低堿高硼硅玻璃蒙砂粉配方的調(diào)變

低堿高硼硅玻璃蒙砂粉配方的調(diào)變

隨著玻璃蒙砂粉在中國的應用，玻璃蒙砂粉已從傳統(tǒng)用于裝飾玻璃、化妝玻璃，進一步用于葡萄酒和平板玻璃的大規(guī)模生產(chǎn)。然而，這種普通玻璃蒙砂粉不適用于玻璃蒙砂粉的實驗，例如95個、gg-17號等實驗玻璃。因此，根據(jù)蒙沙原理，通過調(diào)整和選擇普通玻璃蒙砂粉的制備調(diào)整，我們選擇了一種適用于低堿高鉻玻璃蒙砂的玻璃蒙砂粉。1實驗1.1蒙砂粉配方組成配制蒙砂粉所用氟化氫銨等原料均為工業(yè)級,按配比混合均勻。各蒙砂粉配方組成見表1。0號配方就是普通玻璃蒙砂粉。在塑料容器中,按蒙砂粉:鹽酸(>32%)=1:0.4(重量比)配成藥液,攪勻熟化12h以上。1.2cao7.2、mgo4.2質(zhì)量分數(shù)組成平板玻璃:質(zhì)量分數(shù)組成(%)SiO272.4、Al2O31.5、Fe2O30.2、CaO7.2、MgO4.2(Na2O+K2O)14.5燒杯玻璃(95料):質(zhì)量分數(shù)組成(%)SiO279、Al2O32.0、CaO<0.5、B2O312.5、Na2O6.01.3材料透過率測定蒙砂液在恒溫器中水浴恒溫。將蒙砂材料浸入恒溫好的蒙砂液中一定時間后取出,先用自來水沖洗,如玻璃表面仍有一層白灰,用20%的稀硫酸清洗干凈,再水洗、干燥。采用721分光光度計,波長580mm,以相應未蒙砂玻璃作對照,測定經(jīng)蒙砂處理后各蒙砂材料的透過率。以相對透光率表示蒙砂程度,透過率越低,表面蒙砂程度越高。2結果和討論2.1低堿高硼硅玻璃蒙砂的合成會影響其晶體結構將表1中各蒙砂粉按要求配成蒙砂液,在20℃時進行蒙砂處理,對平板玻璃的蒙砂時間為1min,對燒杯玻璃蒙砂時間為15min,所得透過率與蒙砂粉中KF等混合鉀離子化合物的量的關系如圖1所示。從圖1中我們可以看出KF等混合鉀離子化合物在量少時對普通平板玻璃的蒙砂沒有什么影響,但添加量增多到20g后,透過率迅速升高,對普通平板玻璃的蒙砂起著極不良的影響;在沒有添加KF等混合鉀離子化合物時,即普通玻璃蒙砂粉對燒杯玻璃無蒙砂效果,隨著KF等混合鉀離子化合物的添加,燒杯玻璃開始出現(xiàn)蒙砂,蒙砂效果隨添加量增加而增加,添加量在20～30g時,有輕度蒙砂,在30～50g時,則為中度蒙砂,50g后形成重度蒙砂。另外,考慮KF等混合鉀離子化合物添加量太多,蒙砂有效成分氟化氫銨含量會降低,故我們將表1中5號配方的蒙砂粉定為低堿高硼硅玻璃蒙砂粉,其中含氟化氫銨50%、硫酸鋇等輔料17%、KF等混合鉀離子化合物33%。那么,KF等混合鉀離子化合物為什么會有上述影響呢?我們可以運用晶體保護層理論進行解釋。蒙砂首先是氫氟酸與玻璃的各種氧化物反應生成氟化物:如SiO2+4HF→SiF4+2H2OCaO+2HF→CaF2+H2ONa2O+2HF→2NaF+H2OK2O+2HF→2KF+H2OSiF4是氣態(tài),并不全部揮發(fā),然后繼續(xù)與生成的氟化物反應生成不連續(xù)的氟硅酸鹽晶體:如SiF4+2MF→M2SiF6(M代表一價金屬離子)被晶體覆蓋的玻璃表面可以阻止氫氟酸進一步的侵蝕,而晶體間的玻璃則繼續(xù)被氫氟酸侵蝕,從而造成侵蝕程度不同,玻璃表面凹凸不平,使光線發(fā)生折射或漫射,形成無光澤的玻璃表面。而且,當玻璃表面形成的氟硅酸鹽的晶核過大或過小時,晶體不易長大或過于稀疏,不能形成均勻的蒙砂面,只有當晶核的密度和晶體生長處于適宜狀態(tài)時才能獲得良好的蒙砂。對于燒杯玻璃,其組成中不含或幾乎不含CaO、K2O,且Na2O的含量也很低,屬于低堿高硼硅玻璃,故用普通玻璃蒙砂粉蒙砂時,由于無KF、CaF2和僅少量的NaF生成,不能與氣態(tài)SiF4繼續(xù)生成適宜的氟硅酸鹽的晶體,因此,無蒙砂效果;添加適宜量的KF等混合鉀離子化合物,則會與氣態(tài)的SiF4生成適宜的氟硅酸鉀晶體,產(chǎn)生很好的蒙砂效果。而對普通的平板玻璃蒙砂,添加較多的KF等混合鉀離子化合物,改變了原來較適宜的晶核產(chǎn)生與生長條件,反而使蒙砂效果下降。另外,KF等混合鉀離子化合物是額外添加的,顆粒粗、溶解量少,而通過反應新生長的KF、NaF等化合物,一方面根據(jù)溶解原理,其溶解度要大很多,另一方面其濃度主要集中在玻璃表面,所以,普通平板玻璃蒙砂時,與氣態(tài)SiF4反應速度快,一般蒙砂時間只需1min就能達到重度蒙砂程度;而對低堿高硼硅玻璃的蒙砂,與氣態(tài)SiF4反應速度慢,蒙砂時間需15min之久。2.2蒙砂時間對蒙砂件的影響將低堿高硼硅玻璃蒙砂粉(配方5)配成藥液,在20℃時測定對燒杯玻璃經(jīng)不同蒙砂時間處理后的透過率,得到透過率與蒙砂時間關系如圖2所示。從圖中我們可以看出蒙砂約10min達到中度蒙砂,15min后能形成深度蒙砂,且以后延長蒙砂時間,對蒙砂程度沒什么影響,故蒙砂時間以15min為宜。這是因為一定長時間后,玻璃表面已完全被致密的氟硅酸鹽覆蓋的原故,這與燒杯玻璃蒙砂后產(chǎn)生一層難清洗的白灰實驗現(xiàn)象相吻合。2.3蒙砂溫度對玻璃透過率的影響將低堿高硼硅玻璃蒙砂粉(配方5)配成藥液,測定不同溫度下,蒙砂時間為15min時燒杯玻璃的透過率,得到透過率與蒙砂溫度的關系如圖3所示。從圖中可以看出,低堿高硼硅玻璃適宜的蒙砂溫度為10～25℃,溫度超過30℃以后,蒙砂效果下降迅速。我們認為是由于溫度升高加速了致密氟硅酸鹽的過早形成,從而影響了玻璃的蒙砂效果。3低堿高硼硅玻璃蒙砂粉的組成⑴適量的KF等混合鉀離子化合物的加入對低堿高硼硅玻璃的蒙砂起著至關重要的作用,