翟建新

摘 要：将锂辉石加入中性硼硅玻璃配方中，用锂辉石中的LiO等量替代原配方化学组成中的BO、NaO，研究LiO等量替代BO、NaO后LiO加入量對中性硼硅玻璃黏度性能的影响。试验结果表明，随着LiO替代BO、NaO质量分数的增加，中性硼硅玻璃低温黏度点均有不同程度的下降。对于相同含量的LiO、BO、NaO，LiO降低中性硼硅玻璃低温黏度点的能力比BO、NaO强。因此，加入LiO可以降低中性硼硅玻璃低温热处理温度。对于相同含量的LiO、BO、NaO，LiO降低中性硼硅玻璃高温黏度点的能力远比BO、NaO强。因此，引进LiO可以显著降低玻璃加工对应的温度。Li2O可以显著降低中性硼硅玻璃低温、高温黏度点，因此，可以降低低温热处理及高温玻璃加工对应的温度，达到降低生产成本和节能减排的目的。

关键词：中性硼硅玻璃;黏度;节能降耗

中图分类号：TQ171.4 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2021）26-0127-03

Influence of LiO on the Viscosity Properties of Neutral Borosilicate Glass

ZHAI Jianxin

（Jiyuan Yaohui Glass Products Co.， Ltd.，  Jiyuan Henan 459000）

Abstract： By adding spodumene to the neutral borosilicate glass formula， replacing the BO and NaO in the chemical composition of the original formula with the same amount of LiO in the spodumene， the effect of LiO addition amount on the viscosity performance of neutral borosilicate glass after replacing BO and NaO by the equivalent amount of LiO is studied. The test results show that with the increase in the mass fraction of LiO instead of BO and Na₂O， the low temperature viscosity of neutral borosilicate glass decreases to varying degrees. For the same content of LiO， BO and NaO， LiO has a stronger ability to reduce the low-temperature viscosity point of neutral borosilicate glass than BO and NaO. Therefore， the introduction of LiO can reduce the low temperature heat treatment temperature of neutral borosilicate glass. For the same content of LiO， BO and NaO， LiO is far stronger than BO and NaO in reducing the high temperature viscosity point of neutral borosilicate glass. Therefore， the introduction of LiO can significantly reduce the temperature corresponding to glass processing. LiO can significantly reduce the low temperature and high temperature viscosity points of neutral borosilicate glass， so it can reduce the temperature corresponding to low temperature heat treatment and high temperature glass processing， and achieve the purpose of reducing production costs and energy saving and emission reduction.

Keywords： neutral borosilicate glass;viscosity;saving energy and reducing consumption

中性硼硅玻璃具有耐酸碱性好、抗热震稳定性好、化学稳定性好及机械强度高等优点，被广泛应用于药品包装[1]。其与药液接触不会发生化学反应从而导致药品失效，能有效保护药品的化学性能[2]。2017年工业和信息化部等6部发布的《医药包装工业“十三五”发展建议》提出，未来将重点加快完成注射剂包装由低硼硅玻璃瓶向中性玻璃瓶的转换，因此中性硼硅玻璃有较大的市场前景。

在玻璃生产中，一般采用碱性氧化物助熔。在碱性氧化物中，LiO的锂离子半径小、场强和极化能力高、助熔效果好，可以有效降低玻璃的黏度[3]。同时，Li-O键强较大，可以提高玻璃的化学稳定性[4]。对于LiO这些特性，相关学者进行了大量的研究工作[5]。本试验通过将锂辉石中的Li2O引入中性硼硅玻璃的配方中，用LiO等量替代中性硼硅玻璃化学组成中的NaO和BO，研究LiO对中性硼硅玻璃低温、高温黏度性能的影响，拟解决中性硼硅玻璃能耗较高的问题。

1 试验部分

1.1 试验所用原料及设备

原料中的石英砂、长石粉来自陕西省洋县海莲石英加工厂;五水硼砂、纯碱，碳酸钡、碳酸钾来自连云港市恒孚化工有限公司;方解石、萤石、锂辉石来自汕头市华基融创锂工业材料有限公司。试验所用部分原料的化学成分及粒度如表1所示。

设备：HWL-12XC高温电炉，洛阳普瑞康达有限公司生产的RPZ高精度热膨胀仪，RSV-1600旋转黏度计。

1.2 试验方案

试验以中性硼硅玻璃原有配方为标样，编号A，用LiO等量替代原配方化学组成中的BO和NaO，设计两组试验。第一组试验以0.15%、0.25%、0.35%、0.45%、0.55%、0.65%LiO等量替代原配方中的NaO，编号分别为A-1～A-6;第二组试验以0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%LiO等量替代原配方中的BO，编号分别为B-1～B-6。设计后的试验编号及各编号对应的化学组成如表2、表3所示。

按照表2、表3的化学组成，将其转化成玻璃配方进行配料，熔制不同LiO、NaO含量的A组7个样品，并熔制不同LiO、BO含量的B组6个样品。采用RPZ热膨胀仪进行测试，采用RSV-1600旋转黏度计对各个样品进行低温、高温黏度测定。

2 结果与分析

2.1 Li2O对中性硼硅玻璃低溫黏度点的影响

图1、图2分别反映了LiO替代NaO、BO后中性硼硅玻璃低温黏度点（T、T、T、T）与LiO替代量的关系，其中T为应变点，T为转变点，T为退火点，T为膨胀软化点。由图1、图2可知，T、T、T、T随LiO替代量的增加呈现缓慢下降趋势。当LiO替代NaO的质量分数从0%增加到0.65%时，T从478 ℃下降到445 ℃，降低33 ℃;T从570 ℃下降到536 ℃，降低34 ℃;T从595 ℃下降到560 ℃，下降35 ℃;T从638 ℃下降到613 ℃，下降25 ℃。当LiO替代BO的质量分数从0增加到0.6%时，T降低了36 ℃，T降低了38 ℃，T降低了39 ℃，T降低了29 ℃。由图1、图2及以上数据可知，随着LiO替代NaO、BO质量分数的增加，T、T、T、T均有不同程度的下降，其中T、T、T降低了至少30 ℃，T降低了25 ℃左右。这说明LiO具有降低中性硼硅玻璃低温黏度点的能力与特性。究其原因，主要在于锂离子半径比钠离子半径小，玻璃加热过程中，锂离子比钠离子更容易迁移，迁移所需要的能量减少，低温黏度点降低，从而达到降低成本和节能的目的。

2.2 LiO对中性硼硅玻璃高温黏度点的影响

图3、图4反映了LiO替代NaO、BO后中性硼硅玻璃高温黏度点（T、T、T）与LiO替代量的关系。由图3可知，T、T、T随LiO替代量的增加呈现缓慢下降趋势。当LiO替代NaO的质量分数从0%增加到0.65%时，T从1 143 ℃下降到1 050 ℃，降低93 ℃;T从1 347 ℃下降到1 260 ℃，降低87 ℃;T从1 589 ℃下降到1 496 ℃，降低93 ℃。当LiO替代BO的质量分数从0%增加到0.6%时，高温黏度点下降近100 ℃。从图3、图4以及以上数据可知，随着LiO替代NaO、BO3质量分数的增加，中性硼硅玻璃高温黏度点（T、T、T）均呈现下降趋势。这说明LiO具有降低中性硼硅玻璃高温黏度的能力与特性。究其原因，除了锂离子半径比钠离子半径小之外，还与LiO替代BO时玻璃网络形成体的多少有关。当LiO替代BO时，玻璃网络形成体减少，玻璃中网络外体浓度增加，致使玻璃受热过程中锂离子更容易迁移，迁移所需要的能量减少，从而降低高温黏度。中性硼硅玻璃高温黏度点的下降对玻璃的初始熔化（T/T）以及玻璃的二次再加工（T即玻璃管的火焰加工温度）都是有利的。

3 结语

通过将锂辉石加入配方中，用锂辉石中的LiO等量替代原配方化学组成中的NaO、BO，研究LiO等量替代NaO、BO后LiO加入量对中性硼硅玻璃黏度性能的影响。试验结果表明，随着LiO替代BO、NaO质量分数的增加，中性硼硅玻璃低温黏度点均有不同程度的下降。对于相同含量的LiO、BO、NaO，LiO降低中性硼硅玻璃低温黏度点的能力比BO、NaO强，因此加入LiO可以降低中性硼硅玻璃低温热处理温度。对于相同含量的LiO、BO、NaO，LiO降低中性硼硅玻璃的高温黏度点的能力远比BO、NaO强，LiO可以显著降低中性硼硅玻璃低温、高温黏度点，因此可以降低低温热处理及高温玻璃加工对应的温度，达到降低生产成本和节能减排的目的。

参考文献：

[1]李志宁，李钧.药品包装质量管理技术[M].北京：中国医药科技出版社，2009：190.

[2]方旻，曲亚南，许慧，等.浅析药用玻璃包装与注射液之间的相容性[J].中国医疗器械信息，2017（9）：28-29.

[3]VOLF M B.Chemical Approach to Glass[M].New York：Elsevier，1986：21-22.

[4]胡晓玲，张庆生.锂辉石的工业应用[J].中国陶瓷，1995（31）：34.

[5]冯安生.鋰矿物资源的加工和应用[J].矿产保护和应用，1993（1）：39-46.

2974501705257