氟化物玻璃陶瓷的性能优化研究
发布时间：2021-10-16 12:42
氟化物玻璃陶瓷具有长石质日用瓷相似的外观和使用性质。提高氟化物玻璃陶瓷的抗热震性对拓展其应用具有重要的意义。玻璃陶瓷的抗热震性主要与其热膨胀系数、强度等性质有关,这些性质又与显微结构以及工艺条件有关,例如玻璃陶瓷的析晶状况,钢化的程度等。在工艺条件不发生重大改变的前提下,玻璃陶瓷的配方组成是对性质影响最重要的因素。因此,本论文在现有体系的基础上,研究了组成中Ba O、Ca O、K2O等氧化物对析晶以及主要性质的影响,并获得了抗热震性较好的氟化物玻璃陶瓷配方。同时,创新性地在氟化物玻璃陶瓷表面制备了Ti O2涂层,提高了其易洁性、抗菌性等表面性质,达到了氟化物玻璃陶瓷整体性能优化的目的。本论文主要工作和结论如下:首先,通过正交实验探究了Ba O、Ca O、K2O含量对熔化温度、制品白度和抗热震性能的影响。Ba O、Ca O取代Na2O会提高熔化温度,降低制品白度,提高抗热震性;K2O取代Na2O会提高熔化温度、制品白度和抗热震性。当Ba O、Ca O、K
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
TiO2光催化反应原理图[72]
第一章绪论11应见式(1-8)-(1-10)。h+VB+H2O→·OH+H+(1-5)e-CB+O2→·O2-(1-6)·O2-+H+→·OOH(1-7)·OH+污染物→CO2+H2O(1-8)·O2-+污染物→CO2+H2O(1-9)·OOH+污染物→CO2+H2O(1-10)1.3.2TiO2的光致亲水性原理TiO2的光致亲水性是指负载TiO2的材料经紫外光照射后，水滴与其表面的接触角可小于5°。对于TiO2的光致亲水性，有三种机制解释，包括光致表面缺陷的产生，光致表面羟基团的重构和光催化表面有机物的降解[82-84]。其中最先提出也是最为广泛接受的机制是光致表面缺陷的产生，即在紫外光的照射下，表面形成氧空位缺陷，使负载TiO2的材料具备超亲水性，其机理见图1-2。图1-2光致亲水性示意图[72]Fig.1-2Schematicrepresentationofphoto-inducedhydrophilicity[72]通过显微摩擦力研究发现，紫外光照射下的TiO2表面结构发生了改变，影响了固液
第二章实验内容19图2-1氟化物玻璃陶瓷的制备流程Fig.2-1Thepreparationprocessoffluorideglass-ceramic制备氟化物玻璃陶瓷具体步骤为：将设计好的配方准确称量后，放入球磨罐中，利用行星式球磨机将配料混合均匀，然后倒入刚玉坩埚并放入电炉中，随电炉升温至设定温度保温1小时，而后将一部分熔融的玻璃液倒入预热好的石墨模具中，进行退火处理，获得的块状样品用于强度、热膨胀系数等测试；另一部分倒入水中淬冷，球磨烘干，获得的粉状样品用于烧结温度和熔融温度测试。2.4测试与表征2.4.1X射线衍射分析X射线衍射（XRD）可用来分析材料的物相组成、物相含量、晶粒尺寸、微观应力应变等。一束X射线照射到物体表面，当入射角θ和X射线波长λ及晶面间距d满足布拉格方程时，会发生衍射现象，不同的晶体具有不同结构，因此产生的衍射花样各不相同，可根据衍射峰的位置和相对强度确定材料中含有的物相以及对应物相的相对含量，根据衍射峰的峰形及宽化程度测定晶粒尺寸等。此测试手段具有制样简单、实验结果稳定性好、样品可回收等特点。本实验使用X’pertPRO型（荷兰PANalytical）X射线衍射仪对氟化物玻璃陶瓷中的物相进行定性和定量分析，测试条件为：CuKα靶，X射线波长λ为0.154nm，扫描范围5°-90°，管压40kV，管流40mA，定性分析时步长0.033°，停留时间10s，定量分析时步长0.016°，停留时间40s。慢扫谱图使用Maud软件精修处理，确定晶相含量。精修要求：Rw(%)＜10，sig＜1.5。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Dy3+/Tb3+双掺含SrWO4晶相玻璃陶瓷的合成与能量传递[J]. 魏玉霖,张洪波,王彤,邹翔宇,苏春辉. 无机化学学报. 2019(12)
[2]溶胶——凝胶法制备二氧化钛薄膜及其光学性质研究[J]. 周歧刚. 世界有色金属. 2018(22)
[3]磁控溅射技术制备二氧化钛薄膜研究进展[J]. 王博,魏世丞,王玉江,郭蕾,梁义,潘复生,徐滨士. 表面技术. 2018(08)
[4]几种餐饮具用耐热玻璃的性能比较分析[J]. 石王涛,袁杰,郭琳,蒋伟忠. 玻璃与搪瓷. 2018(02)
[5]溅射方法和基体材料对氧化钛薄膜微观结构的影响[J]. 纪律,汪庆,马东林,谢东,程丹,景凤娟,黄楠. 表面技术. 2017(09)
[6]论日用玻璃陶瓷的研发及产业化[J]. 詹建怀. 佛山陶瓷. 2017(06)
[7]日用玻璃陶瓷生产新技术[J]. 詹建怀. 陶瓷. 2017(06)
[8]日用玻璃陶瓷产品的质量要求分析[J]. 詹建怀,张存浩. 陶瓷. 2015(07)
[9]Enhancement of Electric Conductivity in Transparent Glasse—Ceramic Nanocomposites of Bi2O3—BaTiO3 Glasses[J]. A.A.Bahgat,M.G.Moustafa,E.E.Shaisha. Journal of Materials Science & Technology. 2013(12)
[10]纳米TiO2薄膜制备方法的研究进展[J]. 郝晏. 化工技术与开发. 2013(11)
博士论文
[1]新型氧化物玻璃/陶瓷荧光体的设计、制备及性能研究[D]. 郑锐林.南京邮电大学 2018
[2]新型透明玻璃陶瓷的合成和光转换的研究[D]. 胡芳芳.中国科学技术大学 2017
硕士论文
[1]锐钛矿TiO2结晶釉的制备与光催化性能研究[D]. 赵海岩.华南理工大学 2019
[2]氟化物玻璃陶瓷的氟挥发特性及结构与性能研究[D]. 牛昌辉.华南理工大学 2018
[3]自清洁外墙砖TiO2薄膜的制备与表征[D]. 黄习旋.华南理工大学 2016
[4]不同氧化物对NCSP系乳白玻璃性能的影响及其化学稳定性的研究[D]. 李自豪.东华大学 2016
[5]日用瓷釉面微结构及性能研究[D]. 龙思琦.河北工业大学 2015
[6]低熔点装饰乳浊玻璃结构与性能的研究[D]. 田维.武汉理工大学 2014
[7]ZnO-B2O3-SiO2系统耐热乳白玻璃的研制[D]. 许靖琨.东华大学 2013
[8]低氟环保乳浊玻璃的制备与研究[D]. 杨占峰.东华大学 2008
本文编号：3439827
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
TiO2光催化反应原理图[72]
第一章绪论11应见式(1-8)-(1-10)。h+VB+H2O→·OH+H+(1-5)e-CB+O2→·O2-(1-6)·O2-+H+→·OOH(1-7)·OH+污染物→CO2+H2O(1-8)·O2-+污染物→CO2+H2O(1-9)·OOH+污染物→CO2+H2O(1-10)1.3.2TiO2的光致亲水性原理TiO2的光致亲水性是指负载TiO2的材料经紫外光照射后，水滴与其表面的接触角可小于5°。对于TiO2的光致亲水性，有三种机制解释，包括光致表面缺陷的产生，光致表面羟基团的重构和光催化表面有机物的降解[82-84]。其中最先提出也是最为广泛接受的机制是光致表面缺陷的产生，即在紫外光的照射下，表面形成氧空位缺陷，使负载TiO2的材料具备超亲水性，其机理见图1-2。图1-2光致亲水性示意图[72]Fig.1-2Schematicrepresentationofphoto-inducedhydrophilicity[72]通过显微摩擦力研究发现，紫外光照射下的TiO2表面结构发生了改变，影响了固液
第二章实验内容19图2-1氟化物玻璃陶瓷的制备流程Fig.2-1Thepreparationprocessoffluorideglass-ceramic制备氟化物玻璃陶瓷具体步骤为：将设计好的配方准确称量后，放入球磨罐中，利用行星式球磨机将配料混合均匀，然后倒入刚玉坩埚并放入电炉中，随电炉升温至设定温度保温1小时，而后将一部分熔融的玻璃液倒入预热好的石墨模具中，进行退火处理，获得的块状样品用于强度、热膨胀系数等测试；另一部分倒入水中淬冷，球磨烘干，获得的粉状样品用于烧结温度和熔融温度测试。2.4测试与表征2.4.1X射线衍射分析X射线衍射（XRD）可用来分析材料的物相组成、物相含量、晶粒尺寸、微观应力应变等。一束X射线照射到物体表面，当入射角θ和X射线波长λ及晶面间距d满足布拉格方程时，会发生衍射现象，不同的晶体具有不同结构，因此产生的衍射花样各不相同，可根据衍射峰的位置和相对强度确定材料中含有的物相以及对应物相的相对含量，根据衍射峰的峰形及宽化程度测定晶粒尺寸等。此测试手段具有制样简单、实验结果稳定性好、样品可回收等特点。本实验使用X’pertPRO型（荷兰PANalytical）X射线衍射仪对氟化物玻璃陶瓷中的物相进行定性和定量分析，测试条件为：CuKα靶，X射线波长λ为0.154nm，扫描范围5°-90°，管压40kV，管流40mA，定性分析时步长0.033°，停留时间10s，定量分析时步长0.016°，停留时间40s。慢扫谱图使用Maud软件精修处理，确定晶相含量。精修要求：Rw(%)＜10，sig＜1.5。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Dy3+/Tb3+双掺含SrWO4晶相玻璃陶瓷的合成与能量传递[J]. 魏玉霖,张洪波,王彤,邹翔宇,苏春辉. 无机化学学报. 2019(12)
[2]溶胶——凝胶法制备二氧化钛薄膜及其光学性质研究[J]. 周歧刚. 世界有色金属. 2018(22)
[3]磁控溅射技术制备二氧化钛薄膜研究进展[J]. 王博,魏世丞,王玉江,郭蕾,梁义,潘复生,徐滨士. 表面技术. 2018(08)
[4]几种餐饮具用耐热玻璃的性能比较分析[J]. 石王涛,袁杰,郭琳,蒋伟忠. 玻璃与搪瓷. 2018(02)
[5]溅射方法和基体材料对氧化钛薄膜微观结构的影响[J]. 纪律,汪庆,马东林,谢东,程丹,景凤娟,黄楠. 表面技术. 2017(09)
[6]论日用玻璃陶瓷的研发及产业化[J]. 詹建怀. 佛山陶瓷. 2017(06)
[7]日用玻璃陶瓷生产新技术[J]. 詹建怀. 陶瓷. 2017(06)
[8]日用玻璃陶瓷产品的质量要求分析[J]. 詹建怀,张存浩. 陶瓷. 2015(07)
[9]Enhancement of Electric Conductivity in Transparent Glasse—Ceramic Nanocomposites of Bi2O3—BaTiO3 Glasses[J]. A.A.Bahgat,M.G.Moustafa,E.E.Shaisha. Journal of Materials Science & Technology. 2013(12)
[10]纳米TiO2薄膜制备方法的研究进展[J]. 郝晏. 化工技术与开发. 2013(11)
博士论文
[1]新型氧化物玻璃/陶瓷荧光体的设计、制备及性能研究[D]. 郑锐林.南京邮电大学 2018
[2]新型透明玻璃陶瓷的合成和光转换的研究[D]. 胡芳芳.中国科学技术大学 2017
硕士论文
[1]锐钛矿TiO2结晶釉的制备与光催化性能研究[D]. 赵海岩.华南理工大学 2019
[2]氟化物玻璃陶瓷的氟挥发特性及结构与性能研究[D]. 牛昌辉.华南理工大学 2018
[3]自清洁外墙砖TiO2薄膜的制备与表征[D]. 黄习旋.华南理工大学 2016
[4]不同氧化物对NCSP系乳白玻璃性能的影响及其化学稳定性的研究[D]. 李自豪.东华大学 2016
[5]日用瓷釉面微结构及性能研究[D]. 龙思琦.河北工业大学 2015
[6]低熔点装饰乳浊玻璃结构与性能的研究[D]. 田维.武汉理工大学 2014
[7]ZnO-B2O3-SiO2系统耐热乳白玻璃的研制[D]. 许靖琨.东华大学 2013
[8]低氟环保乳浊玻璃的制备与研究[D]. 杨占峰.东华大学 2008
本文编号：3439827
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