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玻璃粉成分與黏度之間的關系

2024-11-21 來源：

26310

     玻璃粉成分與黏度之間存在復雜的關系，一般可以從氧硅比、離子的極化、鍵強、結構對稱性及配位數等方面來說明:

   (1)氧硅比，當氧硅比，使大型四面體群分解為小型四面體群，自由體積導致熔體黏度下降。

    其它陰離子與硅的比值對黏度也有顯著的作用，例如H₂O一般以OH⁻狀態(tài)存在于玻璃結構中，使玻璃中的陰離子與硅之比值加大，因此能降低玻璃的黏度。從某種意義上說水對四面體群起著解聚作用。玻璃中當以氟化物取代氧化物時，由于陰離子與硅之比值加大，也有降低黏度的作用。

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   (2)化學鍵強度 在其它條件相同的前提下，黏度隨陽離子與氧的鍵力加大而加大在堿硅二元(R₂O-Si0₂)玻璃中，當O/Si比值很高時(即R₂O含量較高)，硅氧四面體間連接較少，已接近于島狀結構，四面體間很大程度依靠鍵力R一〇相連接，因此鍵力較好的Li⁺具有較好的黏度，黏度按 Li₂O-Na₂O→K₂O順序遞減。但當O/Si 比值很低時，它們的黏度大小順序又與此相反。

   在加入配位數相同的陽離子情況下，各氧化物取代SiO₂后黏度的變化決定于 R-O鍵力的大小，故ŋ（Al₂O₃)>ŋ(Ga₂O₃）、ŋ(SiO₂)>n(GeO₂)。   


 


  (3)離子極化  離子間的相互極化對黏度也有顯著的影響。陽離子的極化力大，對(硅氧鍵)氧離子極化、變形大，減硅氧鍵的作用大，表現為黏度下降。一般來說非惰性氣體型陽離子的極化力大于惰性氣體型陽離子，故前者減弱硅氧鍵的作用較大，具有較低的黏度。

  (4)結構對稱性 在一定條件下，結構的對稱性對黏度有著重要的作用。如果結構不對稱就可能在結構中存在缺陷或弱點，因此使黏度下降。例如，硅鍵(Si-O)和硼氧鍵(B-0)的鍵強屬于同一數量級，然而石英(SiO₂)玻璃的黏度卻比硼氧(B₂O₃)玻璃大得多，這正是由于兩者結構的對稱程度不同所致。

 （5）配位數 配位狀態(tài)對玻璃的黏度也有重要的影響，氧化硼在這方面表現特別明顯。


 綜上所述，各類氧化物對玻璃黏度的作用大致如下:

  ① SiO₂、Al₂O₃、ZrO₂等提高黏度;

  ② 堿金屬氧化物降低黏度;





  ③ 堿土金屬氧化物對黏度的作用較為復雜。一方面類似于堿金屬氧化物，能使大型四面體群解聚，引起黏度減小;另一方面這些陽離子電價較高(比堿金屬離子大一倍)離子半徑又不很大，故鍵力較堿金屬離子大，有可能奪取小型四面體群的氧離子，分布自己的周圍，使黏度加大。應該說，前一效果在高溫時是主要的，而后一效果主要表現低溫。堿土金屬離子對增加黏度的順序一般為:Mg²⁺>Ca²⁺>Sr²⁺>Ba²⁺注:其中 CaO在低溫時增加黏度，在高溫時當 Ca0 質量分數<10%時降低黏度，當CaO質量分數12%時加大黏度。
  ④ PbO、CdO、Bi₂O₃、SnO 等降低黏度;此外 Li₂O、ZnO、B₂O₃等都有增加低溫黏度，降低高溫黏度的作用。


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