稀土氧化物摻雜鋁硼硅酸鹽系統(tǒng)玻璃的制備.pdf

1、本文研究稀土氧化物摻雜制備低介電鋁硼硅酸鹽玻璃。以玻璃纖維生產(chǎn)工藝要求為基準(zhǔn)，通過玻璃熱穩(wěn)定性、玻璃拉絲性能和介電性能測試，以及紅外光譜和密度分析，對稀土氧化物摻雜鋁硼硅酸鹽玻璃進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。在降低介電常數(shù)和介電損耗，提高介電性能的基礎(chǔ)上，獲得了拉絲性能和熱穩(wěn)定性優(yōu)異的玻璃纖維基本組成配比，同時成功制得低介電鋁硼硅酸鹽玻璃纖維絲。具體實驗結(jié)論如下:
　　(1)研究了氧化鑭和氧化鈰分別摻入鋁硼硅酸鹽玻璃系統(tǒng)中制備低介電玻璃纖維。

2、稀土氧化物的摻入，使得玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)致密度先增大后減弱。這是因為稀土離子場強(qiáng)較大，含量較少時能夠進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)間隙中連接負(fù)離子基團(tuán)作為電荷補(bǔ)償，起到“補(bǔ)網(wǎng)”作用;而含量增大，引入更多的游離氧，反而“斷網(wǎng)”作用主導(dǎo)玻璃結(jié)構(gòu)的解聚，這導(dǎo)致了玻璃的熱穩(wěn)定性、介電性能隨稀土氧化物的增加產(chǎn)生先增強(qiáng)后減弱的變化。而氧化鈰的引入使得玻璃形成新的析晶相，玻璃的熱穩(wěn)定性變差。
　　(2)研究CaO/La2O3比變化對鋁硼硅酸鹽玻璃性能的影響。隨著CaO/L

3、a2O3比的降低，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度降低，而析晶受到抑制，900-1000℃產(chǎn)生的低溫析晶放熱峰消失，玻璃的熱穩(wěn)定性得到提高;氧化鑭的引入抑制硼揮發(fā)，B3+離子的電子極化率最低，對玻璃的介電性能有積極的影響。隨著氧化鑭的增加，玻璃的密度逐漸增大，這主要與La3+的補(bǔ)網(wǎng)作用和相對原子質(zhì)量較大等有關(guān);此外玻璃拉絲性能得到改善，呈現(xiàn)先減小后增大的變化趨勢。對RM-1玻璃樣品（即CaO/La2O3比為44.86）拉絲，纖維平均直徑為71.19μm，

4、其介電常數(shù)和介電損耗分別為4.84和0.0025，相對于E玻璃纖維，介電性能大大提高，同時其拉絲性能和熱穩(wěn)定性優(yōu)異，符合池窯拉絲設(shè)備制得玻璃纖維的生產(chǎn)要求。
　　(3)通過正交實驗發(fā)現(xiàn)，對于介電常數(shù)而言，CaO/La2O3和B2O3影響顯著;但是SiO2和B2O3對介電損耗影響最大。而Al2O3和SiO2對玻璃的熱穩(wěn)定性和拉絲性能起主導(dǎo)作用。通過綜合分析，設(shè)計最優(yōu)配比進(jìn)行拉絲實驗均能拉制成玻璃纖維絲，玻璃纖維的平均直徑為20μm，