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：
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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。
ｇＨＳ
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
况进行调整后，生产出高质量的玻璃微珠，见图２。
图２试验生产出的高质量玻璃微珠
２高折射率玻璃微珠的应用
２．１微珠回归反射原理 玻璃微珠是一种新型的硅酸盐材料，当折射率
将制成的玻璃块放在马弗炉中加热，因为玻璃 的析晶是从玻璃的表面开始，所以我们在不同的温 度下对玻璃加热相同的时间，就可以根据玻璃的析 晶程度得出玻璃在不同的温度下析晶速度的大小。
在普通的钠．钙．硅等玻璃体系中，ＴｉＯ：是作为 玻璃网络外存在于玻璃中，有时它也可以作为微晶 玻璃的晶核剂引入到玻璃中。但是在有较多的能提 供氧离子的碱金属和碱土金属氧化物存在时，它可 以以四面体的形式存在于玻璃中。所以在此次试验 中，我们认为ＴｉＯ：在玻璃中处于四面体的位置，但
在１．９－－２．１之间时具有较好的回归反射特性。即 当一束光线在一定范围内以任何角度照射到微珠表 面时，由于微珠的折射作用而聚光在微珠后面特定 的反射层上，反射层将光线沿着光源方向平行反射 回去，图３为玻璃微珠回归反射图。（图３中ＯＰ为 光轴，Ｃ为人射角，ｂ为折射角，，ｚ为玻璃微珠折射 率，咒。为空气折射率。）
ＲＡＭＯＳ Ａ．Ｙ．等的研究，ＴｉＯ：／ＢａＯ的摩尔比和玻 璃的折射率有很大的关系。因而在试验中，选择
根据蒋亚丝的研究成果，为了达到高折射率，玻 ＴｉＯ：一ＢａＯ—ＳｉＯ：一ＡＩ：Ｏ，系统作为玻璃的系统，同时选
璃组成必须考虑各组分的比例。Ｔｉ０２太少时，折射 择合适的ＴｉＯ：／ＢａＯ的摩尔比。
率低，Ｔｉ０２太高时，熔化困难，成玻璃难。Ｔｉ０２和 ＢａＯ共存时，使玻璃的熔化温度下降。ＺｎＯ的折射
１）折射剥２＜，ｚ＜１．９３时，焦点落在微珠外；
２），ｚ＝１．９３时，焦点落在微珠内表面上；
３）折射率咒＞１．９３时，焦点落在微珠中。
我们也可以将厚透镜的公式（１）应用到玻璃微 珠上来对玻璃微珠的回归反射特性进行分析
Ｆ＝ｎｒ／２（，ｚ一１）
（１）
式中，Ｆ焦距；咒玻璃的折射率；ｒ玻璃微珠的直径。 对于通过微珠中心附近的光线来说，７ｚ＝２时，
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工业生产中，由于Ｐｂ２＋有毒，不符合环保要求，而 高时，将增大玻璃的析晶倾向。舢：Ｏ，的加入能显
Ｂｉ：０３、Ｔｅ０２和稀土氧化物价格昂贵，不适合作为玻 著提高玻璃的化学稳定性。根据ＷＡＴＡＮＡＢＥ Ｎ．，
璃原料，并且形成玻璃的范围又极窄，也不太适合工 业化生产，所以只有ＴｉＯ，是最合适的氧化物。
通过试验，我们发现随着Ｔｉ０２／ＢａＯ摩尔比的 增大，玻璃的折射率呈现上升趋势。这是因为随着 碱土金属氧化物ＢａＯ的降低，玻璃中提供氧的能力 减弱，所以部分Ｔｉｏ’以金红石的结构存在于玻璃 中，从而导致玻璃的折射率提高。在碱金属氧化物 和碱土金属氧化物含量于Ｔｉ０２的含量同时提高后， 玻璃的折射率显著提高，从而说明玻璃的折射率主 要还是跟玻璃的组成有关。 １．２．２玻璃的析晶性能
关键词：ＴｉＯｚ．ＢａＯ．Ｓｉ０２．他０３； 高折射率玻璃微珠； 回归反射
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｈｉｇｈ Ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ Ｉｎｄｅｘ Ｇｌａｓｓ Ｂｅａｄｓ
ＰＥＮＧ ｃｈｅｎ （Ｃｈｉｎａ Ｔｒｉｕｍｐｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｂｅｎｇｂｕ ２３３０１８，Ｃｈｉｎａ）
会使玻璃的人射光线和反射光线产生很大的偏离， 因而大大降低了玻璃微珠的回归反射性能。
２．３应用领域
玻璃微珠是制造回归反光新型光学功能复合材
料的核心元件。玻璃微珠、高性能粘合剂等组成的
复合型贴膜材料。由于其优良的回归反射性能，和具
有良好的机械强度、化学稳定性、电绝缘性和节能
性，被广泛用于公路、铁路、机场、港口、海洋运输、矿
高折射率玻璃的最大析晶速度在９００～１ ０００℃之
Байду номын сангаас
间，我们在玻璃粉成球过程中。要避免玻璃在此温度
区域内停留较长的时间。
１．３成珠工艺
试验中，通过烧嘴的高速火焰将玻璃粉带进火
焰中，从而使玻璃粉在火焰中充分分散、得到很好的
加热。在ｌ ２００℃高温的火焰下，玻璃粉利用自身
的表面张力成球。成球后的玻璃颗粒随着气流进人
２００９年第３０卷第２期
高折射率玻璃微珠的研究和应用
彭程
（中国建材国际工程有限公司，蚌埠２３３０１８）
摘 要： 以Ｔｉ０２．ＢａＯ－Ｓｉ０２一鹏ｑ系统的玻璃作为高折射率玻璃微珠的材料，研究了玻璃的组成对玻璃折射率的
影响，玻璃的性能和成珠工艺对微珠的性能影响。通过对微珠的回归反射特性进行分析，指出了微珠的应用前景。
彭程， PENG Chen 中国建材国际工程有限公司,蚌埠,233018
建材世界 THE WORLD OF BUILDING MATERIALS 2009,30(2)
本文链接：/Periodical_gwjckj200902036.aspx
山、坑道、消防、城建等领域作为各种反光标志，同时
也广泛用于广告、电影、多媒体电脑等产品的投影屏 幕。
收稿日期：２００８．１１－２８． 作者简介：彭程，高级工程师 Ｅ－ｍａｉｈｊｉａｎｃａｉｓｊ＠ｃｔｉｅｃ．ｎｅｔ
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万方数据
高折射率玻璃微珠的研究和应用
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)：
１ 高折射率玻璃微珠的研究
１．１玻璃成分的确定 当玻璃微珠的折射率为１．９３时，球状透明体的
焦距恰在球体的表面，此时用高折射率玻璃微珠制 作的反射膜回归反射性能最好。但是，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 玻璃成分中加入高折射率的氧化物，如要使玻璃的 折射率达到１．９３，按照干福熹的理论研究，必须在 玻璃中加入大量的折射率超过１．９３的氧化物组分。 如ＰｂＯ、Ｂｉ：０３、Ｔｉ０２、Ｔｅ０２和稀土氧化物，同时减少 低折射率的氧化物含量，如Ｓｉ０２、Ｋ：Ｏ、Ｎａ２０等。在
ｔｉｃｓ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｔｉ０２一ＢａＯ－Ｓｉ０２·Ａ１２ ｑ；ｈｉｇｈ ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ ｉｎｄｅｘ ｇｌａｓｓ ｂｅａｄｓ；ｒｅｔｒｏ－ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ
高折射率玻璃微珠是回归式反光材料中必不可 少的添加材料，回归式反光材料利用高折射率玻璃 微珠独特的光学性能，即将由光源射来的光线向原 光源方向进行反射，并保持在一个不大的角锥内，由 于它不要外加电源即可起到良好的指示作用，所以 它也是一种重要的节能材料。目前国内使用的回归 式反光材料大部分是从美国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、成形方法以 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，具有 非常重要的意义。
Ｆ＝，．，因而焦点是位于玻璃微珠的背面，这时它能 呈现出完整的回归反射特性。但由于受球面象差的
影响，通过周边的光线被折射得很大，所以对于通过
离中心３７。处的光来说，在，ｌ＝１．９时，它的焦点聚
在微珠的背面，这时才能呈现完整的回归反射特性。 ２．２影响微珠回归反光性能的主要因素
２．２．１玻璃折射率
从上述玻璃微珠的回归反射原理中可知，玻璃
目前，国内研究的高折射玻璃系统主要采用 ＴｉＯ：．ＢａＯ．ＺｎＯ．Ｓｉ０２、Ｔｉ０２．Ｂａ０．ＺｎＯ—Ｂ２ ０３和Ｔｉ０２一
ＢａＯ．ＺｎＯ—Ｚ蛾系统。文中从提高玻璃的化学稳定
万方数据
性和降低成本出发，在玻璃系统中引人大量的Ｓｉ０２ 和～：０３，使玻璃转变为Ｔｉ０２．ＢａＯ—Ｓｉ０２一Ａ１：０３体 系。在成珠工艺上，利用烧嘴的高速火焰引射玻璃 粉。避免了采用粉末喷涂工艺消耗大量的动力和能 源。
微珠的回归反射特性跟玻璃的折射率有如下关系：
当压＜，ｚ＜１．９３时，随着玻璃微珠折射率扎的
增加，反射光线越靠近光轴，角锥越小，所以回归反
射性能越好。一般认为靠＝１．９３左右的玻璃微珠
由于光的焦点落在微珠内表面，可得到最优良的回
归反射性能。
２．２．２玻璃内部缺陷