澄清劑對(duì)高硼硅平板玻璃結(jié)構(gòu)與性能的影響研究.pdf

1、高硼硅玻璃是指SiO2＞78％，B2O3＞10％的硼硅酸鹽玻璃。它是美國(guó)CORNING公司研究人員Sullivan于1915年發(fā)明的，并取得專利?；诟》夹g(shù)制備的高硼硅平板玻璃，由于具有優(yōu)異的抗熱震性和化學(xué)穩(wěn)定性、極佳的光透過(guò)率、良好的玻璃表面面形、較低的熱膨脹系數(shù)、厚度規(guī)格品種多樣化等優(yōu)點(diǎn)，而廣泛應(yīng)用于平面顯示器(如LCD)、生物DNA芯片、光電池以及高檔防彈玻璃和高級(jí)防火玻璃等領(lǐng)域。 由于高硼硅玻璃特殊的工藝特點(diǎn)(熔化溫度

2、高、澄清困難、硼揮發(fā)、易分層分相)難以滿足浮法成形工藝，目前國(guó)際上能生產(chǎn)高硼硅平板玻璃的只有德國(guó)Schott公司，國(guó)內(nèi)該領(lǐng)域尚屬空白。高硼硅平板玻璃難于生產(chǎn)的主要原因之一是它的澄清非常困難。氣泡的存在影響了玻璃的光學(xué)均勻性、機(jī)械強(qiáng)度等性能，對(duì)平板玻璃來(lái)說(shuō)，屬于嚴(yán)重的質(zhì)量缺陷。因此，高硼硅平板玻璃的澄清研究具有十分重要的意義。 本論文從探索高硼硅玻璃的制備工藝出發(fā)，對(duì)實(shí)驗(yàn)室里用坩堝熔化高硼硅玻璃的特點(diǎn)進(jìn)行了研究，確定了最佳的配方和

3、合理的熔制制度。本論文主要針對(duì)高硼硅平板玻璃的澄清進(jìn)行研究。選擇在玻璃成分中加入少量的氯化鈉、氧化鈰、氧化鑭、焦銻酸鉀作澄清劑。通過(guò)比較幾種澄清劑的澄清效果，找出了最佳的澄清劑種類及含量。研究表明，單一澄清劑無(wú)法達(dá)到高硼硅平板玻璃澄清的要求。用稀土氧化物配合氯化鈉用作高硼硅玻璃的澄清劑，前者主要用于澄清玻璃中的灰泡，后者主要用于消除尺寸較大的氣泡，澄清效果顯著，玻璃外觀質(zhì)量和透明度明顯提高。而焦銻酸鉀不適宜作高硼硅玻璃的澄清劑。

4、 為了深入研究高硼硅玻璃的結(jié)構(gòu)，采用紅外吸收光譜、透射電鏡等分析手段，研究各種澄清劑對(duì)玻璃微觀結(jié)構(gòu)的影響。紅外吸收光譜的研究發(fā)現(xiàn)，高硼硅玻璃中[SiO4]、[AlO4]、[BO4]共同組成架狀結(jié)構(gòu)。由于[BO4]本身帶負(fù)電，需要不帶電的[BO3]進(jìn)行隔離，因此在結(jié)構(gòu)中存在少量硼酸鹽基團(tuán)。加入各種澄清劑沒(méi)有造成玻璃結(jié)構(gòu)明顯的變化。這是因?yàn)闊o(wú)機(jī)玻璃的振動(dòng)光譜主要取決于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，而網(wǎng)絡(luò)外離子的影響是次要的。殘余的Cl-和稀土離子處在結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)空

5、隙中；而Sb在結(jié)構(gòu)中則形成了(Sb3O9)3-環(huán)。另外，通過(guò)透射電鏡觀察到了高硼硅玻璃在局部區(qū)域存在分相，觀測(cè)到極少量的晶體存在。在更高的倍率下，觀察到玻璃中存在類似“微晶子”的結(jié)構(gòu)，直徑大約在3～10nm，造成了結(jié)構(gòu)及化學(xué)成分的微不均勻性。不同玻璃樣品觀察到的“微晶子”的尺寸和結(jié)構(gòu)是類似的，與添加的澄清劑種類與數(shù)量沒(méi)有直接的關(guān)系。 本論文還進(jìn)一步研究了加入各種澄清劑對(duì)玻璃性能的影響，包括玻璃的密度、紫外可見(jiàn)透過(guò)率、介電性能等方