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改進玻璃瓶材料有望提升玻璃瓶性能


據悉,國外人員正在通過以下兩種途徑研制新型玻璃。先是通過改變玻璃中某種成分的含量來改變材料本身。近由Saint-Gobain創造的AsolvexI型玻璃就是通過減少玻璃瓶中Al2O3含量而得來的。其次是在玻璃表面涂上具有輔助性能的薄涂層,來改善其表面功能特性。 近年來隨著包裝材料市場競爭的日趨激烈,業界對玻璃制品的要求也愈來愈,改進玻璃生產工藝,開發新型玻璃已是大勢所趨。

  Asolvex玻璃是一種新的I型玻璃。I型玻璃是硼硅酸鹽玻璃,具有抗化學性。Asolvex玻璃成分中Al2O3的含量比普通I型玻璃減少50%,而硅的含量相應增加,這使得Al2O3的析出大地減少。在正常的非電離水情況下,在葡萄糖酸鈉溶液中甚至減少了75%(Al2O3的析出率對應于20毫升的注射液瓶在125℃條件下保持25分鐘)。 

  這種Al2O3析出的顯著減少為獲得新的包裝材料提供了可能,因為這一特性適用于對微量金屬元素敏感的產品,如酶或不含防腐劑及緩和劑的產品。該材料的應用潛力巨大,尤其是對于血液制品、營養品、生物制劑及遺傳工程藥物。 

此外,玻璃可以用任何一種材料,如金屬、半導體、聚合物等來進行涂層處理。涂上厚度從1毫微米到1微米不等的薄涂層,不失為一種相對簡單便宜,且能有效改變玻璃表面性能,尤其是改變其抗裂強度和抗濕力的好方法。 

  雖然玻璃的抗裂強度相對較低,但其內部纖維強度卻非常。玻璃跌落時之所以易碎,是由于其表面存在非常小(小于1微米)的缺陷,破裂就從這些小缺陷處延伸開來。生產中無法完全避免產生缺陷,但卻可減少或者部分減少這種缺陷。對玻璃表面進行處理,涂上一層非常薄的含硅有機化合物溶液就可以實現這一目的。因此類似玻璃的硅分子與玻璃反應,可形成一個固體網絡,從而變成固體涂層,粘附在玻璃表面,能有效填充表面裂痕。 

  有關測試表明,經過含硅有機化合物的處理,這些玻璃瓶的抗裂強度增加了1.5~2倍,現有的研究將使這些處理效果進一步改善,未來人類有望生產出幾乎不破的玻璃瓶罐。 

  玻璃表面的某些性能優勢使玻璃具有親水特性,該特性在某些情況下應予以避免。如在藥用領域,避免其親水特性則能使人們容易地清空玻璃瓶內全部藥劑。Saint-Gobain已經開展了一項旨在解決該問題的研究計劃。用具有許多C-F化學鍵的疏水分子單層涂之(厚度為分子直徑大小),對玻璃表面進行處理,使得水潤濕角度達到120°。有關人員以植物葉子進行實驗,在電子顯微鏡下對其表面進行分析,并模擬了這種結構,采取毫微米尺寸的尖刺結構,以保留玻璃表面的透明性。實驗發現,水滴(可見的折射物)似乎懸浮在玻璃表面,這對于研制不可濕玻璃無疑是一個好消息。


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