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为什么Li2O在玻璃配料中具有重要作用? 1

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Li2O是一种常用的玻璃配料,可以降低热膨胀系数,改善化学稳定性以及改变辐射性质。与传统的硼和氟相比,锂作为助熔剂广泛应用,可以避免空气污染的产生。在玻璃涂层中加入Li2O可以降低熔化温度,提高生产率,改善耐碱性能,增强抗热震急变能力,并且避免使用有毒的氧化铅。此外,在微晶玻璃和搪瓷中,Li2O的作用是产生低膨胀相,如β-锂霞石和β-锂辉石。选择何种锂化合物作为配料取决于最终产品要求的组分。

1.高温熔体的影响

氧化锂(Li2O)作为强制助熔剂,对玻璃结构具有调整作用。与氧化钠和氧化钾相比,氧化锂的作用更为特殊。当氧化锂的含量较低时,可以降低熔体粘度,从而使硅氧键断裂。由于锂离子的半径较小且电位较高,氧化锂具有二次激化特性,可以更容易地降低熔化温度。

2.物理性质

2.1对光学性质的影响

锂离子具有最小的离子半径,因此最容易进入玻璃结构网络中。锂离子的电负性较大,对周围分子具有较强的吸引力,可以提高玻璃的表面光泽度和强度。

2.2对玻璃密度的影响

锂可以使玻璃收缩或更加致密,从而提高表面硬度。锂离子与氧离子之间的紧密作用是提高表面硬度的关键。

2.3对玻璃线热膨胀系数的影响

关于Li2O对玻璃热膨胀率的作用存在争议。一些研究以克分子为基础,而另一些研究以重量比为基础。当Li2O取代氧化钠和氧化钾时,可以降低玻璃的线热膨胀系数和析晶倾向。

2.4对表面张力的影响

无论以克分子还是以重量比为基础,用Li2O取代其他碱金属都可以提高玻璃的表面张力。然而,表面张力的变化是非线性的,取决于原玻璃的成分、温度和Li2O的浓度。

2.5对电学性质的影响

对于大多数玻璃而言,高绝缘值意味着低介电损失。随着温度升高,玻璃的绝缘电阻率会降低,直到液态时成为不良导体。在某些成分的玻璃中,添加Li2O可以降低功率因数。目前越来越多的玻璃采用Li2O助熔,以改进其理化性能。关于电熔或电强化加热的作用和影响仍需进一步研究。

3.对化学性质的影响

Li2O对各种玻璃的化学稳定性的作用仍需进一步研究。然而,研究结果表明,在各种碱金属组分的玻璃中,添加Li2O可以提高化学稳定性和湿度稳定性。Li2O还可以改善玻璃的耐酸性,尽管其耐碱性稍差于其他碱金属。Li2O对化学稳定性的影响取决于其加入方式,以重量比加入时,原玻璃的化学稳定性不变;而以克分子比加入时,可以改变其稳定性。

综述

Li2O在玻璃配料中具有重要作用,可以降低热膨胀系数,改善化学稳定性以及改变辐射性质。锂作为助熔剂广泛应用,以替代会产生空气污染的硼和氟。在微晶玻璃和搪瓷中,Li2O的作用是产生低膨胀相,如β-锂霞石和β-锂辉石。选择何种锂化合物作为配料取决于最终产品要求的组分。

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