无氟乳浊玻璃组成与分相、析晶及粘度关系的研究

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磷酸盐乳浊玻璃对人与环境的污染较小,具有珍贵的乳浊性能。随着人们对高档玻璃装饰板材需求的日益增长,将浮法工艺引入到磷酸盐乳浊玻璃生产中来十分必要。本文深入研究Na2O-CaO-SiO2系磷酸盐乳浊玻璃的性能,探讨乳浊玻璃的分相、析晶特性,及其对粘度的影响,寻找玻璃的分相、析晶及粘度随组成变化的规律,为浮法生产磷酸盐乳浊玻璃提供一定的理论指导。本文主要通过SEM、STEM、XRD、IR等测试手段探讨Na2O-CaO-SiO2乳浊玻璃多次分相过程,分析乳浊玻璃中P2O5、B2O3、CaO、Al2O3的含量对分相析晶的影响,并结合高温粘度测试探讨P2O5含量对玻璃粘度的影响,讨论分相和粘度的关系。采用白度测试、抗折强度测试、耐水性测试分析组成对乳浊玻璃理化性能的影响。结果表明:乳浊玻璃在高温阶段就产生分相,经过多次分相产生至少五种不同的相,使玻璃乳浊的主要相为直径约300nm的富磷相。高温分相使玻璃粘度产生突变,表现为粘度突然增大。玻璃在相界面处析出块状晶体磷酸钠钙,晶粒尺寸细小,约为50nm,含量较低。随着P2O5含量的提高,乳浊玻璃的富磷相尺寸增大,白度提高,可见光透过率降低,抗折强度提高,玻璃粘度增大。P2O5为6%时富磷相尺寸达到300nm,玻璃白度为87.27,可见光透过率约为15%,抗折强度108.92MP,P2O5含量在3%以上时可获得均匀的乳浊玻璃。玻璃的料性均长于普通钠钙硅浮法玻璃,但成型起始温度比普通钠钙硅浮法玻璃约高180℃。B2O3起辅助乳浊的作用,可通过B2O3含量调整富磷相尺寸大小。随着B2O3含量的提高,玻璃网络中的[BO4]向[BO3]转变,玻璃结构致密度降低,乳浊度先增大后减小,抗折强度下降。B2O3含量过高容易使玻璃表面析出方石英,对生产不利。随着CaO含量的提高,乳浊玻璃富磷相尺寸略微增大,析晶量增多。当CaO含量为11%时,富磷相尺寸达400nm,抗折强度为107.67MP。乳浊玻璃的抗折强度及耐水性均随着CaO含量的提高而提高。Al2O3使玻璃网络结构更为致密,Al3+在富磷相中富集程度较高,有利于主微相的稳定。随着Al2O3含量的提高,乳浊玻璃富磷相尺寸增大,但其余副微相受到抑制,析晶量减少,玻璃抗折强度及耐水性明显提高。Al2O3含量为3%时,富磷相尺寸约为500nm,抗折强度达111.81MP。
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