目前的铅玻璃产品, 不但满足了各种常规性能要求, 且明显地提高了对高能辐射的防护能力。该玻璃组成中铅的含量较低, 玻璃密度也较低( 4. 10 g· cm- 3 ) , 而铅当量却高于铅含量高、 且密度较大 ( 4. 77 g· cm- 3 )的 ZF6 玻璃。 当玻璃样品的厚度为1mm 时, 其铅当量为 0. 95, 几乎与纯铅金属板相当。我们认为, 这是由于玻璃组成中以 TiO2 代替部分 PbO, 以 Al2 O3 代替部分 Si O2 , 使得玻璃结构趋于紧密的结果。
在铅玻璃的网络结构中, 一个铅离子被八个氧离子所包围, 四个距铅离子较远( 4. 29• ) , 而另外四个距铅离子较近( 2. 3• ) ,形成了一种非对称配位。外层电子受到邻近氧离子的排斥 , 并使四个氧离子产生移动, 形成了一个 [ PbO4 ]。一般认为这个四面体存在于铅含量较高的玻璃中。这些四面体相互连接形成螺旋形链, 与 [ Si O4 ]通过顶点相连形成一种特殊结构。当用Ti O2 替代部分 PbO时, 钛离子所形成的 [ Ti O4 ]进入玻璃网络中 , 使离子键比例增加。当 TiO2 含量增加时, 在 Ti4+ 和 Si4+ 之间的 “氧” 在水平方向的强烈振动尤其显著, 使阳离子更加紧密, 结果导致结构更加紧密。 玻璃密度较低是由于 Ti具有较低的原子质量。
Al 可优先夺取“ 游离氧” 形成 [ AlO4 ], 并进入玻璃网络中, Al占据 Si4+的位置。由于 Al3+ 和 Si4+ 有不同的价态, 需要碱金属离子填充和平衡价态。 因此, 玻璃中断裂的结构链再次被连结起来, 这就使得 Al2 O3 取代部分 Si O2 后玻璃的结构趋向紧密。然而, 当 Na2 O加3+K2 O与 Al2 O3 的比值小于 1( mo l)时, Al 以 [ AlO6 ]形式存在于玻璃中。
