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    硼硅酸盐玻璃的应用现状和发展趋势

    时间:2020-05-06 14:21:28 来源:早教700网 本文已影响 早教700网手机站


      摘 要:硼硅酸盐玻璃主要包括不含碱金属氧化物的高硼低硅硼硅酸盐玻璃,以及含碱硼硅酸盐玻璃。硼硅酸盐玻璃具有良好的化学稳定性和热稳定性,因此硼硅酸盐玻璃也在器皿玻璃和仪器玻璃领域得到广泛应用,而随着耐火材料和溶制工艺的发展,硼硅酸盐玻璃也可以得到更为广泛的应用。文章将结合硼硅酸盐玻璃的实际生产情况、玻璃特性和应用情况,对硼硅酸盐玻璃的发展趋势进行分析。
      关键词:硼硅酸盐玻璃;特性;发展趋势
      硼硅酸盐玻璃的基本成分主要由SiO2、B2O3、Na2O组成,通过研究我们可以发现,在硼硅酸盐玻璃中硼氧三角体[BO3]能通过Na2O提供的游离氧,讲硼的结构从层状转变为架状,并成为硼氧四面体[BO4],这种变化为B2O3和SiO2提供了重组条件,有利于形成均匀一致的玻璃形状。而B2O3以[BO3]或[BO4]进入到玻璃结构后,结构网络的完整性和紧密程度将大幅度提升,特别是以[BO4]与[SiO2]共同组成的结构网络,更是让硼硅酸盐玻璃具备众多优良性能。使得硼硅酸盐玻璃能具有良好的化学稳定性、机械性能、光学性能和热稳定性。
      1 硼硅酸盐玻璃的优良性能
      与普通品种玻璃相比较,硼硅酸盐玻璃的光学性能、化学性能、热学性能和机械性能具有明显的优势。
      1.1 光学性能。由于硼硅酸盐玻璃的制作过程中,原材料混合较为均匀,加工程序精密,这使得硼硅酸盐玻璃在自身优良性能的基础上,具有较高的透光率。而硼硅酸盐玻璃也因较低的荧光性能、较高的平面完整度和较好的透光性能,被广泛应用于光学、光电学、电学和光子学等领域中,而硼硅酸盐系统对稀土氧化物的溶解能力,要优于硅酸盐系统,能使得硼硅酸盐玻璃的形成范围更为宽广,而硼硅酸盐玻璃的光学性能研究领域,也将稀土硼硅酸盐系统作为稀土光学玻璃的主要系统。通过研究可以发现,含镧硼硅酸盐玻璃系统能发展高密度的玻璃系统,强化玻璃的光学性能。
      1.2 化学性能。构成硼硅酸盐玻璃的基本成分,使其具有较好的抗酸抗碱性,而硼硅酸盐玻璃的抗水解性也比普通钠钙硅玻璃高出几个等级,能够良好的抵抗空气中水蒸气,甚至是液态酸或碱的侵蚀效果。与普通钠钙硅玻璃相比,硼硅酸盐玻璃能较强的抵抗化学侵蚀,并且对于玻璃表面的微裂纹,普通钠钙硅玻璃则会由于潮湿空气中的水分子作用,引发裂纹扩张。而那硅酸盐玻璃则具有较好的水稳定性,由于普通钠钙硅玻璃。
      1.3 热学性能。硼硅酸盐玻璃的SiO2与B2O3含量较高,因此网络完整性和紧密程度,要优于普通钠钙硅玻璃。而化学性能方面,硼硅酸盐玻璃的热膨胀系数要低于普通钠钙硅玻璃。普通那该玻璃的耐热冲击性小于100℃,而硼硅酸盐玻璃的耐热冲击性大于150℃,也被称之为特硬玻璃和硬质玻璃。较强的热稳定性,能让硼硅酸盐玻璃被广泛的应用于建筑防火和器皿炊具等领域中。
      1.4 机械性能。硼硅酸盐玻璃的基本化学成分,使其在具有较高抗热冲击强度的同时,还具有了较高的表面硬度,能有效的防止玻璃刮痕。与普通钠钙硅相比,硅酸盐玻璃的密度要低于12%,这种显著地优势,能使得硼硅酸盐玻璃的应用领域更为广泛。符合现代建筑轻质高强的发展方向,在高层建筑中使用硼硅酸盐玻璃,也能够降低整体建筑物的重量。而较高的表面硬度,也使得硼硅酸盐玻璃,能够用作装甲车玻璃和防弹玻璃。并且硼硅酸盐玻璃重量轻、建合程度高、强度大等特点,能够应用在夹层、叠层领域中,有效的降低生产成本、重量和体积。
      2 硼硅酸盐玻璃的应用现状
      硼硅酸盐玻璃与普通钠钙硅玻璃相比具有较多的独特优势,这也使得硼硅酸盐玻璃在社会各领域中得到广泛的领域和发展,对硼硅酸盐玻璃应用现状的分析,也应当按照相应领域进行划分:
      2.1 器皿与炊具领域。作为玻璃工业的重要分支,玻璃器皿属于压制和吹制类玻璃制品,产量也在整体玻璃工业中仅次于平板玻璃和瓶罐玻璃。玻璃器皿具有颜色艳丽、透明度高、化学稳定性和热稳定性较好、机械强度较高等特点。硅酸盐玻璃的独特优势,能充分应用在玻璃器皿制作中。较高的抗热冲击强度,也使得硼硅酸盐玻璃能应用于电炉的面板等厨房加热部件。
      2.2 仪器领域。随着玻璃工业的发展,仪器玻璃已经广泛的应用于社会生产领域和高新技术领域。硼硅酸盐玻璃具有的优良性能,符合仪器玻璃对化学稳定性、热稳定性、机械强度和工艺性能的需求,并主要制作成化学器皿、物理化学仪器、厚壁制品、量器、温度及制品等。
      2.3 药用领域。作为医药包装行业的重要分支,药用玻璃是整个医药工业的重要组成部分。药用玻璃需要具有较高化学稳定性的中性玻璃,能抵抗化学侵蚀效果,并具有较强的机械性能和良好的封闭性。现今药用玻璃普遍以硼硅酸盐玻璃为主,并主要分为安瓿玻璃、输液瓶、注射器玻璃等。
      2.4 视镜领域。光致变色玻璃的分类主要是均相型和异相型,而异相型光致变色玻璃的应用最为广泛,并主要是由硼硅酸盐玻璃组成。普遍应用于眼睛玻璃、汽车防护玻璃、航天器窗口材料、激光防护和新型仪器开关等领域。
      3 硼硅酸盐玻璃的发展趋势
      硼硅酸盐玻璃具备较多优良性能,但在普通池炉融化过程中,也存在部分问题。澄清时间长、粘度过大、熔化温度高、分层和分相等问题,使得难以满足浮法成型工艺,这些问题也限制了硼硅酸盐玻璃优良性能的发挥和广泛的应用。但随着耐火材料性能的提升,玻璃加工技术的进步,也使得浮法生产硼硅酸盐玻璃的技术迅速发展,并能充分发挥硼硅酸盐玻璃的优良性能,拓宽硼硅酸盐玻璃的应用领域。
      3.1 显示器玻璃。显示器已经逐渐成为人们日常生活中的一部分,并为人们提供信息交流和技术的操作。硼硅酸盐玻璃的优良性能,由良好的体现在显示器玻璃应用方面,符合显示器高质量、薄厚度的特点,硼硅酸盐玻璃作为显示器玻璃,具有响应速度快、亮度高、耐冲击、工作范围宽等特点,硼硅酸盐玻璃也将随着显示器技术的发展,进一步拓宽应用领域。
      3.2 光电池。随着社会经济的提高,能源问题也将受到更为广泛的社会关注,光电池作为可再生资源将成为21世纪的关键性技术,目前光电材料中硅晶片虽然占据主导地位,但价格较为昂贵,无法实现大规模生产。而硼硅酸盐玻璃良好的热稳定性和热膨胀性,能够与无定形的硅晶片相匹配,承受相当程度的热负荷,降低光电池生产成本。随着玻璃加工技术的进步,硼硅酸盐玻璃讲迎来更为广泛的发展和应用,巨大的发展前景优于普通钠钙硅玻璃,以后也将朝着大尺寸、高质量、多规格、大规模、多功能的方向发展。
      参考文献
      [1] 刘小青,何峰,房玉.硼硅酸盐玻璃结构与其熔体性质研究[J].硅酸盐通报,2013(05).
      [2] 万军鹏,程金树,汤李缨.浅谈硼硅酸盐玻璃的应用现状和发展趋势[J].玻璃,2004(05).
      作者简介:武延平(1972.02- ),女,汉族,河北邢台人,本科,工程师,研究方向:建材工程。

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