浮法硼硅酸鹽平板玻璃組成、結(jié)構(gòu)與性能的研究.pdf

1、硼硅酸鹽玻璃與普通鈉鈣硅玻璃相比，性能上具有非常明顯的優(yōu)勢。然而目前該系統(tǒng)的玻璃仍主要應(yīng)用在儀器玻璃、器皿玻璃等非平板領(lǐng)域。若能實現(xiàn)浮法大規(guī)模生產(chǎn)硼硅酸鹽平板玻璃，則其應(yīng)用領(lǐng)域可以擴展到建筑防火，液晶顯示器，以及太陽能電池等領(lǐng)域。 但熔化溫度高、高溫粘度大、易分相等問題導致其難以滿足浮法生產(chǎn)工藝，限制了其優(yōu)良性能的完全發(fā)揮和大規(guī)模的應(yīng)用。因此本課題希望通過系統(tǒng)深入研究硼硅酸鹽玻璃的組成、結(jié)構(gòu)與性能之間的規(guī)律，尋求適合浮法生產(chǎn)工藝

2、要求，不易分相與析晶，且性能優(yōu)良穩(wěn)定的耐熱硼硅酸鹽平板玻璃組成。 本論文研究探討了不同因素對硼揮發(fā)和玻璃熔化澄清的影響，以此為基礎(chǔ)制定了本實驗的熔制工藝制度。參考普通鈉鈣硅玻璃浮法成型工藝的特點，從玻璃熔化和成型溫度要求、粘度——溫度曲線要求、析晶溫度上限要求等方面探討了硼硅酸鹽玻璃浮法成型的特點和要求，發(fā)現(xiàn)耐熱硼硅酸鹽玻璃的料性比普通鈉鈣硅玻璃的料性長。 本論文分別從B2O3/SiO2、Al2O3/SiO2、混合堿金屬

3、氧化物以及混合堿土金屬氧化物四個方面研究了硼硅酸鹽玻璃基本組成對其結(jié)構(gòu)和性能的影響。采用XRD、SEM、紅外光譜測試分析了玻璃的結(jié)構(gòu)變化，并重點研究了各基本組成對硼硅酸鹽玻璃熱膨脹性能、分相及粘度的影響規(guī)律。在本論文所研究的硼硅酸鹽玻璃組成范圍內(nèi)，研究發(fā)現(xiàn)： B2O3取代SiO2后，隨著B2O3/SiO2增大，熱膨脹系數(shù)出現(xiàn)一個極小值；轉(zhuǎn)變溫度Tg和膨脹軟化溫度Tf逐漸降低；玻璃結(jié)構(gòu)中[BO3]逐漸增加，并引起玻璃的分相程度逐漸

4、加重；玻璃的高溫粘度有所降低，料性變短。 Al2O3取代SiO2后，發(fā)現(xiàn)Al2O3對含B2O3和不含B2O3的玻璃的影響不一樣，甚至相反：隨著Al2O3/SiO2的增大，熱膨脹系數(shù)逐漸增大，玻璃的Tg和Tf都逐漸升高；引入少量Al2O3后，對玻璃分相的影響變化不大；而玻璃的高溫粘度卻逐漸增大，料性變長。 隨著Li2O替代Na2O的增加，玻璃的分相逐漸加重；玻璃的熱膨脹系數(shù)線性減小，膨脹軟化溫度先升高，而后當分相非常嚴重時

5、有所降低。隨著K2O替代Na2O，玻璃的熱膨脹系數(shù)明顯增大且膨脹軟化溫度逐漸提高；K2O對玻璃的分相沒有產(chǎn)生明顯的影響。二元和三元混合堿的硼硅酸鹽玻璃的熱膨脹系數(shù)和膨脹軟化溫度都沒有出現(xiàn)“混合堿效應(yīng)”，而膨脹軟化溫度由于存在離子間的相互阻擋而顯著提高。 堿土金屬氧化物替代Na2O，產(chǎn)生的“混合離子效應(yīng)”，使得玻璃的膨脹軟化溫度顯著提高。但堿土金屬離子由于場強大，對加重玻璃分相的影響要比一價堿金屬離子的影響要大。 最后，在