微孔玻璃的制造‘.pdf

十七卷 1 茎年2翟月 硅 酸 盐 牛厂l报 FcbVruoa1r．1y7，，1旭9891 9 8 9 微 孔 玻 璃 的 制 造 ‘ 黄熙怀 (中国科学院上海硅酸盐研究所 ) 摘 要 幸文栀罨舟绍丁锏造大尺寸锻孔玻璃、高电导率渗最玻璃所用傲孔玻璃和圈定化酶用微孔玻璃以及用 ^ 硅蓖土为鼻c辑制造轾孔骏璃方面的妊验。 · 装键调l微孔玻璃，肿雅，渗碳玻璃，氍温温度计I固定化酶，硅藻土-水热处理 某些NaO—B O 一SiO 玻璃经过热处理可以分成可溶于酸的Na。0一B 0。相及 不溶于 酸的富SiO：相，将已分相的玻璃经过酸处理可 以得到具有连通孔道的微孔 玻璃。 微孔玻璃 经过干燥，烧结可以变成具有类似石英玻璃性质的高硅氧玻璃。这个工艺发明至夸约5O年， 其特点是可用一般熔翩、烧结工艺制造高温玻璃，便于大规模生产，若能达到高成品率，成 本可能比石英玻璃低。微孔玻璃掺过渡金属或稀土金属离子可烧结成为透 明的高温 滤 光 或 荧光玻璃 。微‘孔玻璃渗碳可烧结成为含碳导 电玻璃，可用作电阻器或低温 电阻温度计 多孔 玻璃有比表面大 (例如l00m ／g)、孔直径小 (例如75A)、可透光等特点， 可 在 海 水脱 盐、固定亿酶、病毒过滤、色谱分析等方面运用。 近年由于生物、化学工程发展的需要，微孔玻璃的研究、应用有扩大的趋势。我们从事 微孔玻璃，高硅氧玻璃的研究多年，现将我们的工作就以下几方面 问题作一简单介绍。 l，大尺寸锸孔玻璃的制造 微孔玻璃通常由Na0一B。0。一SiO：玻璃经过热处理 (分相 )、酸处理而得。 如果原始， 玻璃足够均匀，制造小而薄的样品是不难的。对于制造大而厚的样品则不仅需要很长的时间 且艰难避免在酸处理、干燥过程破裂 我们从事研究大尺寸高硅氧玻璃多年 ，从实验中发现 ，如原始玻璃足够均匀，没有结石和 集 中的条纹，则在酸处理的初期玻璃是不会破裂的 ．破裂往往发生在酸处理即将结束，玻璃即 将垒部转变为微孔玻璃之时。破裂的方式都是从 内部开始将玻璃一分为=，和玻璃因过度刚 化l确被裂的情况类似}同时降低酸处理温度也不可避免地导致样品破裂，破裂方式相同。 酸处理一般是在恒温下进行的，不会有热应力产生。引起玻璃破裂的原 因只能是原始玻 璃变成微孔玻璃后容积发生变化产生的应力造成的。从破裂方式与钢化玻璃相 同可知，外面 的微孔玻璃承受的是压应力，内部的NaO—B：O。一SiO 玻璃承受的是张砬力， 因此玻璃变 成微孔玻璃后容积是增大而不是缩小。 降低酸处理温度不可避免地导至样品破裂。研究表 ，乃 由于NalO—BlO。一SiO 玻璃 ·在1988年上海国际玻璃讨论舍上宣读． 88 的热膨胀系数 比撒孔玻璃大，NaO-B O。-SiO。玻璃 容积 收缩比微孔 玻璃太， 使作用在 N^t0-8。O。一SiO 玻璃上婀张应 力进一步增大造成的。 圈 1 酸处理过程破裂方式 图 2 酸处理过程产生的压 力 F||．1 Form of break during Fig．2 Stress induced during leaching leaching 玻璃变成撒孔玻璃后容积之所以增大可从玻璃变成微孔玻璃后组成、结构发生了质的变 化逸一事实中找原因。玻们研制的微孔玻璃可 以看成由直径为300-~的SiO 小球紧密堆积而 成的。其地表面、孔直径、孔容积分别为100m ／g、75A及30 。根据 这 些 数据，特别是 组成撒孔玻璃的质点大小在胶体范围，撒孔玻璃实际上是一种千凝胶。作为一种亲水的干凝 胶，微孔玻璃在水 中发生肿胀是很 自然的。我们用干涉仪测量微孔玻璃浸水 前 后 长 度的变 化，发现浸水后长度总是增加的。 微孔玻璃遇水肿胀是毛细管作用造成的，而毛细管作用力的大小与溶液的表面张力成比 例。为 了避免样 品在酸处理过程破裂，必需设珐减小酸处理过程产生的应力、减少玻璃变成 微孔玻璃后