澄清剂对高硼硅平板玻璃结构与性能的影响研究

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1、浙江大学顾士学位论文摘要高硼硅玻璃是指si02>78％，B203>10％的硼硅酸盐玻璃。它是美国cORNING公司研究人员Sullivan于1915年发明的，并取得专利。基于浮法技术制各的高硼硅平板玻璃，由于具有优异的抗热震性和化学稳定性、极佳的光透过率、良好的玻璃表面面形、较低的热膨胀系数、厚度规格品种多样化等优点，而广泛应用于平面显示器(如LCD)、生物DNA芯片、光电池以及高档防弹玻璃和高级防火玻璃等领域。由于高硼硅玻璃特殊的工艺特点(熔化温度高、澄清困难、硼挥发、易分层分相)难以满足浮法成形工艺，目前国际上能生产高硼硅平板玻璃

2、的只有德国schott公司，国内该领域尚属空白。高硼硅平板玻璃难于生产的主要原因之一是它的澄清非常困难。气泡的存在影响了玻璃的光学均匀性、机械强度等性能，对平板玻璃来说，属于严重的质量缺陷。因此，高硼硅平板玻璃的澄清研究具有十分重要的意义。本论文从探索高硼硅玻璃的制备工艺出发，对实验室里用坩埚熔化高硼硅玻璃的特点进行了研究，确定了最佳的配方和合理的熔制制度。本论文主要针对高硼硅平板玻璃的澄清进行研究。选择在玻璃成分中加入少量的氯化钠、氧化铈、氧化镧、焦锑酸钾作澄清剂。通过比较几种澄清剂的澄清效果，找出了最佳的澄清剂种类及含量。研究表明

3、，单～澄清剂无法达到高硼硅平板玻璃澄清的要求。用稀土氧化物配合氯化钠用作高硼硅玻璃的澄清剂，前者主要用于澄清玻璃中的灰泡，后者主要用于消除尺寸较大的气泡，澄清效果显著，玻璃外观质量和透明度明显提高。而焦锑酸钾不适宜作高硼硅玻璃的澄清剂。为了深入研究高硼硅玻璃的结构，采用红外吸收光谱、透射电镜等分析手段，研究各种澄清剂对玻璃微观结构的影响。红外吸收光谱的研究发现，高硼硅玻璃中[si04]、[A104]、[B04】共同组成架状结构。由于[B04】本身带负电，需要不带电的【B03]进行隔离，因此在结构中存在少量硼酸盐基团。加入各种澄清剂没有

4、造成玻璃结构明显的变化。这是因为无机玻璃的振动光谱主要取决于网络结构，而网络外离子的影响是次要的。残余的Cl’和稀土离子处在结构网络空隙中；而Sb在结构中则形成了(Sb309)3。环。另外，通过透射电镜观察到了高硼硅玻璃在局浙江大学硕士学位论文部区域存在分相，观测到极少量的晶体存在。在更高的倍率下，观察到玻璃中存在类似“微晶子”的结构，直径大约在3～10m，造成了结构及化学成分的微不均匀性。不同玻璃样品观察到的“微品子”的尺寸和结构是类似的，与添加的澄清剂种类与数量没有直接的关系。本论文还进一步研究了加入各种澄清剂对玻璃性能的影响，包

5、括玻璃的密度、紫外可见透过率、介电性能等方面。研究表明，高硼硅玻璃的密度数值基本在2．32～2．359／cm3之问，可见光透过率在90．8％～92％之间。澄清剂对密度和透过率影响较小。但加入的澄清剂种类及含量对玻璃的介电常数及介电损耗影响较明显。介电性能变化的原因与加入澄清剂后玻璃内部的结构、易迁移离子的浓度、非桥氧的浓度、易极化离子的浓度等因素的变化息息相关。关键词：高硼硅玻璃，浮法，澄清剂，微结构，密度，透光率，介电浙江大学顶二b学位论文ABSTRACTPyrexglassisakindofborosilicatewhichcon

6、tainsabove78％Si02aIld13％B203．hwasinventedaIld芦amedpatentbySullhallin1915，rcsearcherofComingInc．America．P”exflatglass，pmducedbasedonnoatingtechn0109y，hasalotofadValltages，suchashi曲thennalshockresistallce，goodchemicalresistaIlce，excellent仃aIlsmissivi吼finelevelsurface，lowt

7、11eHnalexpallsioncoe伍cienta11dVariousthickness—staIldards，tllercforeitiswidelyusedinplanedisplay(forex砌pleLcD)，biologicDNACMOschip，photoele“ccell，supe山rqual埘bull唧roofglassandfireproofglass，etc．Pyrexglassishardtosatis母noat—sh印ingtecllllicsbecallseofspecialteclmicalcharac

8、teristics(hjghmeltingtemperature，hardto6ning，boronVolatilization，layeringa11dphases印aration)．NoW，onlySchottInc