铝硅酸盐玻璃黏度、析晶及物理性能的研究唐冰杰牛桃霞樊晶杨露彭利欢李靖波 （彩虹集团（邵阳）特种玻璃有限公司咸阳712000）
摘要用B2o3.&0、P2O5分别等量替代摩尔分数1%“电0，研究其含量变化对铝硅酸盐玻璃高温黏度、析晶性能、物理性能（包括退火点、软化点、应变点及热膨胀系数）的影响。结果表明：N^o被等量替代后，各料方高温黏度变化不大，但低温黏度差异性较大；B2O3、K2。可降低玻璃的退火点、软化点、应变点，各降幅约10弋；卩2。5可提高玻璃的退火点、软化点和应变点，各增幅为20弋左右；各料方的膨胀系数虽有变化，但变化量不大，为3"0「7弋左右；适当引入&0、p205，有利于对析晶性能的控制。
关键词铝硅酸盐玻璃；黏度；析晶性能；物理性能
中图分类号：TQ171.1文献标识码：A文章编号：1003-1987（2021）06-0001-04
Research on the Viscosity,Crystallization and Physical Properties of Aluminosilicate Glass TANG Bingjie,NIU Taoxia,FAN Jing,YANG Lu,PENG Lihuan,LI Jingbo
(Caihong Group(Shaoyang)Special Glass Co.,Ltd.，卫。◎。昭712000,China) Abstract:B2O3,K2O and P2O5were used to replace N^O in equal amounts,respectively,the influence of its content change on the high temperature viscosity,crystallization properties and physical properties(including annealing poi
nt,softening point,strain point and thermal expansion coefficient)of aluminosilicate glass were studied.The results show that:After the same amount of substitution,the high-temperature viscosity of each material has little change,but the low-temperature viscosity is quite different；B2O3and瓦0can reduce the annealing point,softening point and strain point of glass by about10°C；P2O5can increase the annealing point,softening point and strain point of the glass by about20°C；although the expansion coefficient of each material is changed,the change is not large,about3x10'7/T；The proper introduction of瓦0and P2O5is beneficial to the control of crystallization performance.
Key Words:aluminosilicate glass,viscosity,crystallization performance,physical properties
0引言
铝硅酸盐玻璃作为新型电子显示玻璃，具有高应变点、高软化点，良好的耐化学侵蚀与热稳定性，也因其硬度高、耐刮擦性能良好而广泛应用于盖板保护玻璃。
产品的性能主要由其组成决定，在进行玻璃料方设计时，玻璃中各组分对于玻璃性能的作用方向与作用程度则为最基础、也是最重要的基础研究。本文分别用B2o3,100、P20s等量替代Na^O，研究其含量变化对铝硅酸盐玻璃黏度、析晶性能及物理性能（包含退火点、软化点、应变点及热膨胀系数）的影响。
1实验
直角单向阀1.1化学组成设计与制备
本实验所用原料均以分析纯试剂的形式引入，为相应的氧化物或对应的酸及碳酸盐；所设
作者简介：唐冰杰（1993-），女，硕士研究生。研究方向：盖板玻璃产品开发。
1
计的铝硅酸盐玻璃的化学组成如表1所示。在空白对比组（1#）的基础上，以B2O3,K2O,P2O5分别等度范围1150〜1600兀，将各样品黏度测试数据作图进行对比分析，其黏度一温度曲线如图1所示。 量替代1%Na2O（2#〜3#），研究其含量变化对铝硅
酸盐玻璃黏度、析晶性能及物理性能（包含退火
点、软化点、应变点及热膨胀系数）的影响。
表1各料方化学组成（摩尔分数）％
编号b2o3Na20K20P2O5其他合计
1#A B C D E100
2#A+l B-l c D E100
ntest3#A B-l C+l D E100
4#A B-l c D+l E100
图1各料方的黏度一温度曲线
将表1所列铝硅酸盐玻璃的化学组成转化成玻璃配合料，称重并混合均匀后加到钳金堆圳中，然后将装有玻璃配合料的钳金堆圳置于高温马弗炉中进行熔制；待玻璃配合料熔化成均质的玻璃熔体后，将其在1500〜1650兀温度下迅速取
由图1可以看出：Na20分别被B2O3，瓦0、p205等量替代后，各玻璃高温黏度基本变化不大，但低温黏度有所差异。
Na20被B2O3等量替代后（1#、2#曲线），玻璃
出并倒入预热好的耐热模具中浇注成型，然后将的低温黏度稍有提高，主要是由于在玻璃组成固化后的玻璃块放入退火炉中退火。中，0为玻璃网络外体氧化物，主要提供自由 1.2性能测试
使用Orton RSV1600型高温黏度计，测试玻璃的高温黏度；
采用0rton SP-1000软化点仪测试玻璃的软化点；
采用0rton ANS-800退火、应变点测定仪测试玻璃的退火、应变点；
采用0rton膨胀系数测定仪测试玻璃的热膨胀系数，测试温度范围30〜380兀；
采用GTF-MD-16温度梯度炉测试玻璃的析晶上限温度；结合Scope Al光学显微镜，观察确定析晶样品中晶体形貌和析晶位置，计算析晶上限温度。
2结果与讨论
2.1等量替代1%“比0对玻璃黏度的影响
将1#〜4#玻璃样品进行高温黏度测试，测试温氧，起断网作用；低温时，当以等量B2O3替代Na20后，B3+有夺取游离氧形成硼氧四面体的趋势，使结构趋向紧密，表现为提高玻璃的低温黏度，因替代量较少，故而低温黏度仅稍有提高[1-3]o
Na20被瓦0等量替代后（1#、3#曲线），玻璃的低温黏度基本保持不变；分析认为是由于瓦0与N^O同属于碱金属氧化物，K*和Na+同属于惰性气体型离子，二者在玻璃的物理化学性和工艺性能方面的作用比较类似，因此，当进行少量（1%）的等量替代后，玻璃的黏度几乎无变化。
Na20被P2O5等量替代后（1#、4#曲线），玻璃的低温黏度明显提高：同一温度1150兀下，4#玻璃样品的黏度（约20271Pa・s）比1#样品的黏度（约12804Pa・s）高7467Pa-s；当黏度一定时，如在140000Pa・s时，4#样品的温度比1#样品
2
约高36°C。这与P20s属于网络形成体，本身可形成玻璃有关，其含量的增加与断网氧化物含量的减少共同作用，使得玻璃结构趋于紧密，从而使玻璃的黏度大幅度增大。
2.2等量替代1%Na2O对玻璃物理性能的影响
表2列举了各化学组成玻璃的物理性能。
表2各料方物理温度
料方退火点软化点应变点热膨胀系数编号氏氏氏/(xlO%)
1#565.4823.9522.379.58
2#558.0824.8512.876.78
监控预警3#554.0807.7512.182.89
4#589.3847.3540.876.31
玻璃的退火点、软化点、应变点的高低取决于玻璃中各键的键能的大小和玻璃网络的致密程度[4's]o对比表2中数据可以看出，与1#各物理性能相比，用B2O3,IJO分别等量替代1%阻0后，Na?O含量的降低使得玻璃断键能力减弱，因此玻璃的退火点、软化点、应变点稍有降低，而IJO给出游离氧的能力较Na?O大，适量补偿了Na?O因含量降低而引起的断键能力减弱问题，综合作用使得玻璃网络结构疏松，热膨胀系数增大。对比1#、4#数据可知，以P20s等量替代Na?O 后，玻璃的热膨胀系数减小，退火点、软化点和应变点均有所增大，此结果与其对黏度的影响相一致，即以P20s等量替代阻0后，玻璃整体表现为黏度增大。
2.3等量替代1%Na2。对玻璃析晶性能的影响
析晶性能对于盖板玻璃量产来说，是关键评估参数。在实际生产中，必须控制玻璃的析晶性能，保证玻璃的析晶上限温度与生产成型温度有足够的温差，以避免因玻璃析晶而引起的产品品质不良及生产异常、中断等问题。各料方的特征温度如表3所示。
表3各料方的特征温度
料方编号成型温度/°C析晶上限温度/°c△T/弋1#1126.331043.2383.10
2#1129.071067.0162.06
3#1127.391028.0299.37
4#1161.661062.5099.16
从表3可以看出：相较于1#，用B2O3等量替代Na?O后，玻璃的成型温度变化稍有增大，但玻璃的析晶上限温度提高了约24T，即缩小了玻璃成型温度与析晶上限温度的温差，增大了玻璃的析晶趋势；用1£0等量替代Na?O后，玻璃的成型温度基本不变，玻璃的析晶上限温度降低了约15T；用P20s等量替代阻0后，玻璃的成型温度提高了约35T、析晶上限温度提高了19°C，即适量增加100、P20s含量有利于增加玻璃成型温度与析晶上限温度的温差，有利于控制玻璃的析晶性能满足生产需求⑹。
3结论
Na20分别被B2O3,IJ0、P20s等量替代后，对各样块黏温、析晶及物理性能的影响：
（1）等量替代后，各料方高温黏度变化不大，但低温黏度差异性较大，其中P20s对增加低温黏度的作用最为明显；各料方的膨胀系数虽有变化，但变化量不大，约为3"0「7£；
（2）被B2O3,IJ0等量替代后，玻璃的退火点、软化点、应变点均稍有降低，降幅约10T；被P20s等量替代后，玻璃的退火点、软化点和应变点均稍有增大，增幅约20T；
（3）被B2O3等量替代后，玻璃成型温度变化不大，但析晶上限温度增加，即玻璃成型温度与析晶上限温度的温差减小，增大了玻璃生产时的析晶趋势；
（4）被K20等量替代后，玻璃成型温度基本
（下转第10页）
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[2]Andrei Stanishevsky,Courtney Severino,Stacy Ross,et al.
Nanofibrous glass/ceramic porous structures using high-temperature interface bondingfj].Materials Today Communications,2021,27:102218-102228.
[3]Karolina Kaczmarczyk,Janusz Partyka.Effect of ZrSiOq addition
on sintering and selected physicochemical parameters of glassceramic materials from the SiQj-A^Qj-NajO-^O-CaO-MgO system in the presence of barium oxide[J].Ceramics International, 2019,45(17)：22813-22820.
[4]Weihui Shen,Jun'an Lai,Yong Yang,et al.Effect of TiO?on
glass structure control of self-crystallized Ba2LaF7glass-ceramics[J].Ceramics International,2020,46(9):1417314177.
[5]欧甜，黄永前，余正茂，等•花岗岩废渣微晶玻璃的析晶过
程[J].硅酸盐学报,2016,44(4):601-606.
[6]Weiwei Zhu,Haifeng Jiang,Shicheng Sun,et al.Effect of TiO?
content on the crystallization behavior and properties of CaO-A^Qj-Si^glass ceramic fillers for high temperature joining applicationfj].Journal of Alloys and Compounds,2018,732:
141-148.
[7]Haitao Wang,Jinhua Liu,Jiwei Zhai,et al.Effect of crystallization
temperature on dielectric and energy-storage properties in SrO-NajO-Nhj^-Si^glass-ceramics[J].Ceramics International, 2017,43(12)：8898-8904.
[8]jingran Liu,Ke Yang,Jiwei Zhai,et al.Effects of crystallization
temperature on phase evolution and energy storage properties of BaO-NajO-Nhj^-Si^-A^Qj glass-ceramics[J].Journal of the European Ceramic Society,2018,38(5):2312-2317. [9]Fengjuan Pei,Guohui Zhu,Peng Li,et al.Effects of CaF2on the
sintering and crystallisation of C a O-M gO-A^O j-Si^glass-ceramics[J].Ceramics International,2020,46(11):1782517835.
[10]Chengyu Wang,Huichao Jia,Aiping Wang,et al.Effect ofTiO?
on the crystallization and properties of MgO-A^Qj-SiQj glass
ceramics prepared by an"one-step"method from laterite ore[J].
Ceramics International,2019,45(4):5133-5138.
[11]曲广善，谢凤琴，宋良国，等•氯氧镁水泥耐久性研究卩].
混凝土与水泥制品，1999,4(2):42-45.
(上接第3页)
不变，但析晶上限温度降低，即玻璃成型温度与析晶上限温度的温差增大，有利于减小玻璃生产时的析晶趋势；
(5)被P20s等量替代后，玻璃成型温度、析晶上限温度虽均增大，但前者的增幅较大，即玻璃成型温度与析晶上限温度的温差影响增大，也有利于降低玻璃生产时的析晶趋势。
漂浮箱参考文献
[1]汤李缨，万军鹏.硼硅酸盐平板玻璃组成与黏度关系的研
究[C]//全国第六届浮法玻璃及深加工玻璃技术研讨会论文集.2006.
:2]李喜林，童超，冯艳萍，等.B2O3含量对E玻璃高温性能的影响[J].山东化工,2015,44(06)：28-30.黄鳝精
:3]赫占军，王加芳，刘文杰，等.硅酸盐E玻璃组成与高温黏度关系的研究[J].中国陶瓷,2010,46(08)：39-41+62. [4]james E.Shelby.Introduction to Glass Science and Technology
[M].The Royal Society of Chemistry,2005.
:5]崔介东，马立云，王芸，等.AlQ/SiO，比对铝硅酸盐玻璃热膨胀系数及特征黏度度参考点的影响[C]//2013全国玻璃科学技术年会论文集.2013.
:6]杨国洪，曾召，王答成，等.A1Q对电子玻璃高温黏度及析晶性能的影响[J].玻璃,2020,47(02):33-36.
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