12057-24-8 / 氧化鋰對玻璃物化性質的影響

Li2O鋰可用于許多玻璃配料,以降低熱膨脹系數,改善化學穩定性以及改變輻射性質。鋰已廣泛用作助熔劑,以替代會產生空氣污染的硼和氟。玻璃態涂層加Li2O,可降低熔化溫度,提高生產率,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,要根據最終產品要求的組分而定。

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，O^2-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,添加Na2O則提高其功率因數。現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研究。

3對化學性質的影響

Li2O對各種玻璃的化學穩定性的作用，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的玻璃化學穩定性最好，其對濕度的穩定性也是最好。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,原玻璃的化學穩定性不變:按克分子比加入，則可改變其穩定性。

綜述

Li2O鋰可用于許多玻璃配料,以降低熱膨脹系數,改善化學穩定性以及改變輻射性質。鋰已廣泛用作助熔劑，以替代會產生空氣污染的硼和氟。玻璃態涂層加Li2O,可降低熔化溫度提高生產率,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,要根據最終產品要求的組分而定。