氧化锂对玻璃物化性质的影响

Li2O锂可用于许多玻璃配料,以降低热膨胀系数,改善化学稳定性以及改变辐射性质。锂已广泛用作助熔剂,以替代会产生空气污染的硼和氟。玻璃态涂层加Li2O,可降低熔化温度,提高生产率,改善耐碱性能,提高抗热震急变能力,以及避免使用有毒的氧化铅。在微晶玻璃和搪瓷中,Li2O的作用是生产低膨胀相,如β-锂霞石和β-锂辉石。选用何种锂的化合物,有许多因素,要根据最终产品要求的组分而定。

1.高温熔体的影响

氧化锂(Li2O):强制助熔剂

氧化锂(Li2O)是玻璃结构中的”调整剂”，隶属网络外体氧化物，虽与组分氧化钠(Na2O)和氧化钾(K2O)同碱金属组分，但在玻璃的作用比前两者特殊:

当O/Si比小时，可使硅氧键断裂，降低熔体粘度;

锂的离子半径小于钠和钾((Li+0.60UA,Na+0.93UA,K+1.33UA)),离子电位(场强大)比钾和钠得多;

氧化锂(Li2O)具有二次激化特性，较组分氧化钠(Na2O)和氧化钾(K20)跟容易降低熔化温度，当配方引入量为0.1%~0.2%时，可降低熔化温度20~40°C。

2.物理性质

2.1对光学性质的影响

锂的离子半径最小，最容易进入到玻璃结构网络中去;由于电负性大，对周围分子的吸引力也越大，可以提高玻璃的表面光泽度和增加玻璃强度。

2.2对玻璃密度的影响

锂可使玻璃收缩或更密实,从而提高玻璃和瓷釉的表面硬度，研究证明这种表面硬度的提高，与锂离子存在下氧离子的紧密作用有关，O^2-的克分子折射度低起着逐步紧密的作用。

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虽进行过许多研究，但仍有争议。有的研究者以克分子为基础,有的则是以重量比为基础,来解释Li2O对降低玻璃热膨胀率的作用。以(Li2O)置换氧化钠(Na2O)和氧化钾(K2O)时，可降低玻璃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取代其它碱金属都能提高玻璃的表面张力,但表面张力的变化是非线性的，视原玻璃的成份、温度以及Li2O的浓度而异。

2.5对电学性质的影响

对于多数玻璃而言,其绝缘值高则介电损失低。所有玻璃均是随温度升高，绝缘电阻率降低，直到液态时成为不良导体。在成份为17.14%Na2O、10%CaO、72.13%SiO2的玻璃中,添加Li2O可降低其功率因数,添加Na2O则提高其功率因数。现在越来越多的玻璃采用Li2O助熔，以改进其理化性能。对电熔或电强化加热的作用和影响尚须继续研究。

3 对化学性质的影响

Li2O对各种玻璃的化学稳定性的作用，尚需进一步研究。但研究实验的结果表明在各种碱金属组分的玻璃中，添加Li2O的玻璃化学稳定性，其对湿度的稳定性也是。Li2O还能改善玻璃的耐酸性。虽然其耐碱性稍差，但仍比其它碱金属为好。J.H.Fishwick研究钠钙硅玻璃的结果表明:Li2O对化学稳定性的影响,取决于Li2O的加入方式。一般以重量比加入,原玻璃的化学稳定性不变:按克分子比加入，则可改变其稳定性。

综述

Li2O锂可用于许多玻璃配料,以降低热膨胀系数,改善化学稳定性以及改变辐射性质。锂已广泛用作助熔剂，以替代会产生空气污染的硼和氟。玻璃态涂层加Li2O,可降低熔化温度提高生产率,改善耐城性能，提高抗热震急变能力，以及避免使用有毒的氧化铅。在微晶玻璃和搪瓷中，Li2O的作用是生产低膨胀相，如β-锂霞石和β-锂辉石。选用何种锂的化合物，有许多因素,要根据最终产品要求的组分而定。