后滴数滴于载玻片上,载玻片在石棉网上同时进行适当加热,以防止S、Se熔融物冷却分相和析晶;
(6)将研磨好的矿物颗粒均匀地撒在熔融S、Se混合物上,然后盖上盖玻片;
(7)待冷却后,在显微镜下进行观察,确定熔融介质的折射率;
(8)将待测玻璃微珠均匀地撒在已知折射率的熔融混合物上,然后盖上盖玻片,冷却后,在显微镜下进行观
察比较,根据贝克线的移动情况来确定玻璃微珠的折射率。
按照此步骤测得3#玻璃微珠折射率为2.0<nD<2.1,与理论计算值误差不大。
3 结论
(1)TiO2—BaO—SiO2玻璃系统随着TiO2/BaO摩尔比增大,析晶倾向增大,析出的两种主晶相是BaTi4O9和Ba2Ti9O20。
在制备玻璃时,要有极快的冷却速度度过此析晶温度范围。
所制得的玻璃微珠折射率通过固体介质熔融比较法测得为2.0<nD<2.1。
(2)由于高折射率玻璃的析晶倾向较大,所以应采取合适的成型方法。
本研究中采用喷吹法和隔离剂法两种成型方法制备玻璃微珠。
喷吹法生产的玻璃微珠容易出现一些缺陷,但光学质量较好;而隔离剂法生产操作简单,产品规格种类多,可适于各种类型的玻璃系统组成,但隔离剂法工艺参数不易控制,隔离剂不易洗涤干净,制备出的玻璃微珠易失透。
(蒲永平董敏贺祯)
(注:素材和资料部分来自网络,供参考。
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