低熔点装饰乳浊玻璃结构与性能的研究

摘要

本文以Na2O-CaO-SiO2系统玻璃为基础，引入磷酸盐作为乳浊剂，制备了耐水性较佳、光泽度良好、白度大于80％、热膨胀系数小于75×10-7℃-1、抗折强度大于100Mpa的无氟装饰乳浊玻璃。研究了P2O5对玻璃微观结构的影响；分析了A12O3、B2O3对玻璃微观结构和物化性能的影响；探讨了碱金属对玻璃低熔点特征性能的影响。研究结果表明：
　　碱金属离子对玻璃低熔点起关键作用。Na2O含量从2wt％升至8wt％，其对氧离子的反极化程度逐渐增大，网络结构中化学键键力逐渐减小，粘滞活化能Eη从244.79KJ·mol-1降至219.14KJ·mol-1，理论熔制温度降低了67℃；K2O逐步替代Na2O，后者比前者的反极化作用大，网络结构中的化学键键力逐渐增大，粘滞活化能Eη从228.47KJ·mol-1升至255.28KJ·mol-1，理论熔制温度升高了58℃。
　　P2O5作为乳浊剂会导致玻璃的分相尺寸呈现逐渐增大的趋势，液滴由聚集态变为离散态，液滴的形状越来越规则并趋向于完整的球形。当P2O5引入量为6wt％时，液滴尺寸平均为250nm且趋于均匀，液滴相呈现较圆润的球形；而富硅相逐渐趋于分散且相互独立存在。当P2O5引入量从4wt％增至7wt％时，玻璃的白度从73.51％增大至82.67％；抗折强度从104.56MPa增大至113.63MPa。
　　A12O3使得富磷相区域减小，但有助于液滴尺寸的增大。当A12O3的引入量为5wt％时较佳，液滴基本稳定在200nm左右。A12O3的含量从2wt％增至5wt％，玻璃的抗折强度从111.29MPa小幅增至114.36MPa；热膨胀系数从73.08×10-7℃-1小幅增至75.34×10-7℃-1，Tg与Tf也随之上升；密度无明显变化，保持在2.5361 g/cm3至2.5541g/cm3范围内。
　　B2O3能够起到调节分相的作用，致使富磷网络的聚集受到了阻碍，使得液滴尺寸被抑制，从而达到调整乳浊效果的作用。在其引入含量达到6wt％时白度表现较佳，其值为84.27％。B2O3的引入量从2wt％增至8wt％；热膨胀系数从74.56×10-7℃-1增至87.67×10-7℃-1，Tg与Tf也随之降低；密度从2.5422g/cm3降至2.4981g/cm3。
　　Na2O引入量从2wt％升至8wt％，玻璃的热膨胀系数从63.51×10-7℃-1升至75.34×10-7℃-1，Tg与Tf也随之降低，耐水性也出现降低的倾向；K2O逐步取代Na2O，玻璃的热膨胀系数从75.34×10-7℃-1降至70.14×10-7℃-1，Tg与Tf也随之升高，在两者引入量均达到4wt％时玻璃耐水性较佳。

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第1章 绪论

1.1 装饰乳浊玻璃综述

1.2 玻璃乳浊的机理

1.3 乳浊玻璃的分类

1.4 无氟乳浊玻璃与氟化物乳浊玻璃

1.5 本课题的提出和研究意义

1.6 本课题的研究目的和内容

第2章 实验与测试

2.1 基础玻璃组成选择

2.2 玻璃样品的制备

2.3 测试方法

第3章 P2O5对装饰乳浊玻璃结构与性能的影响

3.1 玻璃组分选择

3.2 P2O5含量对玻璃结构的影响

3.3 P2O5含量对玻璃性能的影响

3.4 本章小结

第4章 Al2O3对装饰乳浊玻璃结构与性能的影响

4.1 组成的选择

4.2 Al2O3含量对玻璃结构的影响

4.3 A12O3含量对玻璃性能的影响

4.4 本章小结

第5章 B2O3对装饰乳浊玻璃结构与性能的影响

5.1 组分的选择

5.2 B2O3含量对玻璃结构的影响

5.3 B2O3含量对玻璃性能的影响

5.4 本章小结

第6章 碱金属氧化物对玻璃低熔性的影响

6.1 组分选择

6.2 碱金属含量对玻璃热膨胀系数与Tg、Tf的影响

6.3 碱金属氧化物对玻璃耐水性的影响

6.4 碱金属氧化物对玻璃粘度的影响

6.5 本章结论

第7章 结论

参考文献

致谢