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改进玻璃瓶材料有望提升玻璃瓶性能

据悉,国外专业人员正在通过以下两种途径研制新型玻璃。首先是通过改变玻璃中某种成分的含量来改变材料本身。最近由Saint-Gobain创造的AsolvexI型玻璃就是通过减少玻璃瓶中Al2O3含量而得来的。其次是在玻璃表面涂上具有辅助性能的薄涂层,来改善其表面功能特性。 近年来随着包装材料市场竞争的日趋激烈,业界对玻璃制品的要求也愈来愈高,改进玻璃生产工艺,开发新型玻璃已是大势所趋。
Asolvex玻璃是一种新的I型玻璃。I型玻璃是硼硅酸盐玻璃,具有抗化学性。Asolvex玻璃成分中Al2O3的含量比普通I型玻璃减少50%,而硅的含量相应增加,这使得Al2O3的析出极大地减少。在正常的非电离水情况下,在葡萄糖酸钠溶液中甚至减少了75%(Al2O3的析出率对应于20毫升的注射液瓶在125℃条件下保持25分钟)。
这种Al2O3析出的显著减少为获得新的包装材料提供了可能,因为这一特性适用于对微量金属元素敏感的产品,如酶或不含防腐剂及缓和剂的产品。该材料的应用潜力巨大,尤其是对于血液制品、营养品、生物制剂及遗传工程药物。
此外,玻璃可以用任何一种材料,如金属、半导体、聚合物等来进行涂层处理。涂上厚度从1毫微米到1微米不等的薄涂层,不失为一种相对简单便宜,且能有效改变玻璃表面性能,尤其是改变其抗裂强度和抗湿力的好方法。
虽然玻璃的抗裂强度相对较低,但其内部纤维强度却非常高。玻璃跌落时之所以易碎,是由于其表面存在非常小(小于1微米)的缺陷,破裂就从这些小缺陷处延伸开来。生产中无法完全避免产生缺陷,但却可减少或者部分减少这种缺陷。对玻璃表面进行处理,涂上一层非常薄的含硅有机化合物溶液就可以实现这一目的。因此类似玻璃的硅分子与玻璃反应,可形成一个固体网络,从而变成固体涂层,粘附在玻璃表面,能有效填充表面裂痕。
有关测试表明,经过含硅有机化合物的处理,这些玻璃瓶的抗裂强度增加了1.5~2倍,现有的研究将使这些处理效果进一步改善,未来人类有望生产出几乎不破的玻璃瓶罐。
玻璃表面的某些性能优势使玻璃具有亲水特性,该特性在某些情况下应予以避免。如在药用领域,避免其亲水特性则能使人们很容易地清空玻璃瓶内全部药剂。Saint-Gobain已经开展了一项旨在解决该问题的研究计划。用具有许多C-F化学键的疏水分子单层涂之(厚度为分子直径大小),对玻璃表面进行处理,使得水润湿角度达到120°。有关人员以植物叶子进行实验,在电子显微镜下对其表面进行分析,并模拟了这种结构,采取毫微米尺寸的尖刺结构,以保留玻璃表面的透明性。实验发现,水滴(可见的折射物)似乎悬浮在玻璃表面,这对于研制不可湿玻璃无疑是一个好消息。

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