Влияние природы катиона на ликвацию силикатных боратных систем

Положение и параметры бинодали и спинодали зависят от природы оксидов (рис. 8.13).

Рис. 8.13. Мстастабильная ликвация в силикатных и боратных двойных стеклах.

Л иквирующая способность возрастает с уменьшением радиуса катиона, т. е. с увеличением электростатического поля иона. Эта особенность соблюдается и в тройных системах (рис. 8.14).

Рис. 8.14. Области метастабильной ликвации в тройных системах Me0-B₂0j-Si0_2.

Увеличение ликвирующей способности оксидов происходит в ряду Система I^O-I^Oj-SiO, представлена на рис. 8.15.

Рис. 8.15. Метастабильная ликвация в системе Na₂0-B, 0j-Si0,.

Причина ликвации — несовместимость группировок тетраэдров [Si0₄] и треугольников [ВО,]. При содержании Na₂0 > 20% ликвация исчезает, так как Na₂0 переводит бор в четверную координацию и образуется единая кремнеборокислородная сетка стекла.

Ликвирующая способность зависит от силы поля катиона. Чем меньше радиус катиона г, тем выше ликвирующая способность (рис. 8.16).

Сила поля пропорциональна —г :

г

Т_к

где, А — ширина купола ликвации при Т =; z — заряд катиона.

Рис. 8.16. Влияние природы катионов на ширину купола ликвации.

При ликвации бинарных силикатных расплавов происходит деление на две фазы. Одна фаза — это высококремнеземистая стеклофаза, близкая по составу к кварцевому стеклу. Для этого стекла характерна каркасная структура и предельно высокая степень полимеризации. Для разных бинарных систем состав этой фазы примерно одинаковый. Вторая фаза содержит относительно много катионов-модификаторов. Она имеет цепочечную или слоистую структуру и низкую степень полимеризации. Состав фазы, обогащенной катионами-модификаторами, специфичен для разных бинарных силикатных расплавов. Она имеет различное содержание кремнезема и разную структуру для различных бинарных систем Ме₂0 (MeO)-Si0₂.

Ликвация используется при получении стекол с повышенной химической устойчивостью. Так, в стекле пирекс химически малостойкая фаза изолируется в каплевидной фазе. Ликвирующие стекла используют для получения молекулярных сит. Для этого стекла подвергают промывке кислотами, вымывающими натрий-боратную составляющую. Остается скелет, близкий по составу к кварцу. При получении глушеных стекол стараются избегать применения фторидов, так как они вредны для здоровья. Поэтому для получения глушеных стекол используют ликвацию. В стеклах системы Me₂0-CaO-MgOSi0₂ с добавками А1₂0₃ выделяются мелкие капельки ликватов, показатель преломления которых отличается от матрицы. Происходит сильное рассеяние света и возникает эффект глушения.