【摘 要】
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含钛硼硅酸盐玻璃具有研究意义和应用价值是因为其具有密度小、折射率高、色散大、化学稳定性好的特点,且其不会象传统高折射率玻璃含铅量高,在生产过程中给环境和工作人员的身体带来危害。但其含钛量较高,使玻璃很容易产生析晶,所以只有在基础玻璃组成的基础上调整玻璃组分及其含量才能熔得抗析晶性能好折射率高的玻璃,也才能使玻璃具有应用价值并有利于环境保护,这也是探索合理的含钛硅酸盐组成的必要性所在。本文主要研究了
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含钛硼硅酸盐玻璃具有研究意义和应用价值是因为其具有密度小、折射率高、色散大、化学稳定性好的特点,且其不会象传统高折射率玻璃含铅量高,在生产过程中给环境和工作人员的身体带来危害。但其含钛量较高,使玻璃很容易产生析晶,所以只有在基础玻璃组成的基础上调整玻璃组分及其含量才能熔得抗析晶性能好折射率高的玻璃,也才能使玻璃具有应用价值并有利于环境保护,这也是探索合理的含钛硅酸盐组成的必要性所在。本文主要研究了Ti O2对Na2O-K2O-B2O3-Si O2系统玻璃的结构与光学性能的影响;优化玻璃的结构与光学性能,探究变色机理。得出如下成果:1.在Na2O-K2O-B2O3-Si O2系统玻璃中用Ti O2取代Si O2。随Ti O2含量增加,玻璃颜色逐渐由黄变黑,并且当Ti O2的含量小于等于16wt%时玻璃的成形状态较好没有析晶现象。最初随Ti O2含量的增加α20~300℃下降,Tg和Tf上升,当Ti O2含量的进一步提高时,玻璃的α20~300℃,Tg和Tf的变化分别向相反方向转变。玻璃密度递增。玻璃折射率升高,玻璃阿贝数从升高后降低再升高,色散在标准范围内;样品在可见光范围内透过率呈下降趋势,吸收光度值在0.1左右,可见光与近红外波长范围内玻璃透过率变化较小,基本保持在90.0%以上。光学碱度Λ（Dutty）值从0.6733～0.4916,表明系统玻璃由氧化气氛变为中性趋于还原气氛。玻璃显微硬度先增加再减小,Ti O2含量为4wt%时出现最大值647.3HV。玻璃的化学稳定性良好。2.研究Na2O-K2O-B2O3-Si O2-Ti O2系统玻璃中Na2O取代B2O3。玻璃由黑色透明变白色透明。随着Na2O含量的增加,玻璃的α20-300℃和Tf逐渐上升;当Na2O含量小于14wt%时,Tg基本趋于稳定,而后随着Na2O含量的增大呈现下降趋势,但整体趋于稳定Tg的平均值为560℃。当Na2O含量不超过17 wt%变化区间时,玻璃的密度先增加后减小再增加。玻璃折射率在1.5964-1.5901范围内变化;玻璃的阿贝数变化范围为26.65-28.42;透过率在远紫外波段较低,吸光度高,在可见光范围内透过率上升,吸光度下降,近红外波长范围内玻璃透过率变化较小,基本保持在90.0%左右。光学碱度Λ（Dutty）值从0.4916～0.7065,系统玻璃由还原气氛变为中性趋于氧化气氛。玻璃显微硬度先增加再减小最后又增加,但整体上玻璃显微硬度稳步增加。系统玻璃耐酸性优于耐水性,耐碱性相对最差。3.Na2O-K2O-B2O3-Si O2-Ti O2系统玻璃为基础用Ba O替代Na2O。当Ba O含量是0wt%-14wt%时玻璃由白色透明变黑色透明;Tg和Tf整体都呈现上升趋势;而α20-300℃的逐渐减小;密度明显呈上升趋势,从2.560g/cm~3增加到2.750 g/cm~3;玻璃的折射率比B组玻璃提高较多,变化范围为1.5901-1.6152;阿贝数值从27.83到27.674,变化基于稳定;透过率在紫外波段、可见光波段与近红外波长范围内的透过率呈现下降趋势,吸光度上升,但变化不大,在近红外波段基本保持在90.0%以上。光学碱度Λ（Dutty）值从0.7065～0.5104,表明系统玻璃由还原气氛变为中性趋于氧化气氛,因此玻璃逐渐变深。显微硬度表现为增大的趋势,变化从小到大为647.4 Hv～667.2 Hv。玻璃抗酸和水侵蚀的力强,耐碱失重在24.24～24.98 mg/100cm~2之间波动。4.研究Na2O-K2O-B2O3-Si O2-Ti O2系统玻璃取得结构性能良好的玻璃作为基础玻璃,采用部分Na NO3作为原料替代Na2CO3以促使玻璃系统组成的氧化性增强,从而抑制Ti4+还原为Ti3+。在基础性能优良的情况下,玻璃由黑色透明转变为白色透明,玻璃的透过率呈上升趋势,吸光度呈下降趋势,达到理想状态。
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