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Wasser hat einen starken Einfluss auf die Depolymerisation des Glasnetzwerks silikatischer Gläser, was sich durch eine deutliche Senkung der Glasübergangstemperatur, Tg, bemerkbar macht. So hat Wasser einen großen Einfluss auf die Alterung, Ermüdung und das unterkritische Risswachstum in Gläsern. Sub-Tg Relaxationsphänomene spielen hier ebenfalls eine große Rolle, sind aber für Gläser mit hohen Gehalten an strukturell gebundenem Wasser kaum untersucht. In dieser Arbeit wurden daher Kalk-Natron-Silikat (NCS) und Natrium-Borosilikat (NBS) Gläser mit Wassergehalten von bis zu 8 Gew.% mittels Differentialthermoanalyse (DTA), Mikropenetration und vor allem dynamisch mechanischer Thermoanalyse (DMTA) zur Charakterisierung netzwerkbedingter Relaxationsmechanismen (alpha-Relaxation) im Bereich des Glasübergangs sowie weiterer schnellerer sub-Tg Relaxationsmechanismen (beta-, gamma-Relaxation) bei tieferen Temperaturen untersucht. Mit Hilfe der IR-Spektroskopie wurde der Gesamtwassergehalt und die Speziation des Wassers als molekulares Wasser oder als OH-Gruppe in den Gläsern bestimmt.
Für niedrige Wassergehalte treten zwei sub-Tg Verlustpeaks auf, die der Bewegung von Alkali bei tiefen Temperaturen (gamma-Relaxation) und einer kooperativen Bewegung verschiedener mobiler Spezies unter Beteiligung von OH bei höherer Temperatur (betaOH- Relaxation) zugeordnet werden können. Bei hohen Wassergehalten, bei denen ein messbarer Anteil an molekularem Wasser im Glas vorliegt, ist ein weiterer Verlustpeak zu beobachten, der mit der Bewegung von molekularem Wasser im Glasnetzwerk in Verbindung gebracht werden könnte (betaH2O-Relaxation).
Boratgläser zeigen im allgeneinen eine niedrige Glasübergangstemperatur, Tg, auf Grund der 3fach Koordination des Bors mit Sauerstoff. Der Zusatz von Alkali- und Erdalkalioxiden zur Glaszusammensetzung führt zunächst zu einem Anstieg von Tg auf Grund des Koordinationswechsels des Bors von der 3fach zur 4fach Koordination, was als Borsäureanomalie bekannt ist. Bei hohen Alkalioxidgehalten werden dann zunehmend Nichtbrückensauerstoffe (NBO) auf Kosten des tetraedrisch koordinierten Bor gebildet, was zur Senkung der Viskosität führt. Im Gegensatz zu diesem bekannten Verhalten der Alkalioxide (R2O) ist wenig über die Wirkung von Wasser in Boratgläsern bekannt. Daher sollen in dieser Arbeit die rheologischen Eigenschaf-ten von wasserreichen Kalk-Natron-Boratgläsern unter spezieller Berücksichtigung der Rolle des Wassers näher betrachtet werden. Zu diesem Zweck wurde Tg in Abhängigkeit des Na2O- und H2O-Gehalts mittels Differentialthermoanalyse (DTA) und Mikropenetrationsviskosimetrie untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass im Gegensatz zu Na2O Wasser in allen untersuchten Glä-sern und H2O-Konzentrationsbereichen (< 8 Gew.%) Tg deutlich verringert. Diese Beobachtung weist darauf hin, dass Wasser primär zur Bildung von NBO führt und kaum zu einem Koordina-tionswechsel des Bors beiträgt.