B2O3对磷锌硼餐具玻璃结构和化学稳定性的影响
B2O3对Yb3+掺杂磷酸盐玻璃结构和光学性能的影响
文章编号：1006-3080(2019)03-0396-06DOI: 10.14135/ki.1006-3080.20180327002B 2O 3对Yb 3+掺杂磷酸盐玻璃结构和光学性能的影响杨 斌， 曾惠丹， 蒋烨佳， 陈春雨， 李文婧， 陈国荣（华东理工大学超细材料制备与应用教育部重点实验室，上海 200237）摘要：采用传统熔融淬冷法制备了掺镱硼磷酸盐玻璃，研究了B 2O 3的引入对该玻璃系统光学性能的影响。
利用洛仑兹拟合吸收光谱和荧光光谱得到Yb 3+在硼磷酸盐玻璃中的能级分裂，计算了晶体场强参数和Yb 3+周边配位体结构的非对称性，结合玻璃的结构信息解释Yb 3+局域环境和荧光性能的变化。
实验结果表明，B 2O 3的引入改变了Yb 3+晶体场强参数和周边配位体结构的非对称性，能有效增大Yb 3+ 的d Stark 能级分裂值。
B 2O 3的引入能交联起磷酸盐长链，使玻璃由链状结构转变为三维网络结构，增强了玻璃的化学稳定性，改善了Yb 3+的发光环境。
因此，硼磷酸盐玻璃有望作为高功率掺镱基质材料。
关键词：Yb 3+；硼磷酸盐玻璃；Stark 分裂；光学性能中图分类号：TQ17文献标志码：A 近年来，稀土离子掺杂玻璃广泛应用于高功率光纤激光器和放大器[1-5]。
其中，Yb 3+存在能级结构简单、基态和激发态能级之间能量间隔大以及不存在交叉弛豫等缺陷，适合产生超短脉冲激光和制备紧凑高效的二极管泵浦模锁飞秒固态激光器。
因此，掺镱激光玻璃得到了广泛的研究。
在众多玻璃基质中，磷酸盐玻璃吸收发射截面大、荧光寿命长、非线性折射率和热膨胀系数小，成为使用最广泛的激光玻璃基质。
磷酸盐玻璃网络为PO 4四面体相互连接形成的链式层状结构[6]，该结构最大的缺点是化学稳定性差、机械强度和抗热冲击性低，限制了激光输出功率的提高。
张丽艳等[7]研究Yb 3+在磷酸盐和氟磷酸盐玻璃中的Stark 能级分裂对激光性能影响，发现Yb 3+掺杂氟磷酸盐玻璃中得到1.166 W 的连续激光输出，而在磷酸盐玻璃中无法实现激光输出；同时，Yb 3+下能级2F 7/2在磷酸盐玻璃中Stark 分裂值太小，导致激光下能级粒子排空困难，从而产生严重的热拥塞问题。
B2O3-BaO-ZnO玻璃的形成规律及结构研究
中 国西 部科 技 ２ ０ ０ ０ ７・ ５
ＢＯ一 ａ — ｎ 玻璃的形成规律及结构研究 ２ ３Ｂ Ｏ Ｚ Ｏ
林 娜 尹振 兴
（ 徽 工 业 大 学，安 徽 马鞍 山 ２ ５ ０ ） 安 ４ ０ ２ 摘 要： 用传统熔体 冷却法制得Ｂ ＢＯ ｎ ＿ 系统玻璃 ，研 究 了该 系统玻 璃 的形成 区，并通过 虹外 光谱对玻 璃的结构进行 了测试。 一 ａ －ＺＯ ． ０ ． Ｅ
ｌ 引言
彩色 等离子体显示器 （ Ｄ ）是数字化彩 电、高分辨率 ＰＰ
彩 电和 多媒体 终端理想 的显示 器件 ，与其他平 板显示 器相 比，具有 厚度薄 、重量轻 、大 平面 、大 视角 、响应快 、受 磁场 影响小等优点 “ 。而作 为显 示器重要组成 部分的基板 玻璃 的性 能好坏 ，直接 决定着显 示器的质量优劣“。 由于传
Ｌ Ｎ Ｉ Ｎａ ＹＩ Ｚｈ ｎ－ ｉｇ Ｎ ｅ ｘｎ
（ ｃ ｏ ｌ ｆ ａｅｉｌ Ｓ ｉｎ ｅ Ｅ ｇｎ ｅｉｇ Ａ Ｈｕ ｉｅｓ ｙｏ ｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｍａ ａ ｓ ａ ４ ０ ２ Ｓ ｈ ｏ ｔｒ ｓ ｃｅ ｃ ＆ ｎ ｉｅｒ ， ｎ ｉ ｖｒｉ ｆ ｃ ｎ ｌｇ ， ｎ ｈ ｎ ２ ３ ０ ） ｏＭ ａ ｎ Ｕｎ ｔ Ｔ
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zno对bi2o3-b2o3-zno低熔点玻璃结构与性能的影响
中图分类号:TQ171
文献标识码:A
文章编号：I00IW625(2020)0IW283W7
)feci of ZnO on Structure and Properties of Bi2O3-B2O3-ZnO Low-melting Glass
ZHANG Bing1，HE Fecg1，CAO Xiuhua2，XU Jiajia1，REN Haidong2，XIE Junlin1， ZHONG Keju，LIE Xiaoqing1
(1.武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室,武汉430070 ； 2.新型电子元器件关键材料与工艺国家重点实验室，肇庆526000)
摘要:通过 FTIR%Raman%27Ai NMR、XRD、DSC 等测试方法,研究了 ZnO 含量对 BCO3-C2O3-ZnO-SO)2-WnO3 系统低
熔点玻璃结构及热性能的影响。结果表明：当ZnO含量小于12wt%时,Zn2+与自由氧结合形成& ZnO* ］四面体，增
284 玻璃
硅酸盐通报
第39卷
Zn的电子云变形后易发生极化,在玻璃的形成过程中,随着ZnO含量的改变,会发生& ZnO4 '与& ZnOe ' 的转变,这种转变对玻璃的结构和性能有着较大的影响& 15呵（由于AJO3也具有［A1-4'与［A1-6'两种结构 形式分别作为玻璃网络结构形成体和网络结构中间体存在玻璃结构中，这使得AJO3存在的条件下,ZnO对 玻璃结构和性能的影响就更为复杂& （ 19L0'
0引言
低熔点玻璃作为密封材料在微电子技术、光伏太阳能电池、厚膜电子等领域有着十分广泛的应用&T。 铅基低熔点玻璃由于具有较高的化学稳定性、较低的软化温度及较好的热学性能和电性能而极为受关 注&切(但是铅有毒且对环境及人体有很大的危害，PbO的使用受到了一定的限制，因此无铅低熔点玻璃材 料的研发受到了科研工作者的重视金11'(
B2O3Al2O3比例对硼酸盐玻璃结构及热性能的影响
第37卷 第1期 陕西科技大学学报 V o l.37N o.1 2019年2月 J o u r n a l o f S h a a n x iU n i v e r s i t y o f S c i e n c e&T e c h n o l o g y F e b.2019* 文章编号:2096-398X(2019)01-0108-05B 2O3/A l2O3比例对硼酸盐玻璃结构及热性能的影响乔荫颇1,2,李新宇1,陈 璞1,李明阳1,王答成2(1.陕西科技大学材料科学与工程学院,陕西西安 710021;2.彩虹集团公司,陕西咸阳 712021)摘 要:采用熔融冷却法制备了不同B2O3/A l2O3比例的B2O3-Z n O-N a2O-A12O3系硼酸盐玻璃,并通过X射线衍射(X R D)㊁红外光谱(F T-I R)㊁R a m a n光谱㊁密度测试及示差扫描量热法(D S C)等对玻璃的结构和热性能进行了表征,并研究了B2O3/A l2O3比例对其结构和性能的影响.研究表明,制备得到的玻璃样品的网络结构主要由[B O3]㊁[B O4]和[A1O4]相连的方式构成基本网络骨架.随玻璃基质中B2O3/A l2O3比例降低(A l2O3含量增加),A l3+的存在形式由[A l O4]向[A1O6]转变,使得其网络结构致密性改变,密度及折射率随之变化.热性能分析表明玻璃的热稳定性参数ΔT大于100,表明制备的硼酸盐玻璃具有较为优异的热性能和良好的稳定性.关键词:硼酸盐玻璃;B2O3/A l2O3比例;玻璃结构;热稳定中图分类号:T Q171.73 文献标志码:AE f f e t e o fB2O3/A l2O3r a t i o o n t h e s t r u c t u r e a n dt h e r m a l p r o p e r t y f o r b o r a t e g l a s s e sQ I A O Y i n-p o1,2,L IX i n-y u1,C H E NP u1,L IM i n g-y a n g1,WA N G D a-c h e n g2(1.S c h o o l o fM a t e r i a l sS c i e n c e a n dE n g i n e e r i n g,S h a a n x iU n i v e r s i t y o f S c i e n c e&T e c h n o l o g y,X i'a n710021,C h i n a;2.I r i c oG r o u p C o r p o r a t i o n,X i a n y a n g712021,C h i n a)A b s t r a c t:I nt h i s p a p e r,B2O3-Z n O-N a2O-A12O3s y s t e m A l u m i n u m b o r a t e g l a s s e sw i t hd i f-f e r e n tB2O3/A l2O3m o l a r r a t i ow e r e p r e p a r e du s i ng m e l t-q u e n c hm e th o d.T h e s t r u c t u r e a n dt h e r m a l p r o p e r t i e so f t h e g l a s s e sw e r ec h a r a c t e r i z e db y X R D p a t t e r n,F T-I Rs p e c t r u m,R a-m a ns p e c t r u m,d e n s i t y,r e f r a c t i v ei n d e xa n d D S C.T h ee f f e c to fB2O3/A l2O3w i t h i n g l a s sc o m p o s i t i o no n g l a s ss t r u c t u r ea n dt h e r m a l p r o p e r t i e sw a s f u r t h e rs t ud ie d.I t i sc o n c l u d e dt h a t t h e g l a s sn e t w o r k i sm a i n l y c o m p o s e do f[B O3],[B O4]a n d[A1O4],w h i c h l i n k e d t o-g e t h e rt oc o n s t i t u t et h e b a s i cn e t w o r k s k e l e t o n.A sa g l a s s n e t w o r ki n t e r m e d i a t e,A l3+c h a n g ed i t s s t r u c t u ref r o mt h e[A1O4]f o r mt o[A1O6]f o r ma c c o r d i ng t o th e r a ti o o f B2O3/A l2O3.T h u s,t h ed e n s i t y a n d t h e r e f r a c t i v e i n d e x o f g l a s s e s v a r i e d a s t h e d e n s i t y o f g l a s s n e t-w o r k.T h e r m a l s t a b i l i t yp a r a m e t e r so f g l a s s(ΔT)a r e g r e a t e r t h a n100,w h i c hs h o w e dt h e*收稿日期:2018-08-11基金项目:国家自然科学基金项目(51472151);陕西省科技厅国际科技合作计划项目(2017KW-024);陕西省大学生创新创业训练计划项目(1331)作者简介:乔荫颇(1981-),男,河南孟津人,讲师,博士,研究方向:纳米功能材料㊁生物环境材料㊁光功能玻璃材料第1期乔荫颇等:B2O3/A l2O3比例对硼酸盐玻璃结构及热性能的影响b o r a t e g l a s sh a sm o r e e xc e l l e n t t h e r m a l p r o p e r t i e s a nd g o o d s t a b i l i t y.K e y w o r d s:b o r a t e g l a s s;B2O3/A l2O3r a t i o;g l a s s s t r u c t u r e;t h e r m a l s t a b i l i t y0 引言硼酸盐体系玻璃具有透过率高㊁光学性能优良㊁声子能量低和熔融温度较低等特点,已成为实用的玻璃体系,尤其是其可以作为功能发光玻璃的基体材料,在显示器㊁照明及光通讯中有广泛的应用[1-4].理论上,B2O3可以单独形成玻璃,但其软化点低㊁化学稳定性差,并无多大实用价值.通过在硼酸盐玻璃中加入玻璃调整体和中间体物质,可以改变硼酸盐玻璃的结构从而大幅度改善玻璃的性能.A l2O3是典型的玻璃中间体,在玻璃中的结构与其在玻璃中的配位数密切相关,已成为主要的玻璃结构及性能的调整物质[5-7].近年来,很多研究者都致力于含B2O3和A l2O3玻璃的研究[8-10].同时也探讨了A l2O3作为复合组分对玻璃结构及性能的影响[11,12].本文中选用B2O3-Z n O-N a2O-A l2O3为基础玻璃组分,通过调整玻璃组分中的硼和铝的用量,制备了一系列含有不同B2O3/A l2O3比例的硼酸盐玻璃.通过X射线衍射㊁红外㊁拉曼光谱及热性能等的对比分析,研究了硼酸盐玻璃中的B2O3/ A l2O3比例对其结构及性能的影响,为进一步制备性能优良的功能玻璃基质材料提供了一定的研究基础.1 实验部分1.1 样品制备采用高温熔融-冷却法制备了一系列B2O3-Z n O-N a2O-A l2O3玻璃.实验试剂为B2O3㊁A l (O H)3㊁Z n O和N a2C O3,以上试剂均为分析纯原料,使用时不用经过进一步提纯.实验样品中的玻璃组成主要包含B2O3㊁Z n O㊁N a2O和A l2O3等,在实验中为研究B2O3/A l2O3比例的影响,保持Z n O和N a2O摩尔分数不变,调节B2O3和A l2O3的摩尔分数,同时保持两者总和相等.实验样品组成如表1所示.样品的制备流程如下:将原料按计量比准确称量,在研钵中经充分研磨混匀后置于刚玉坩埚中,放入升降炉升温,升温速率控制在5℃/m i n.温度升至1200℃恒温熔制3h,随后将熔融的玻璃液迅速浇铸在模具上成型并在400℃的马弗炉中退火2h,随炉冷却至室温.退火后的玻璃样品按照测试要求进行切割㊁抛光备用.表1 实验样品组成S a m p l e B2O3Z n O N a2O A l2O3A177815-A2758152A3738154A4718156A5698158A66781510A76281515A85981518A95681521 1.2 玻璃样品的结构及性能表征样品的结构及性能表征采用日本R i g a k uD/ m a x2200P C型X R D进行.测试条件如下:C u Kα射线,波长λ=0.154056n m,管电压40k V,管电流40m A,扫描范围10°~80°,扫描速度10°/ m i n,步长为0.02°.样品的组成特征红外光谱采用德国布鲁克(B r u k e r)V E R T E X70型傅里叶变换红外光谱仪进行表征.采用K B r压片法进行测试.波数范围400 ~4000c m-1,波数分辨率1c m-1.样品的结构拉曼光谱采用英国R e n i s h a w公司的集成共聚焦拉曼光谱仪进行光谱测试,激光的光源为氩离子激光器,激光波长为785n m.样品的密度基于阿基米德法测量并计算得到.样品的折射率使用V棱镜法测试得到.样品的热学性能采用德国生产的N E T Z S C H S T A449F3型同步热分析仪进行分析测试.测试气氛为氮气,升温速率控制在10K/m i n.灵敏度为1 mW/m g.参比物为α-A l2O3,测试的温度范围设定为25℃~900℃.2 结果与讨论2.1 不同B2O3/A l2O3比例的玻璃的结构图1为不同B2O3/A l2O3摩尔比的玻璃样品的X射线衍射图谱.由图1可知,X射线衍射图谱在20℃~30°和40℃~50°范围内都呈现出宽化的非晶态的弥散的散射峰,说明样品呈现非晶态的玻璃相结构,没有晶体生成.制备的硼酸盐发光玻璃退火后成型良好,外观上为无色透明,表面平整㊃901㊃陕西科技大学学报第37卷且无气泡.图1 玻璃试样的X R D图谱图2为硼酸盐玻璃样品的红外光谱.在图2中400~2000c m-1范围内存在多个吸收峰.位于1532~1320c m-1范围的吸收属于[B O3]中O-B-O键的反对称伸缩振动,1285~1130c m-1范围的吸收属于[B O3]的B-O键的对称伸缩振动, 1120~985c m-1范围的吸收属于[B O4]的B-O -B键的反对称伸缩振动,962~893c m-1范围的吸收属于[B O4]中的B-O-B键的对称伸缩振动,830~610c m-1范围内的吸收属于[B O3]基团B-O-B的弯曲振动,470c m-1附近的吸收峰属于[A1O6]中A1-O键的弯曲振动,770c m-1附近的吸收属于[A1O4]的A1-O伸缩振动.由此可说明,所制备的玻璃样品是以[A1O4]㊁[A1O6]㊁[B O3]和[B O4]构成的混合网络结构.此外,这些特征吸收峰型均比较宽,表明玻璃样品为非晶态,网络结构是无序的.与上图的X射线衍射分析结果一致[13,14].图2 玻璃样品的红外光谱随着B2O3/A l2O3比值的减小,玻璃的吸收强度随之发生变化,这归因于A l3+对游离氧的争夺而对硼原子的配位产生影响.随着A l2O3含量的增加,B2O3/A l2O3比例减小,硼的总量减小, [B O3]的吸收强度也逐渐减小,1532~1320c m-1范围内归属于[B O3]中O-B-O键的反对称伸缩振动吸收峰峰强度逐渐减小.当过多的A l2O3以高配位状态处于网络外体中时,则破坏了玻璃的网络结构,玻璃结构变得疏松,此时470c m-1处[A1O6]的A1-O键的弯曲振动峰逐渐增强.图3为样品的拉曼光谱图.图中1520c m-1的峰为-O H键(即氢键)的弯曲振动峰,是由于硼酸盐玻璃易吸水造成的.800c m-1附近的吸收峰为B -O-B伸缩振动,它是由[B O4]和[B O3]组成的硼氧基团如(B3O6)3-㊁(B5O2)1-等所引起的. 468c m-1处的峰为硼氧环中三角体[B O3]的振动,随着A l2O3含量的增加,玻璃样品的振动峰强度逐渐减小,表明[B O3]含量是逐渐减小的.770 c m-1产生的强偏振峰,是由具有一个[B O4]单元的六元硼酸盐环的对称振动.随着A l2O3含量的增大,位于800c m-1的散射峰强度升高,770c m-1的峰降低,这表明含有两个[B O4]的四硼酸盐基团在减少.A l2O3含量为6%时,770c m-1峰几乎消失[15,16].图3 A1和A4玻璃样品的拉曼光谱2.2 不同B2O3/A l2O3比例玻璃的密度及折射率图4为玻璃样品的密度及折射率随玻璃中A l2O3含量的变化关系.由图4可以看出,其密度随A l2O3含量的增加先有所减小,然后逐渐增大.在A l2O3含量由0~25m o l%的变化过程中,由不含A l2O3时的2.30g/c m3增大到A l2O3含量为15m o l%时的2.475g/c m3,增长幅度达7.6%,而后逐渐减小.当A l2O3含量为6m o l%时,玻璃的密度最小,为2.19g/c m3,最大密度与最小密度变化幅度约为13%.这是由于在A l2O3掺杂量较少时A l3+均以[A l O4]基团存在,由于[A l O4]作为网络形成体其体积较[B O3]大,故而其密度减小.当A l2O3加入量较多时,游离氧不足,此时,A l3+以[A l O6]基团㊃011㊃第1期乔荫颇等:B2O3/A l2O3比例对硼酸盐玻璃结构及热性能的影响作为网络外体填充于玻璃网络间隙.A l3+的积聚作用大于其他的作用,增加了玻璃网络的紧密程度,使玻璃密度又有所增大[17,18].同时,玻璃样品的折射率也呈现出同样的变化趋势.主要原因是由于玻璃的折射率受网络致密度的影响较大,较大的网络致密度会导致材料具有较大的密度和折射率,反之亦然.但是玻璃的密度也不是无限增大的,过量的A l2O3的引入,导致其与玻璃形成体争夺桥氧,玻璃形成体B2O3含量的逐渐减少导致玻璃结构较为疏松,密度又会随之减小,折射率也随之而减少.在硼酸盐体系玻璃中,当B2O3/A l2O3比例逐渐降低时,制备的玻璃样品呈现由无色透明逐渐变至乳浊而失透,表明玻璃样品发生了分相.导致分相的原因是由于B2O3/A l2O3比例越小,玻璃形成体含量减少,A l2O3的含量增高,过多的A l2O3由于游离氧的缺乏以[A1O6]处于网络间隙,过多的非桥氧破坏了玻璃的网络结构而分相,致使玻璃出现乳浊现象[19].图4 硼酸盐玻璃的密度及折射率随A l2O3含量的变化曲线2.3 不同B2O3/A l2O3比例玻璃的热性能图5为玻璃样品的D S C测试曲线,玻璃样品的特征温度T g㊁T x㊁T p(最佳析晶温度)及其稳定性参数ΔT如表2所示.由图5可知,随着B2O3/ A l2O3摩尔比的减小(A l2O3含量增大),T g㊁T x㊁T p均呈现出先增大后减小的变化趋势,且随着A l2O3在玻璃中所占比例的增大,玻璃的析晶峰变的较为平滑,当A l2O3含量达到20m o l%时,析晶峰变的尖锐并且向低温区域偏移,表明玻璃的析晶性能增强,玻璃结构遭到破坏,变得较为疏松.从表2可以看出,大多数玻璃的ΔT都大于100℃,表明这些玻璃的稳定较好.综合比较,以A4玻璃样品的热稳定性较为突出.图5 玻璃试样的D S C曲线(10K/m i n)表2 硼酸盐玻璃特征温度(T g㊁T x㊁T p和ΔT)编号T g/℃T x/℃T p1/℃T p2/℃ΔTA242251555169793A4441547578714106A7462563590728101A848057761168997A9477581615665104 玻璃样品的特征温度参数T g㊁T x㊁T p和ΔT 的变化主要是由于随着A l2O3在玻璃中所占比例不断增大,A l3+夺取非桥氧,以[A l O4]进入玻璃网络,使玻璃网络结构连接更加紧密,T g㊁T x㊁T p和ΔT不断增大,玻璃的析晶能力变差,热稳定性增强.当玻璃体系中提供的游离氧不足时,A l3+会以[A l O6]作为网络外体存在于玻璃网络间隙.当其含量过高时,玻璃体系中非桥氧的增多使得玻璃的结构遭到破坏,玻璃易发生分相或析晶,玻璃的热稳定性则随之降低[20].3 结论本文中选用B2O3-Z n O-N a2O-A l2O3为基础玻璃组分,通过调整玻璃组分中的硼和铝的用量,制备了一系列含有不同B2O3/A l2O3比例的硼酸盐玻璃.通过X射线衍射㊁红外㊁拉曼光谱及热性能等的对比分析,研究了硼酸盐玻璃中的B2O3/ A l2O3比例对其结构及性能的影响,得出了以下结论:X射线衍射㊁红外和拉曼光谱表明,硼酸盐玻璃结构主要是以[A1O4]㊁[A1O6]㊁[B O3]和[B O4]构成的混合网络结构,B3+主要以[B O3]形式存在为主,A l3+则随着B2O3/A12O3摩尔比的变化,由[A1O4]逐渐转变为[A1O6].随玻璃中B2O3/ A l2O3比例的变化,玻璃的内部网络结构致密性发生变化,导致其密度和折射率呈现先减小后增大的变化.此外,热分析表明,玻璃样品的热稳定参数均接近100,具有较好的热稳定性.㊃111㊃陕西科技大学学报第37卷参考文献[1]P a w a rP P,M u n i s h w a rS R,G e d a m R S.E u2O3d o p e db r i g h t o r a n g e-r e d l u m i n e sc e n t l i t h i u m a l u m i n o-b o r a t eg l a s s e s f o rs o l i ds t a t el i g h 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B2O3对LTPS用基板玻璃结构和黏温性能的影响
引言随着电子显示行业的高速发展，液晶显示向着超薄、高清、高亮、低耗、低成本的方向迈进，基于LTPS晶体管的显示器逐步显露于市场中。
面对LTPS技术的面板制造，作为元件的基板玻璃需要具备更强的热稳定性、更高的应变点。
B2O3是玻璃网络形成体，能提升玻璃的热稳定性，并降低高温黏度。
它还具有助熔作用，可加速玻璃的澄清。
但其在玻璃中的表现也存在一些问题，如易挥发、硼反常等，会导致玻璃最终的性能与理想设计产生差异。
目前，已有多数学者对B2O3对玻璃性能的影响展开研究，但都基于碱铝硅酸盐体系玻璃，对于LTPS用无碱基板玻璃体系相关信息尚少。
本文在LTPS用基板玻璃组分配比基础上，仅改变玻璃组分中B2O3含量，通过红外光谱、X射线光电子能谱分析B2O3对LTPS用基板玻璃结构的影响，同时研究B2O3对玻璃黏温特性的影响，为新型显示技术用基板玻璃料方开发提供技术支撑。
实验依据无碱铝硼硅酸盐玻璃化学组成，设计5组玻璃化学料方配比，分别标号为B1、B2、B3、B4、B5。
配方中所用的玻璃原料包括：石英砂、氧化铝、硼酸、氧化镁、碳酸钙、碳酸锶、硝酸钡、氧化锡。
实验设备及作用：采用ES-I000E电子天平进行玻璃配合料称量，BLMT-1800℃升降高温炉用于玻璃熔制，BLMT-1400℃马弗炉用于玻璃试样退火。
利用Orton RSV 1600型高温黏度计进行黏温测试，Orton 退火应变测试仪表征试样退火点与应变点，Orton软化点测试仪表征试样软化点。
以德国布鲁克（Bruker）VERTEX70型傅里叶变换红外光谱仪进行玻璃红外光谱表征，AXIS SUPRA型X射线光电子能谱仪进行试样结构分析。
5组配方仅改变B2O3的含量，从B1到B5依次增加，配比见表1。
准确称量玻璃配合料，充分混合后装入铂金坩埚，将坩埚置于高温炉中进行玻璃熔制。
熔化好的玻璃快速在模具中浇铸，待玻璃样品定型后，立即移入退火炉中退火。
熔制及退火工艺如图1所示。
Li_2O和Fe_2O_3对磷酸铁锂玻璃结构及性能的影响
3 结
论
随着 L i 2 O 摩尔分数的增加和 Fe2 O3 摩尔分数 的减少 , 磷酸 铁锂 ( L iFePO4 ) 系 统玻璃 的密度 减 小、 化学稳定性下降。 FT - IR 结果显示, 随着 L i2O 摩尔分数的增加, P O F e 键向 P O P 键转变, 且磷氧双键 P O 数量增多, 使得玻璃结 构疏松, 玻璃的转变及析晶温度因此而降低。
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浅述B2O3在玻璃瓶组成中的作用
浅述Ｂ２０３在玻璃瓶组成中的作用雀龙虎目前大部分实用玻璃都属于钠钙硅为基础的玻璃，例如：瓶罐玻璃、器皿玻璃，保温瓶玻璃等，为了进一步改善玻璃的性能，在钠钙硅成分的基础上可以加入Ａｌ，Ｏ，、Ｂ，Ｏ，在玻璃中出现“硼一铝反常”现象，当Ｎａ，Ｏ／Ｂ，０，＝１的时候，通过Ｎａ，Ｏ提供的游离氧，由硼氧三角体（ＢＯ，）转变为Ｂ，Ｏ，和ＳｉＯ，形成均匀一致的玻璃骨架创造了条件，使得折射率、密度、硬度、化学稳定性等出现极大值，热膨胀系数出现极小值，而电导、介电损耗，表面张力则不出现硼反常现象。
Ｂ，Ｏ，是实用玻璃中的重要组分，不仅能独立生成玻璃，而且能改善玻璃的一系列性能。
在高温时，以硼氧三角体存在，降低玻璃粘度，有利于溶化和澄清；在低温时，能由Ｂ３＋夺取游离氧形成硼氧四面体，使结构趋向紧密，制品的强度得到提高，特别对于多次循环使用的玻璃制品来讲，是极其重要的组分之一。
现在大部分生产瓶罐的厂家已不再加入Ｂ，Ｏ，，其主要原因是硼砂价位太高。
瓶罐生产厂家为了节约成本，只用价位低的原料。
玻璃制品本身属于脆性材料，其化学稳定性等性质与玻璃组成有关外，还与成型方法，受热历史及制品的形状、规格尺寸、壁厚均匀性等因素有关，由此，在生产过程中，还应加以严格控制，从壁厚薄均匀度上考虑应尽量采用压吹法生产。
综上所述，含硼玻璃瓶在实际使用过程中的优点主要体现在以下几点：第一：能降低玻璃的膨胀系数，膨胀系数越小，玻璃瓶的耐热急变性能越强，热稳定性越好。
膨胀系数小的玻璃瓶，使用过程中在温度变化较大的情况下，发生炸裂的现象将大大减少。
如北方地区室内与室外温差较大，所以含硼的饮料瓶和牛奶瓶等的炸裂现象将会大大减少。
第二：能提高玻璃瓶的化学稳定性，能使玻璃瓶有效地抵抗碱性物质，酸性物质的侵蚀。
不含硼的玻璃瓶经碱液等物质经常浸泡后，玻璃的内外壁将会有浸出物析出，时间长了，玻璃表面将会没有光泽、有“发毛”的感觉，大大缩短了使用寿命。
由于牛奶瓶食品卫生的需求特殊性及对洗瓶的反复使用要求高，一般使用次数将达（５０次～７０次）。
含磷硼酸盐玻璃材料物化性质的研究
膨胀系数减少反映了玻璃网链结构连接的加强, 以 及离子与非桥 氧之间的相互作用 的加强 。 B2 O 3
4
全国性建材科技期刊 ∀ ∀ ∀ # 玻璃∃
2007 年
第3期
总第 192 期
逐渐消弱 P O 键的作用, P = O 双键被打断; 同时 在 860 cm - 1 处出现 弱吸收峰 , 是 [ BO3 ] 中 B O 键的对称伸 缩振动 引起 的。说 明随 B 2 O 3 含量 增 加, 熔体中 [ BO 3 ] 含量增加 , B O 键强增大。而 表示 [ BO4 ] 的 1 050 cm
全国性建材科技期刊 ∀ ∀ ∀ # 玻璃∃
2007 年
第3期
总第 192 期
含磷硼酸盐玻璃材料物化性质的研究
谢智莹
( 广州航海高等专科学校
摘 要
广州市
510330)
以 Y b3+ 、 Er3+ 掺杂 的含磷硼酸盐玻璃材料为研究对象 , 分 析了改 变 B 2 O 3 的 含量以及 不同高 价离子 对
玻璃的物化性质的影响。研究结果表明 , 当 B2 O 3 含量增 加 , 玻璃的 T g 、 T f 上 升 , 热膨胀 系数下 降 ; 玻璃的 密 度和折射率在 CBa O = CB2 O3 = 15% ( 摩尔分数 ) 时达到极小值。高价阳离子的引入 , 使玻璃的 T g 、 T f 上升 , 热膨 胀系数下降 , 玻璃的密度和折射率增加。 关键词 硼酸盐玻璃 P2 O5 物理化学性质 图分类号 : TQ171 文献标 识码 : A 文章编号 : 1003- 1987 ( 2007) 03- 0003- 04
- 1
玻璃 1 2 3 4 5 6 7
CB
O 2 3
氧化硼对铁磷酸盐玻璃陶瓷固化体的影响
氧化硼对铁磷酸盐玻璃陶瓷固化体的影响秦红梅;廖其龙;潘社奇;王巍【摘要】The effects of doping iron phosphate glass-ceramic wasteforms containing high level waste (HLW) with different B2O3 contents on their structures and properties were investigated. The chemical durability of glass-ceramic wasteforms was measured by dissolution rate (DR) method. The structure of the glass-ceramic wasteforms was analyzed by Fourier turning infrared (FTIR) and X-radiation diffraction (XRD). The results show that glass-ceramic wasteforms have the main crystalline phase of monazite. There are great effects of wasteforms on the chemical durability. The 28 d leaching rate of glass-ceramic watesforms is 7. 81×10-9 g/(cm2·min) when 10% (mole percent) Fe2O3 is replaced by B2O3 in watesforms. Samples exist a large number of [PO4]3-, a small amount of [P2O7]4- and no [PO3]-. Boron in wasteform samples is present as tetrahedral [BO4] units.%研究了不同B2O3掺量对铁磷酸盐玻璃陶瓷高放废物固化体结构和性能的影响.应用溶出速率法(DR)对固化体进行了化学稳定性测试,使用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线衍射(XRD)方法研究了样品的结构.研究结果表明:玻璃陶瓷固化体的主晶相为独居石;B2O3的引入对玻璃陶瓷固化体的化学稳定性影响较大,以10％(摩尔分数)的B2O3代替Fe2O3制得的固化体化学稳定性最佳,其28 d的质量浸出率约为7.81×10-9 g·cm-2·min-1；试样中存在大量正磷酸基团[PO4]3-和少量焦磷酸基团[P2O7]4-,无偏磷酸基团[PO3]-存在,固化体中的B主要以[BO4]四面体基团形式存在.【期刊名称】《原子能科学技术》【年(卷),期】2011(045)012【总页数】6页(P1421-1426)【关键词】铁磷酸盐玻璃;玻璃陶瓷;高放废物;固化体【作者】秦红梅;廖其龙;潘社奇;王巍【作者单位】西南科技大学四川省非金属复合与功能材料重点实验室—省部共建国家重点实验室培育基地,四川绵阳621010;西南科技大学四川省非金属复合与功能材料重点实验室—省部共建国家重点实验室培育基地,四川绵阳621010;表面物理与化学国家重点实验室,四川绵阳621907;表面物理与化学国家重点实验室,四川绵阳621907【正文语种】中文【中图分类】TQ171高放废物（HLW）是一多组分的复杂体系，不可能用同一种方法将不同高放废物进行固化［1］。
磷酸盐电子玻璃结构与化学稳定性的研究
3 收稿日期 : 2008 - 09 - 19 33 作者简介 :陈培 (1959 - ) ,男 ,副教授 ,硕士生导师 ,主要从事电子玻璃封接材料的理论和工艺研究 。 333 基金项目 :上海市重点学科建设资助项目 (B 603)
· 12 · 玻璃与搪瓷 2009年 2月
+ MnO2 )作为调节组分存在 ,且各调节组分的摩尔质量分数不变 。调节组分 RnOm的目的是增大玻璃的形 成区 ,降低玻璃的析晶倾向 , A l2 O3 、M nO2 能提高玻璃的化学稳定性 , Na2 O、L i2O 使玻璃的膨胀系数易于调整 及降低其玻璃转变温度 。RnOm的存在对于改善玻璃的封接性能及增大玻璃的形成区都非常重要 。实验配 方如表 1所示 。
表 1 ZnO - B2O3 - P2O5 - Rn Om系统玻璃的组成 / m ol%
编号
P2 O 5
B2O3
ZnO
R nOm
1
35
0
55
10
2
35
10
45
10
3
35
20
35
10
4
35
30
25
10
5
35
40
15
10
熔制温度为 1 220 ℃,采用石英坩埚并放置盖子 ,熔制时间为 100 m in,浇铸的玻璃块在 350 ℃的马弗炉 中退火 ,保温 1 h后随炉自然冷却至室温 。热膨胀系数采用 WRP - 1微机热膨胀仪测量 ,玻璃样品为 <5 mm