硅酸鹽玻璃 淺談氧化硼在硅酸鹽玻璃中的研究

本文格式為Word版，下載可任意編輯——硅酸鹽玻璃淺談氧化硼在硅酸鹽玻璃中的研究改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)建筑行業(yè)進(jìn)展急速，建筑材料的市場(chǎng)需求量也大大增加，其中，硼硅酸鹽玻璃是應(yīng)用對(duì)比廣泛的一種材料之一。市場(chǎng)進(jìn)展前景巨大。本文結(jié)合自己多年的工作閱歷和課本學(xué)識(shí)，并查閱相關(guān)資料，介紹了硼硅酸鹽玻璃和氧化硼的相關(guān)學(xué)識(shí)；介紹了本文研究目的，并對(duì)硼硅酸鹽玻璃中的氧化硼舉行分析，提出了自己的一套研究措施，并給與了分析。以供讀者參考。

硼硅酸鹽玻璃；氧化硼；研究目的；研究措施；溫度及壓力影響

1硅酸鹽玻璃介紹

主要成分為堿硼硅酸鹽玻璃以及不含堿低硅硼酸鹽玻璃的玻璃，是無(wú)機(jī)非金屬材料的主要分支之一。本文的硅酸鹽玻璃主要是指低堿硼硅酸鹽玻璃。

硼硅酸鹽玻璃按其成成分可以分為以下幾種：堿土硼硅酸鹽玻璃、鑭硼硅酸鹽玻璃、稀土摻雜硼硅酸鹽玻璃、低堿硼硅酸鹽玻璃。

其中低堿硼硅酸鹽玻璃是指含R2O低、SiO2高的玻璃，線膨脹系數(shù)小、色散小、化學(xué)穩(wěn)定性好、熱穩(wěn)定性高、電絕緣性好，用作以前玻璃（如Pyrex）、耐熱炊具、安瓿玻璃、中性玻璃、電真空玻璃、光學(xué)玻璃、LCD基片、太陽(yáng)能電池板和集熱器。

2氧化硼介紹

2.1定義

氧化硼，是硼最主要的氧化物。它是一種無(wú)色玻璃狀固體，一般以無(wú)定形的狀態(tài)存在，很難形成晶體，但在高強(qiáng)度退火后也能結(jié)晶。它是已知的最難結(jié)晶的物質(zhì)之一。

2.2性質(zhì)

無(wú)色玻璃狀晶體或粉末。常壓法與減壓法（真空法）制得的產(chǎn)物外觀不同，前者為堅(jiān)韌的固體，后者為多孔疏散性固體。外觀有滑膩感，無(wú)味。相對(duì)密度2.460g/cm（液態(tài)）2.55g/cm（三方）3.11～3.146g/cm（單斜），對(duì)熱穩(wěn)定，白熱時(shí)也不被碳恢復(fù)，但堿金屬以及鎂、鋁皆能使之恢復(fù)成單質(zhì)硼。加熱至600℃時(shí)，可變成黏性很大的液體。在空氣中可猛烈地吸水，生成硼酸?？膳c若干種金屬氧化物化合而形成具有特征顏色的硼玻璃，能與堿金屬、銅、銀、鋁、砷、銻、鉍的氧化物完全混溶。

2.3作用

形成玻璃網(wǎng)絡(luò)布局的一種物質(zhì)。添加到石英玻璃的網(wǎng)絡(luò)布局中，能減小黏度而對(duì)熱膨脹和化學(xué)耐久性無(wú)任何負(fù)面影響。是耐熱玻璃和化學(xué)玻璃器皿的成分之一。

3本文研究目的

本文借助相關(guān)技術(shù)對(duì)硼硅酸鹽玻璃中的氧化硼舉行分析，分析氧化硼的揮發(fā)性能，以及對(duì)硼硅酸鹽玻璃的影響。

4概括措施

4.1測(cè)定所需的化學(xué)試劑

測(cè)定氧化硼時(shí)，需要用刀合作料來(lái)測(cè)定，合作料的化學(xué)組成為：SiO2為78.50%，Al2O3為2.38%，氧化硼為12.67%，CaO為0.40%，K2O為0.50%，Na2O為5.55%，外加0.30%NaCl作為澄清劑。合作好后，將合作料混勻，用天平秤出30g，通過(guò)預(yù)處理后放入到50ml的玉坩堝里，再將坩堝敞口放入高溫爐中舉行加熱，加熱升溫原那么為：10℃/min；將合作料在常壓下經(jīng)不同的熱處理后取出，在空氣中快速冷卻后研成粉末，通過(guò)酸堿滴定測(cè)氧化硼含量。

4.2氧化硼含量的測(cè)定

本次是根據(jù)模范《GB/T1549—1994鈉鈣硅鋁硼玻璃化學(xué)成分分析方法》來(lái)測(cè)定氧化硼。通過(guò)分析天平秤取氧化硼粉末0.5g，精確到0.0001g，放入鎳坩堝中。參與氫氧化鈉固體粉末4g，蓋上坩堝蓋，放在電爐上加熱，待這2種粉末熔化后，搖動(dòng)坩堝，再熔融20分鐘，旋轉(zhuǎn)坩堝，使熔融物平勻地附著于坩堝內(nèi)壁，冷卻。用熱水浸取熔塊于250mL燒杯中，滴加1∶1的鹽酸中和，參與2滴甲基紅指示劑，持續(xù)滴加鹽酸至溶液呈紅色，再過(guò)量2滴。緩慢參與碳酸鈣固體粉末至紅色消散，加蓋外觀皿，置低溫電爐上微沸10分鐘。趁熱過(guò)濾，用熱水洗滌燒杯及沉淀10次，將濾液及洗液承接于250mL燒杯中。

將鹽酸滴入其中，至濾液成紅色，將濾液在電爐上加熱沸騰，將濾液濃縮到100ml，取下，急速冷卻。用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液中和至溶液剛變黃色（不記讀數(shù)）。參與約1g甘露醇，10滴酚酞指示劑，用0.15mol/L的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定至溶液呈微紅色，再加1g甘露醇，若紅色消散，持續(xù)用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定，如此反復(fù)，直至參與甘露醇后試液紅色不消散為終點(diǎn)。氧化硼的百分含量（X）按式（1）計(jì)算

X=V×c×3.481m

（1）式中，V為消耗氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積，mL；c為氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的實(shí)際濃度，mol/L；m為試料的質(zhì)量，g；0.03481為與1.00ml氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液（c（NaOH）=1.000mol/L）相當(dāng)?shù)囊詆表示的氧化硼的質(zhì)量。

4.3保溫時(shí)間對(duì)氧化硼揮發(fā)的影響

選取5份一致的合作料粉末于敞口坩堝中，同時(shí)置于高溫爐中，待溫度升到1000℃后分別保溫1h、2h、4h、6h、8h后取出，測(cè)氧化硼含量。

4.4合作料預(yù)處理壓力對(duì)氧化硼揮發(fā)的影響

選取6份一致的合作料粉末分別在15MPa、20MPa、25MPa、30MPa、35MPa、40MPa壓力下干壓成45mm×25mm×8mm的塊，置于敞口坩堝中，放入高溫爐中，待溫度升到1000℃時(shí)保溫4h后取出，測(cè)氧化硼含量。

5研究結(jié)果

5.1保溫時(shí)間對(duì)氧化硼揮發(fā)的影響結(jié)果

在溫度1000℃時(shí)4h以前氧化硼的揮發(fā)處境。氧化硼在熔化過(guò)程中的揮發(fā)量是很大的，隨著保溫時(shí)間的加長(zhǎng)，揮發(fā)量也會(huì)增加。更加是在前面幾個(gè)小時(shí)里，氧化硼的揮發(fā)速度很快，保溫1h時(shí)揮發(fā)率為4.50%，保溫2h時(shí)揮發(fā)率達(dá)成8.91%，保溫4h揮發(fā)率達(dá)成12.00%，揮發(fā)速度明顯是上升。但在4～8h內(nèi)，揮發(fā)率持續(xù)增大，為12.78%，但速度降低了。但揮發(fā)量持續(xù)上升。因此，在玻璃熔制時(shí)，要留神熔制時(shí)間，制止玻璃內(nèi)的氧化硼過(guò)分揮發(fā)而影響玻璃質(zhì)量。

5.2合作料預(yù)處理壓力對(duì)氧化硼揮發(fā)的影響結(jié)果

在壓力15-40MPa時(shí)氧化硼揮發(fā)處境。首先，在在壓力在15～30MPa之間時(shí)，隨著壓力的增大，氧化硼揮發(fā)量和揮發(fā)率的遞減趨勢(shì)對(duì)比明顯，在30～40MPa之間隨著壓力的增大，氧化硼揮發(fā)趨于平緩。這一結(jié)果貌似與文獻(xiàn)得到的結(jié)論正好相反。從文獻(xiàn)可以看出，文獻(xiàn)的合作料在一起熔制時(shí)，形成的空隙增加了氧化硼的揮發(fā)，空隙供給了揮發(fā)通道，增加了氧化硼揮發(fā)的增加速度。由此可以得出，氧化硼揮發(fā)速度與合作料熔制時(shí)壓制的壓力有關(guān)。壓力越大，氧化硼揮發(fā)越慢，壓力越小，氧化硼揮發(fā)越看。且氧化硼的揮發(fā)是合作料外觀的氧化硼先揮發(fā)，進(jìn)入到爐氣中而損失，合作料內(nèi)的氧化硼是通過(guò)分散作用達(dá)成外觀，然后再揮發(fā)。對(duì)于單塊的合作料來(lái)說(shuō)，合作料的壓制越松，氧化硼的分散速度就越看，揮發(fā)就越快。壓制越緊，分散越慢，揮發(fā)也就越慢。從測(cè)驗(yàn)結(jié)果分析，當(dāng)壓力大于30MPa時(shí)，合作料的壓制密度根本變不了多少，氧化硼的揮發(fā)速度也降低了好多，增大壓力，不僅增加生產(chǎn)本金，也對(duì)氧化硼的揮發(fā)沒(méi)有什么效果。因此，我們