稀土氧化铈复合玻璃澄清剂的研究

论文摘要

我国是一个玻璃生产大国,产量位居世界第一。目前,在玻璃生产中,白砒仍然是广泛采用的有效澄清剂之一。然而,白砒有剧毒,0.06克就能致人死命。另一方面,用白砒作澄清剂时,有一部分进入玻璃体内,以As2O3和As2O5的形式残存下来,在灯工加热时,易被还原焰还原成为游离砷,使玻璃变成黑色,严重影响玻璃的白度和外观质量。同时,白砒在高温下约1/3挥发排放到大气中,污染环境,未挥发的白砒残留在玻璃制品中,当玻璃盛放液体药物,酒类,饮料等会造成砷的溶出,对使用者的身体安全造成威胁。目前,一些发达国家已限制含砷玻璃产品进入本国市场。为了我国玻璃工业的生存与健康发展,从保护环境,保证人类身体健康以及出口创汇角度出发,采用无毒复合玻璃澄清剂代替白砒澄清剂生产玻璃产品,不仅有较大的经济效益更有重大的社会效益和环境效益。因此研究无毒的玻璃澄清剂具有重要的现实意义。本文以Na2O-CaO-SiO2系统的玻璃为基础玻璃成分,采用高温熔融法对玻璃进行熔制,制得玻璃材料。本论文主要针对稀土复合氧化铈澄清剂进行研究,选择在基础玻璃成分中加入少量的氧化铈、硝酸钠、硫酸盐和氟化物作澄清剂。借助于放大镜和偏光显微镜比较澄清剂的澄清效果,找出了较佳的澄清剂的种类及含量。研究表明,单一的稀土氧化铈不能达到最佳的澄清效果;在稀土氧化铈作澄清剂的基础上加入适量的硝酸钠可以促进玻璃的澄清;在氧化铈和硝酸钠的基础上加入适量的硫酸盐和萤石,可以得到澄清效果非常好的玻璃。通过与传统的澄清剂白砒的澄清效果比较,确定稀土氧化铈复合玻璃澄清剂的最佳含量为CeO2为0.04%,NaNO3为2.05%,Na2SO4为0.1% ,CaF2为1.67%。实验通过对玻璃澄清剂的澄清机理的探讨发现,稀土氧化铈复合玻璃澄清剂采用的是“逐级”澄清理论,在玻璃熔化时逐级分解,分解温度为1 2201450℃,接力澄清,其澄清能力一直处于旺盛状态,效果比传统的澄清剂白砒好。通过对样品的紫外可见光谱的测试发现,稀土氧化铈的引入,降低了紫外线的透过率,玻璃具有吸收紫外线的作用。实验进一步发现,在加入稀土氧化铈基础上加入适量的氧化钛可以使玻璃着成金黄色。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 玻璃液中的气体
• 1.2 气体与玻璃液的相互作用
• 1.3 澄清过程中气体间的转化与平衡
• 1.4 气泡从玻璃熔体中排出
• 1.5 气泡的存在对玻璃性能的影响
• 1.6 玻璃中气泡的分析方法
• 1.6.1 泡径显示法
• 1.6.2 气相色谱法
• 1.6.3 质谱分析法
• 1.7 消除玻璃中的气泡应采取的措施
• 1.8 澄清剂的澄清机理
• 1.9 常用澄清剂的气体释放能力和释放温度
• 1.10 国内外澄清剂的研究及使用概况
• 2 作玻璃澄清剂的优点'>1.11 稀土CEO₂作玻璃澄清剂的优点
• 1.12 研究稀土氧化铈复合玻璃澄清剂的意义
• 第2章 实验原料，各成分的作用，实验仪器及测试方法
• 2.1 实验原料
• 2.2 各氧化物在玻璃中所起的作用
• 2）'>2.2.1 氧化铈（CEO₂）
• 2）'>2.2.2 二氧化硅（SIO₂）
• 2O₃）'>2.2.3 氧化铝（AL₂O₃）
• 2.2.4 氧化钙（CAO）
• 2O）'>2.2.5 氧化钠（NA₂O）
• 2O）'>2.2.6 氧化钾（K₂O）
• 2.3 实验设备及型号
• 2.4 测试仪器及测试方法
• 2.4.1 紫外可见分光光度计
• 2.4.3 放大镜
• 2.4.4 折射率仪
• 2.4.5 密度的测定
• 2复合玻璃澄清剂的研究'>第3章 稀土CEO₂复合玻璃澄清剂的研究
• 3.1 基础玻璃的成分设计
• 3.2 原料的选择
• 3.3 温度制度的确定
• 3.4 玻璃的制备工艺
• 3.5 复合玻璃澄清剂配方的设计
• 2 对玻璃澄清的影响的研究'>3.5.1 CEO₂对玻璃澄清的影响的研究
• 2与NANO₃ 复合对玻璃澄清的影响的研究'>3.5.2 CEO₂与NANO₃复合对玻璃澄清的影响的研究
• 2SO₄、CEO₂和NANO₃ 复合对玻璃澄清的影响'>3.5.3 NA₂SO₄、CEO₂和NANO₃复合对玻璃澄清的影响
• 2SO₄、CEO₂和NANO₃ 复合对玻璃澄清效果的影响'>3.5.3.1 NA₂SO₄、CEO₂和NANO₃复合对玻璃澄清效果的影响
• 3.5.3.2 玻璃澄清剂对玻璃熔化和均化的影响
• 2 复合玻璃澄清剂澄清效果的研究'>3.5.4 稀土CEO₂复合玻璃澄清剂澄清效果的研究
• 2 复合玻璃澄清剂与传统澄清剂的澄清效果的比较'>3.5.4.1 稀土CEO₂复合玻璃澄清剂与传统澄清剂的澄清效果的比较
• 3.5.4.2 稀土氧化铈复合玻璃澄清剂的澄清机理分析
• 3.6 本章小结
• 2对玻璃光学性能的影响'>第4章 稀土CEO₂对玻璃光学性能的影响
• 4.1 稀土离子光谱性质的基本概念
• 4.1.1 稀土离子在玻璃中的电子层结构及配位场对其的影响
• 4.1.2 吸收光谱
• 2 吸收紫外线的作用'>4.1.3 稀土CEO₂吸收紫外线的作用
• 2 的脱色作用'>4.1.4 稀土CEO₂的脱色作用
• 2 在玻璃中的着色作用'>4.1.5 稀土CEO₂在玻璃中的着色作用
• 4.2 稀土氧化铈对玻璃紫外吸收的研究
• 4.2.1 配方设计
• 4.2.2 样品的制备
• 4.2.3 密度的测定
• 4.2.4 紫外可见光谱的测试
• 4.2.5 折射率的测定
• 4.2.6 结果分析
• 2 对玻璃着色的研究'>4.3 稀土CEO₂对玻璃着色的研究
• 4.3.1 配方设计
• 4.3.2 样品的制备
• 4.3.3 样品的性能测试
• 4.3.4 结果分析
• 4.6 本章小结
• 第5章 总结与展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 主要创新点
• 5.3 有待进一步研究的主要问题
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的论文及获奖情况