硼硅酸鹽玻璃結構與熔體性能的研究.pdf

1、硼硅酸鹽玻璃具有優(yōu)良的化學穩(wěn)定性、較低的熱膨脹系數(shù)和良好的力學性能，其在防火玻璃、平板顯示及太陽能電池等領域有著重要的應用價值。目前硼硅酸鹽玻璃生產中存在著玻璃熔化溫度高，澄清均化困難，玻璃易分層分相等問題，嚴重制約了其大規(guī)模平板浮法工藝生產。探索合適的組分和添加劑，達到降低高溫粘度和熔制溫度的效果，是硼硅酸鹽玻璃生產擬解決的首要問題。
　　 本文以硼硅酸鹽玻璃為研究對象，在組成上進行R(R=(Na2O-Al2O3)/B2O3)

2、系數(shù)調整、Li2O取代以及摻雜Bi2O3三種優(yōu)化處理，利用高溫旋轉粘度儀研究組成優(yōu)化對高溫粘度的影響規(guī)律，利用FTIR和MAS-NMR研究玻璃結構的變化，同時對玻璃的熱學性能、化學穩(wěn)定性以及力學性能進行了表征。研究結果發(fā)現(xiàn):
　　 R系數(shù)增大導致硼硅酸鹽玻璃的高溫粘度與熔制溫度下降，且縮短了玻璃的料性，有利于快速成形，但析晶傾向加劇。結構上，R的增大，Q3含量增加，玻璃的硅氧網絡連接程度下降，但在R≤0.5區(qū)域內，R增大促進[B

3、O3]轉變?yōu)閇BO4]，從而使結構致密。當R=0.5時，硼硅酸鹽玻璃力學性能、化學穩(wěn)定性最優(yōu)異，熱膨脹系數(shù)低于40×10-7℃-1，理論熔制溫度為1783.81℃。運用NMR研究結果表明，高溫狀態(tài)下[BO3]及Q3比例相對低溫更高。
　　 Li2O取代對粘度的作用與Li2O含量有關，含量小于1.00 mol％時，Li+的反極化作用導致粘度降低;反之，Li2O的積聚作用使得玻璃的粘度升高。Li2O的取代，體系中[BO3]比例增大，

4、同時由于Li+的高陽離子場強，導致玻璃分相嚴重，且分相的微觀形態(tài)為連通狀，使得硼硅酸鹽玻璃的化學穩(wěn)定性急劇下降。建議在硼硅酸鹽玻璃組分中添加0.50 mol％的Li2O，降低熔體熔制溫度45℃，性能基本與未添加Li2O的樣品持平。
　　 Bi2O3的外摻降低硼硅酸鹽玻璃的高溫粘度。Bi2O3對硼硅酸鹽玻璃中堿金屬離子的壓制效應，從而提高了玻璃的化學穩(wěn)定性。Bi2O3對玻璃其他性能影響不大，對結構的影響有待進一步深入研究，推測其充