Li2O鋰可用于許多玻璃配料,以降低熱膨脹系數(shù),改善化學穩(wěn)定性以及改變輻射性質。鋰已廣泛用作助熔劑,以替代會產(chǎn)生空氣污染的硼和氟。玻璃態(tài)涂層加Li2O,可降低熔化溫度,提高生產(chǎn)率,改善耐堿性能,提高抗熱震急變能力,以及避免使用有毒的氧化鉛。在微晶玻璃和搪瓷中,Li2O的作用是生產(chǎn)低膨脹相,如β-鋰霞石和β-鋰輝石。選用何種鋰的化合物,有許多因素,要根據(jù)最終產(chǎn)品要求的組分而定。
1.高溫熔體的影響
氧化鋰(Li2O):強制助熔劑
氧化鋰(Li2O)是玻璃結構中的”調整劑”,隸屬網(wǎng)絡外體氧化物,雖與組分氧化鈉(Na2O)和氧化鉀(K2O)同堿金屬組分,但在玻璃的作用比前兩者特殊:
當O/Si比小時,可使硅氧鍵斷裂,降低熔體粘度;
鋰的離子半徑小于鈉和鉀((Li+0.60UA,Na+0.93UA,K+1.33UA)),離子電位(場強大)比鉀和鈉得多;
氧化鋰(Li2O)具有二次激化特性,較組分氧化鈉(Na2O)和氧化鉀(K20)跟容易降低熔化溫度,當配方引入量為0.1%~0.2%時,可降低熔化溫度20~40°C。
2.物理性質
2.1對光學性質的影響
鋰的離子半徑最小,最容易進入到玻璃結構網(wǎng)絡中去;由于電負性大,對周圍分子的吸引力也越大,可以提高玻璃的表面光澤度和增加玻璃強度。
2.2對玻璃密度的影響
鋰可使玻璃收縮或更密實,從而提高玻璃和瓷釉的表面硬度,研究證明這種表面硬度的提高,與鋰離子存在下氧離子的緊密作用有關,O2-的克分子折射度低起著逐步緊密的作用。
2.3對玻璃線熱膨脹系數(shù)的影響
關于Li2O對玻璃熱膨脹率的作用雖進行過許多研究,但仍有爭議。有的研究者以克分子為基礎,有的則是以重量比為基礎,來解釋Li2O對降低玻璃熱膨脹率的作用。以(Li2O)置換氧化鈉(Na2O)和氧化鉀(K2O)時,可降低玻璃線熱膨脹系數(shù)和析晶傾向。
2.4對表面張力的影響
無論以克分子還是以重量比為基礎,用Li2O取代其它堿金屬都能提高玻璃的表面張力,但表面張力的變化是非線性的,視原玻璃的成份、溫度以及Li2O的濃度而異。
2.5對電學性質的影響
對于多數(shù)玻璃而言,其絕緣值高則介電損失低。所有玻璃均是隨溫度升高,絕緣電阻率降低,直到液態(tài)時成為不良導體。在成份為17.14%Na2O、10%CaO、72.13%SiO2的玻璃中,添加Li2O可降低其功率因數(shù),添加Na2O則提高其功率因數(shù)?,F(xiàn)在越來越多的玻璃采用Li2O助熔,以改進其理化性能。對電熔或電強化加熱的作用和影響尚須繼續(xù)研究。
3 對化學性質的影響
Li2O對各種玻璃的化學穩(wěn)定性的作用,尚需進一步研究。但研究實驗的結果表明在各種堿金屬組分的玻璃中,添加Li2O的玻璃化學穩(wěn)定性,其對濕度的穩(wěn)定性也是。Li2O還能改善玻璃的耐酸性。雖然其耐堿性稍差,但仍比其它堿金屬為好。J.H.Fishwick研究鈉鈣硅玻璃的結果表明:Li2O對化學穩(wěn)定性的影響,取決于Li2O的加入方式。一般以重量比加入,原玻璃的化學穩(wěn)定性不變:按克分子比加入,則可改變其穩(wěn)定性。
綜述
Li2O鋰可用于許多玻璃配料,以降低熱膨脹系數(shù),改善化學穩(wěn)定性以及改變輻射性質。鋰已廣泛用作助熔劑,以替代會產(chǎn)生空氣污染的硼和氟。玻璃態(tài)涂層加Li2O,可降低熔化溫度提高生產(chǎn)率,改善耐城性能,提高抗熱震急變能力,以及避免使用有毒的氧化鉛。在微晶玻璃和搪瓷中,Li2O的作用是生產(chǎn)低膨脹相,如β-鋰霞石和β-鋰輝石。選用何種鋰的化合物,有許多因素,要根據(jù)最終產(chǎn)品要求的組分而定。