kan07603

神岡洋佑

リン酸塩ガラスの酸化還元による物性変化

松下和正

近年、様々な環境汚染問題や公害問題が深刻な問題となっている。そのため、環境汚染につながる恐れのある物質については、その利用が元素や化合物単位で制限されている。従来、用いられている低融点ガラスに大量に含まれている鉛化合物もWEEEやRoHS指令によって規制されている。そのため、産業面、環境保全の面からも酸化鉛を用いない低融点ガラスの開発が行われている。
酸化銅-リン酸塩系2成分系ガラスではCu2+イオンをCu+イオンに還元すると、ガラス転移温度（Tg）が非常に低下することが知られている。我々はこのCu2O‐P2O5ガラスに酸化亜鉛を加えた3成分系Cu2O‐ZnO‐P2O5ガラスに着目し、低融点ガラスの開発を目指している。しかし、リン酸を含むガラスを還元する場合、銅イオンのみでなくリン酸自体が還元しガラス構造に影響を与え、諸物性が変化することが報告されている。　

本研究では原料中に還元剤としてグルコースを加えて溶融調製したZnO‐P2O5およびNa2O‐P2O5　2成分系ガラスを試料としてリン酸の還元による基礎物性の変化、ガラスの構造に対する影響を考察した。
ガラス中の陽イオンはP5+，Zn2+およびNa+であるが、Zn2+とNa+は還元されにくく、そのままガラス中に存在すると考えられる。P5+は還元されやすい。

還元剤グルコース添加量が増加するにつれ、ガラス転移温度(Tg)、ガラス軟化温度(Tf)、粘度は高くなった。ガラス中のP5+イオンがP3+イオンに還元され、その結果、構造が密になり、ガラス転移温度(Tg)、ガラス軟化温度(Tf)が上昇したと考えられる。Cu2O‐ZnO‐P2O5 3成分ガラスでグルコース還元を行った場合、Cu2+イオンがCu+イオンに還元されガラス転移温度(Tg)、ガラス軟化温度(Tf)が非常に低下することが報告されている。したがって銅イオンとリンイオンの還元はTgおよびTfには逆の効果を起こしているが、銅イオン還元の効果はリンイオン還元の効果よりはるかに大きいことがわかった。

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