摘 要

E玻璃也称无碱玻璃，是一种碱金属氧化物含量小于1%的铝硼硅酸盐玻璃。其融化温度可达到1450-1550℃。且无碱玻璃具有机械性能良好，电阻率高和耐水性好的特点，在电绝缘玻璃纤维和玻璃钢用玻璃纤维等领域都具有广泛用途。

本论文主要研究对象E玻璃是无碱硼铝酸盐玻璃体系，实验过程中采用传统熔融法和平板淬冷法制备玻璃样品，利用表面张力测试仪对试样玻璃的表面张力进行测定，总结分析测试数据，探究表面张力变化规律。同时利用拉曼等结构分析手段对玻璃的结构变化进行探究，结合拉曼分析图和理论知识分析组分变化导致玻璃表面张力变化的原因。

本论文中主要研究利用外加法掺入TiO₂对无碱硼铝硅酸盐玻璃表面张力的影响，结果表明TiO₂的加入使得为RO-Al₂O₃-B₂O₃-SiO₂玻璃表面张力先增大后减小。外加TiO₂为1 mol% 时，少量的TiO₂会以 [TiO₄] 的形式进入硅酸盐网络结构中，Si-O键结构产生团聚，复杂硅酸盐链状或者环状结构聚合度增加，结构变紧密，表面张力增大。随着TiO₂的继续加入，TiO₂会对Si-O-Si键产生断键作用，[TiO₄] 和 [TiO₅] 被阴离子团挤到熔体表面层，样品表面张力减小。

本文对外加TiO₂情况下E玻璃的表面张力变化规律进行了研究，为实际生产中降低表面张力，改进E玻璃生产体系提供了一定的理论参考。

关键词：TiO₂；无碱玻璃；玻璃结构；表面张力

Abstract

E glass also called non-alkali glass, is a kind of alkali metal oxide content less than 1% of the aluminum borosilicate glass. The melting temperature can reach 1450 - 1550℃. And non-alkali glass has good mechanical performance, high resistivity and good resistance to water features, They have wide applications.in the electrical insulating glass fiber, glass fiber reinforced plastic with glass fiber and other fields.

In this paper, the main research object is the non-alkali E glass, which belongs to the boron aluminate glass system. In experiments, we use traditional melting method and tablet quenched of to prepared glass samples, test the surface tension of the sample glass by using of surface tension tester. Analysis test data and explore the law of surface tension. At the same time, Raman and other structural analysis methods are used to explore the structural changes of the glass, and the Raman analysis diagram and theoretical knowledge are combined to analyze the causes of the change of the surface tension of the glass.

The main subject of this paper is the effect of the addition of TiO₂ by external addition on the surface tension of alkali-free boroaluminosilicate glass. The results show that the addition of TiO₂ makes the surface tension of RO-Al₂O₃-B₂O₃-SiO₂ glass increase first and then decrease. When TiO₂ is added at 1 mol%, a small amount of TiO₂ will be inserted into the network structure of Si in the form of [TiO₄], the Si-O structure will be agglomerated, the degree of polymerization of complex silicate chain or ring structure will increase, and the structure will become tighter., surface tension will increase. In this paper, the study on the change of surface tension of E glass under the condition of adding TiO₂ provides a theoretical reference for reducing the surface tension in actual production and improving the E glass production system.

Key words: TiO₂; Alkali-free glass; Glass structure; Surface tension

目 录

第1章 绪论 1

1.1 无碱玻璃 1

1.1.1 E玻璃背景介绍 1

1.1.2 E玻璃性能和特点介绍 1

1.1.3 无碱玻璃的研究现状 1

1.2 全氧燃烧 3

1.2.1 全氧燃烧相关背景 3

1.2.2 全氧燃烧发展现状 3

1.2.3 玻璃消泡剂 5

1.3 玻璃表面张力 6

1.3.1 玻璃表面张力基本介绍 6

1.3.2 玻璃表面张力的影响因素 7

1.3.3 玻璃表面张力的测试方法 8

1.4 本课题主要研究内容 11

1.4.1 研究目标和意义 11

1.4.2 研究思路和内容 11

1.4.3 研究特点 11

第2章 实验过程 12

2.1 实验原料准备 12

2.2 实验设备和仪器 12

2.3 实验温度制度 13

2.4 玻璃熔制和样品制备 13

2.5 表征方法 14

2.5.1 表面张力测试 14

2.5.2 拉曼测试 15

2.5.3 X射线衍射测试（XRD，X-ray diffraction） 15

第3章 外加TiO₂对RO-Al₂O₃-B₂O₃-SiO₂玻璃表面张力和结构的影响 16

3.1组分设计 16

3.2表面张力研究 16

3.3 XRD研究 18

3.4拉曼研究 19

第4章 总结和展望 23

参考文献 24

致 谢 26

第1章 绪论

1.1 无碱玻璃

1.1.1 E玻璃背景介绍

随着光纤通信，信息传输，航天航空等领域的飞速进步和新型科学技术的发展，现代工业生产对具有良好性能的玻璃纤维的需求越来越高。其中，用于光通讯的玻璃纤维已成为信息产业的重要基础，特种玻璃织物可用于做航天产业中的保温防火材料，高技术玻璃纤维在电脑手机等通讯工具中具有重要作用，等等。玻璃纤维的应用已经遍及人类生产生活的每个角落。

E玻璃最早应用于高电阻率电绝缘玻璃纤维领域。该种玻璃中碱金属含量低于1%，国内将其称为无碱玻璃，国际上通常叫做E玻璃。E玻璃具有高电阻率和良好的机械性能，不仅可以广泛应用于生产电绝缘玻璃纤维，在生产钢用玻璃纤维方面也具有重要作用。E玻璃是目前应用最为广泛的玻璃纤维，应用领域主要有印刷电路板，雷达天线罩以及各种复合材料的增强材料等。

1.1.2 E玻璃性能和特点介绍