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文檔簡介
玻璃生產基礎考試課:最終成績的構成為平時成績占30%、期末考試成績占70%。平時成績:作業(yè)、課堂表現、出勤第1章
緒論1.1玻璃的定義與結構
玻璃的定義玻璃的結構玻璃結構的研究方法1.1.1玻璃的定義玻璃㈠概念:狹義概念:凝固時基本不結晶的(無機)熔融物.廣義概念:結構上完全表現為長程無序的,性能上具有轉變特性的非晶態(tài)固體。(具有轉變溫度(Tg)的非晶態(tài)材料.)(二)分類無機玻璃:石英玻璃、鈉鈣硅玻璃、光學玻璃、氟化物玻璃等金屬玻璃:軟磁性合金、高強度無定形合金有機玻璃:環(huán)氧樹脂無定形炭:炭黑、碳膜凝膠:硅膠、硅礬土等非晶態(tài)半導體
硒系玻璃:靜電復印用Se膜、顯像管用光電導膜非晶態(tài)元素玻璃:光伏用無定形半導體
1.1.2玻璃的結構一、玻璃的結構理論玻璃結構是指組成玻璃的離子或原子在空間的基本幾何構造單元晶子學說:玻璃是由無數“晶子”所組成,“晶子”分散在無定形介質中,從晶子部分到無定形部分是逐漸過渡的,兩者之間并無明顯界線。
(1921年列別捷夫在研究玻璃退火時發(fā)現,玻璃的折射率隨溫度變化曲線在573°出現突然的變化)“晶子”尺寸4-10A,2-4個四面體,數量80%證實:X-射線結構分析數據衍射峰位置不同點玻璃相同寬廣(彌散狀)方石英晶體相同尖銳晶體細粉相同寬廣(彌散狀)
方石英、硅氧凝膠和熔融石英XRD衍射圖2.無規(guī)則網絡學說:硅酸鹽玻璃是由硅氧四面體[SiO4]為結構單元的三維空間網絡所組成,[SiO4]排列是無序的,缺乏對稱性和周期性的重復,堿金屬離子和堿土金屬離子均勻地分布在非橋氧附近的[SiO4]之間的空隙中,以維持局部的電中性W.H.Zachariasen1932年提出,1933年瓦倫(Warren)通過一系列X-射線結構分析證實無規(guī)則網絡學說認為氧化物形成玻璃應具備的條件:每個氧離子應與小于或等于2個陽離子相連接陽離子的配位數是3或4網絡中結構單元通過頂角連相連,不能共邊或共面每個結構單元至少有三個頂角相連,形成三維無規(guī)則連續(xù)網絡具備此條件的氧化物有:SiO2、B2O3、GeO2、P2O5、V2O5、Ta2O5、Sb2O5“晶子”學說在微觀上強調玻璃的有序性、微不均勻性和不連續(xù)性(可解釋玻璃分相、析晶)無規(guī)則網絡學說在宏觀上強調了玻璃中多面體排列的連續(xù)性、均勻性和無序性(可解釋各向同性和變化的漸變性等)玻璃態(tài)物質結構的特點:短程有序,長程無序。在宏觀上玻璃主要表現為無序性、均勻性和連續(xù)性;在微觀上又是有序性、微不均勻性和不連續(xù)性二、傳統(tǒng)玻璃結構1.硅酸鹽玻璃結構1)石英玻璃結構成分:SiO2原子數比:1:2,制造方法:CVD、PVD結構:以硅氧四面體[SiO4]為結構單元的三維空間架狀結構.[SiO4]之間以鍵角相連,鍵角大約120°~180°(比方石英寬125~162°)結構特點:無序的、均勻的。有序范圍7-8
?
OSi■Si-O鍵性是極性共價鍵,離子鍵和共價鍵各占50%
Si-O鍵強:約443KJ/mol■石英玻璃性能:黏度大,機械強度高、熱膨脹系數小、耐熱、化學穩(wěn)定性好等石英玻璃與石英晶體在結構上的
相同點與不同點相同點:都以硅氧四面體[SiO4]為結構單元構成的三維空間架狀結構不同點:Si-O-Si鍵角大幅度改變,導致玻璃中的硅與硅距離的可變性2)堿硅酸鹽玻璃
橋氧:每個氧為兩個硅原子所共用;-Si-O-Si-非橋氧:與一個硅原子結合的氧-O-Si-玻璃結構網絡參數表達式X=2R-ZY=2Z-2RX----非橋氧;Y----橋氧;Z----配位數;R----O/陽離子(原子比)結構:堿金屬氧化物使[SiO4]連接的三度空間的網絡發(fā)生斷裂,出現非橋氧,堿金屬離子在非橋氧附近的網穴中以維持局部電中性性能:黏度小,熱膨脹系數大,強度低,化穩(wěn)差,固體玻璃沒實用價值應用:水玻璃,SiO2:Na2O=1:1,K2O:SiO2或Na2OSiO2先制成熔塊,加水熬煮成粘稠狀。做防水劑、膠水等3)鈉鈣硅玻璃結構結構:以[SiO4]為結構單元,Ca2+、Na+在非橋氧附近的網穴Ca2+作用:限制Na+活動,強化玻璃結構的作用(壓制效應)性質:一系物理化學性能變好,成為各種實用玻璃的基礎.如瓶罐玻璃、平板玻璃、器皿玻璃、保溫瓶玻璃等鈉鈣硅玻璃成分范圍:SiO2
68~82%CaO6
~16%Na2O12
~18%還有少量的AI2O3和MgO2硼酸鹽玻璃結構1)B2O3玻璃鍵性:極性共價鍵(共價鍵成分占56%)鍵強:498KJ/mol結構:以[BO3]為結構單元互相連接的硼氧三元環(huán)組成的二度空間網絡的層狀結構性能:玻璃軟化點低(450℃)、化穩(wěn)差、熱膨脹系數大沒有實用價值2)堿硼酸鹽玻璃結構:以[BO3]三角體和[BO4]四面體為結構單元組成的三度空間架狀結構,堿金屬離子在[BO4]附近性能:比堿硅玻璃性能好硼反常現象:玻璃的性能隨Na2O的加入出現極值的現象反常點(極值點):在Na2O含量的15~16%處,原因:Na2O含量≤15~16%,
Na2O提供的氧使[BO3]轉變?yōu)閇BO4],形成三維空間架狀結構;當Na2O含量﹥16%后,Na2O提供的氧不是用于生成[BO4],而是以非橋氧的形式出現在三角體中,使結構減弱,導致性能下降3)鈉硼硅玻璃結構結構:以[SiO4]和[BO4]為結構單元組成的三維空間架狀結構性能:熱膨脹系數小、熱穩(wěn)定性好、化學穩(wěn)定性好?;瘜W儀器玻璃等硼反常:在鈉硅玻璃中加入氧化硼時,性質變化曲線出現極值的現象。當Na2O含量不變時,用B2O3取代SiO2時,折射率、密度、硬度出現極大值;熱膨脹系數出現極小值;電導率、介電損耗、表面張力不出現極值極值點位置:Na2O/B2O3=1原因:當B2O3﹤Na2O時,硼是以[BO4]形式出現,玻璃性能好;當B2O3﹥Na2O時,部分硼以[BO3]形式出現,玻璃性能變差,所以在Na2O/B2O3=1處出現極值硼-鋁反常:在鈉硼鋁硅玻璃中,Al2O3代替SiO2,當玻璃中B2O3含量不同時性質出現不同形狀的曲線,這種現象叫硼-鋁反?,F象。密度、硬度、彈性模數也出現硼-鋁反?,F象,介電常數模糊,色散,介電損耗等不出現分相現象:當玻璃中B2O3含量較多時,在低共熔以下熱處理時,溫度和時間控制不當,易出現互不相溶的富硅氧相合富堿硼相堿硼酸鹽玻璃有時退火后性能下降的原因是由于產生連通狀的分相現象分相現象的應用:利用分相現象制造微孔玻璃和高硅氧玻璃3磷酸鹽玻璃1)P2O5玻璃結構:以[PO4]四面體為結構單元的二維空間層狀結構,層與層間靠的是較弱的范德華力維系.[-O-P=O]性質:黏度小、熱膨脹系數大、化穩(wěn)差,無實用價值2)R2O-P2O5玻璃:由[PO4]四面體組成的鏈狀結構RO-P2O5玻璃:當RO含量為0~50%范圍內,隨著RO含量的增加,玻璃的軟化溫度上升,熱膨脹系數下降,說明P2O5玻璃中加入RO使結構加強3)AlPO4-BPO4-SiO2能形成玻璃應用:制造光學玻璃、透紫外線玻璃、吸熱玻璃、耐氟酸玻璃、是一種較好的生物功能材料等等其他氧化物玻璃結構:
凡能通過橋氧形成聚合結構的氧化物,都有可能形成玻璃。
鋁酸鹽玻璃結構
Al2O3-CaO系統(tǒng)鋁硼酸鹽玻璃結構
BaO-Al2O3-B2O3系統(tǒng)鈹酸鹽、釩酸鹽等類型玻璃結構鈹酸鹽玻璃:33.3La2O3·66.7BeO3BaO·20CaO·50BeO
釩酸鹽玻璃:BaO-ZnO-V2O5系統(tǒng)三、重金屬氧化物玻璃1)重金屬氧化物玻璃定義及特性以重金屬氧化物主要是以PbO、Bi2O3等以高原子質量金屬氧化物為主形成的玻璃含量大于50%(質量分數)不能單獨形成玻璃,必須加第二或第三組分(網絡形成體氧化物)才能形成玻璃已知重金屬氧化物玻璃體系有:PbO-SiO2、
PbO-B2O3、
PbO-Bi2O3-SiO2、
PbO-Bi2O3-B2O3、
PbO-P2O5、
PbO-Bi2O3-P2O5等2)結晶化學、熱力學及動力學條件從熱力學來看,因其內能高于晶體,不利于玻璃的形成結晶化學來看,鍵性主要為離子鍵,少部分共價鍵,所以單一氧化物或沒有網絡形成體的二元系統(tǒng)難以形成玻璃從動力學角度看,重金屬氧化物形核及晶體長大需要的活化能小,不利于重金屬氧化物的形成3)重金屬氧化物玻璃的形成規(guī)律當重金屬氧化物中加入一定量網絡形成體氧化物時,網絡形成體氧化物會以[BO3]、[SiO4]或[PO4]為結構單元的島狀形式存在,重金屬氧化物均勻地分散在其周圍,從而在遷移時被網絡體氧化物所阻礙;重金屬離子在非橋氧附近,平衡電中性,起積聚作用和極化作用,有利于重金屬氧化物玻璃的形成。xPbO.yBi2O3.zFO,其形成玻璃規(guī)律及關系式為
x+y+z=100當F為SiO2時:x+2y=4z當F為P2O5、
B2O3時:x+2y=6z四、非氧化物玻璃的結構1、硫系玻璃硫系玻璃是指由第六主族及相鄰元素(S、Se、Te、As、Sb、Ge)等元素構成的一類具有無規(guī)則網絡結構的玻璃。玻璃中不含氧1)單質硫、硒都能形成玻璃態(tài)物質結構:以S8環(huán)狀為結構單元的聚合長鏈2)硫屬化合物玻璃,主要是砷-硫系統(tǒng),As2S3
、As2Se3結構:類似于線性有機聚合體的鏈狀結構制備過程:一般將配合料加入透明石英玻璃容器,進行真空密封后,置于電爐中加熱熔融,再按一定的工藝進行冷卻制得玻璃(硫系有毒)應用:做半導體材料、透紅外材料、電子封接材料和光電導體2、鹵化物玻璃通常由金屬鹵化物(主要是氟化物)組成結構:如BeF2玻璃是以[BeF4]四面體為結構單元構成的三維空間的架狀結構,其它鹵化物易形成層狀或鏈狀結構,添加堿金屬氟化物和AlF3等組分也可形成玻璃應用:超低折射和色散的光學材料和電子封接材料制備時應注意的問題:密封熔制和快速冷卻3、金屬玻璃的結構
金屬玻璃是金屬合金經過快速凝固的方法制成的非晶態(tài)玻璃材料。兼有玻璃和金屬的特性,且有超常的物理化學性能1974年制得mm級,現能制造塊狀金屬玻璃目前開發(fā)的金屬玻璃系統(tǒng)有Fe-B、Mo-Ru-Si、Zr-Ni、Mg-Zn、Fe-P-C、Co-Fe、Si-B、Pd-Cu-Ni-P、Fe-Si-B、Fe-S-B-C理論尚未完善“微晶”無序模型:
結構中有微晶粒拓撲無序模型:結構是均勻連續(xù)的,不存在微晶與晶界4、有機玻璃的結構
有機玻璃是一種透明塑料,它由甲基丙烯酸甲酯(MMA)本體聚合而成,有機玻璃工業(yè)也稱聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)1901年由德國羅姆合成,1927年由羅姆和哈斯在德國小批量生產軟而透明的膠狀物,1930年由希爾制成聚甲基丙烯酸甲酯透明板應用:飛機的窗玻璃、展示柜、隔音板等1.1.2玻璃結構的研究方法1.2玻璃的性質
根據玻璃不同性質間的共同特點,可將玻璃的性質分為三類。第一類是與玻璃中離子遷移有關的性質。第二類性質主要與玻璃的網絡骨架及網絡,與網絡外陽離子的相互作用有關。第三類性質包括玻璃的光吸收、顏色等。這些性質與玻璃中離子的電子躍遷及原子或原子團的振動有關。1.2.1玻璃的光學性質
玻璃的主要光學指數包括折射率、色散。玻璃的主要光學性質包括玻璃對光的反射、吸收、透過。
一、折射率二、色散三、玻璃的反射、吸收、透過絕對折射率n0=c0/cc0真空中光速相對折射率n=c1/cc1空氣中光速光在玻璃中的折射示意圖
一、玻璃的折射率refractiveindex1.定義N=sini/sin圖在光波作用下玻璃中離子的電子云變形
光波為電磁波,對于玻璃是一外加交變電場,通過時會引起玻璃內部質點的極化變形,離子偶極矩改變所需能量來自光波,光波能量減小,傳播速度降低。n>1,即光在玻璃中的傳播速度降低。原因?2.影響因素①d越大,N越大②離子極化率越大,N越大(1)組成a.電價相同半徑大和小的N大。r小降低分子體積使密度增大;r大的極化率大。陽離子半徑與玻璃折射率的關系曲線r/?b.NF減小折射率半徑小,電價高,不易極化,且束縛Ob的電子云不被極化c.Onb
量越大N越高F-代O2-降低N(因F-的折射度2.4小于氧7.0)(2)溫度T(1)d減小——n減小(2)電子振動頻率減小,n增大。(3)入射光波長波長越長,折射率越小。3.色散定義:玻璃的n隨入射光波長不同而不同的現象?!し闯I?光波波長接近于材料吸收帶時折射率發(fā)生急劇變化,吸收帶長波側折率高而短波方向折射率低。·正常色散:折射率隨波長減小而增大,色散隨光波波長減
小而更迅速變化。二、色散1.定義:折射率隨波長變化而變化的現象。·反常色散:光波波長接近于材料吸收帶時折射率發(fā)生急劇變化,吸收帶長波側折率高而短波方向折射率低。2.正常色散:折射率隨波長減小而增大,色散隨光波波長減
小而更迅速變化。
色散的表示方法:在數值上是以折射率之差來表示的。如:平均色散nF-nC,部分色散nd-nD等。色散倒數又稱阿貝數,記為ν。ν=(nD-1)/(nF-nC)國際標準波長鈉光譜中的D線-波長589.3納米黃色氦光譜中的d線-波長587.36納米黃色氫光譜中的F線-波長486.4納米淺藍氫光譜中的C線-波長656.3納米紅色汞光譜中的g線-波長435.8納米淺藍氫光譜中的G線-波長434.1納米淺藍上述波長測得的折射率分別用nD、nd、nF、nC、ng、nG表示。3.色差色差:復色光通過光學系統(tǒng)時,由于各自的折射率不同因而成像在軸上的位置不同,從而呈現彩色光帶的現象。消除辦法:利用冕牌玻璃的凸透鏡和火石玻璃的凹透鏡組合消除色差。折射率低且色散大于55的玻璃稱為冕牌玻璃,把折射率高而色散小于50的玻璃稱為火石玻璃。
三、
玻璃的反射、吸收、透過當光束照射到玻璃上,一部分光被玻璃表面反射,一部分被玻璃所吸收,另一部分光透過玻璃。這三部分與入射光強度之比分別為反射系數R、吸收系數A、透過率T,且R+A+T=1。
1.光的反射反射率R用來表示玻璃對光的反射能力。它與玻璃的光滑程度、光的入射角、頻率及玻璃的折射率有關。
當入射角為90°時,綜上,n越大,R越大。反射會導致光損失,降低透率。依此原理,可制造反光膜、增透膜。
2.玻璃對光的吸收與透過玻璃對光的吸收與透過遵循蘭比爾定律,即dI/dl=-αI㏑(I/Io)=-αl㏑T=-αlT=e–αl
式中
T透光率
I進入玻璃的入射光的強度(已扣除反射部分)Io透過玻璃的光強度
e自然對數的底
α著色劑的吸收系數
l
玻璃的厚度
對于顏色玻璃,α與著色劑的種類與濃度有關。即
α=∑εc
其中ε、c分別為各著色劑的吸收系數與濃度。由于著色劑的存在,顏色玻璃表現出對可見光的選擇性吸收。1.2.2玻璃的機械性質它是指玻璃在受力過程中,從開始加載到斷裂為止,所能達承受的最大應力值。按照受力情況的不同,有抗壓強度、抗張強度、抗折強度、抗沖擊強度等。玻璃的抗壓強度一般要比抗張或抗折強度大一個數量級。一、玻璃的理論強度與實際強度二、影響玻璃強度的因素三、玻璃的硬度與脆性一、玻璃的理論強度與實際強度對于硅酸鹽玻璃的理論強度約為1.3×1010N/m2(13GPa)。實驗測得的玻璃強度要比上述數值低2~3個數量級。一般玻璃的實際強度為50~200MPa。
二.影響玻璃強度的因素(1)表面狀態(tài)微裂紋使玻璃的抗張、抗折強度比抗壓強度低1/10~1/15。(2)玻璃組成鍵強大,結構緊密則強度高??商岣邚姸鹊挠蠧aO、BaO、B2O3(<15%)、Al2O3、ZnO等。(4)活性介質(極性物質如酸、堿)作用:①滲入裂紋使裂紋擴展②起化學反應使結構破壞。水可大大降低σf。干空氣、非極性物質、憎水性有機硅對σf影響小。(3)玻璃中的缺陷宏觀缺陷(氣泡、結石、結瘤)微觀缺陷(分相、析晶、點缺陷等)界面處有應力。(5)殘余應力非均勻分布的應力使強度大大降低。
T
,分子熱運動加劇以抗衡分子間引力,σf↓。
200C后可能由塑性變形使σf。200CTσf(6)溫度(7)疲勞現象解釋:裂紋尖端在集中的應力作用下加快了與水分的作用,而水分溶解了一部分玻璃,從而延長裂紋,達到臨界長度就發(fā)生斷裂。定義:玻璃長時間在交變載荷的作用下,在遠低于其極限應力的情況下發(fā)生突然斷裂的現象。
加荷速度越大,時間越長,強度越小。①只有水分存在時才有疲勞現象。真空則無。②溫度較低時無(反應速度慢),溫度升高疲勞現象加劇。結論:玻璃增強(1)物理鋼化:使玻璃表面產生均勻分布的壓應力層。(2)化學鋼化:r大離子取代r小離子(3)貼層玻璃:在玻璃表面貼一層α低的物質(陶瓷釉)(4)火拋光:使玻璃表面?zhèn)邸⒘鸭y彌合。(5)覆蓋硅有機化合物放入氯硅烷(SiCl4)溶液中,通過水解在玻璃表面形成SiO2膜。使微裂紋彌合,形成壓應力層。三、玻璃的硬度和脆性(hardnessandbrittleness)
H=1.854P/l2l--對角線長(mm)P--載荷(Kgf/mm2)2.表示方法:顯微硬度莫氏硬度(5~7)研磨硬度刻劃硬度顯微硬度(壓痕法)正方錐以一定載荷壓在玻璃表面,得一壓痕,用顯微鏡測其對角線長度。硬度1.意義:玻璃抵抗其它物體侵入其內部的能力。*F離子使H提高。M離子使H降低。*同類玻璃,M離子場強越大H越高。*陽離子N越大H越高。*各組分對H的提高作用:
SiO2>B2O3>(MgOZnOBaO)>Al2O3>Fe2O3>K2O>Na2O>PbO3.組成對硬度的影響2.表示方法
(1)玻璃破壞時受到的沖擊強度表示。
(2)脆弱度:D=C/SC是耐壓強度∑Ph
V∑Ph為總功V為試樣體積S=脆性1.定義:當負荷超過玻璃的極限強度時立即破裂的現象。(3)脆裂負荷:壓痕發(fā)生破裂時的負荷值.3.影響因素*R+、R2+使脆性增大,且隨其半徑增大而上升。*B3+處于三角體時脆性較小。*試樣越厚抗沖擊強度越小。*淬火試樣強度比退火樣大5~7倍。1.定義:物質單位體積的質量d=m/V
是表征玻璃結構的一個標志,
生產上用于日??刂撇AС煞?。1.2.3玻璃的密度density2.影響因素密度取決于原子質量、堆積密度及配位數等。(1)組成(2)溫度(3)熱歷史(4)壓力(1)組成*
單組分玻璃密度最小.*r較小的M離子填充網絡,使d增大。而r大的(K+、Ba2+)使d減小。*
配位數B3+為[BO4],中間體氧化物為[IO6]
時密度增大。(硼反常,鋁反常)(2)溫度
T(室溫~1300C)
d(6~12%)(3)熱歷史*淬火玻璃比退火玻璃密度小。*玻璃析晶后密度增大(析晶是有序化過程)(4)壓力*加壓方法不同的加壓方法對密度的變化不同。*組成不同隨壓力變化不同。含M較多的玻璃變化較小,因其結構空隙已被填充。1.2.4玻璃的熱學性質玻璃的主要熱學性質:熱膨脹系數、熱穩(wěn)定性。玻璃的熱膨脹系數有線膨脹系數α和體膨脹系數β之分,β≈3α。玻璃的熱膨脹系數(α)與玻璃的退火、玻璃封接、玻璃的熱穩(wěn)定性密切相關。根據玻璃的熱膨脹系數大小可將玻璃劃分為:硬質玻璃(α<60×10-7/K)和軟質玻璃(α>60×10-7/K)。一、玻璃的熱膨脹系數(coefficientofthermalexpense)1.熱膨脹現象常溫質點在平衡位置附近作簡諧振動(熱運動)高溫質點振動幅度增大,質點間距也變大,于是出現熱膨脹現象。玻璃的熱膨脹系數波動范圍較大5.810-7~15010-7/C一般鈉鈣硅玻璃為80~10010-7/C2.熱膨脹系數通常指線膨脹系數,且常用平均值。=l/l01/TT=t2-t1
即t1~t2的平均值由l--t圖上某一點的切線斜率可得該點體積膨脹系數=V/V1/t3單位:1/C玻璃常用10-71/C3.組成對的影響反映了網絡的緊密程度(完整性和鍵力強弱)*起斷網作用的組分使增大(R+)*起積聚、補網作用的組分使減小。(M4、Al3+)*陽離子與氧的結合力(f=2Z/a2)f大,小。增大的能力Li+<Na+<K+<Cs+4.溫度和的關系(1)不同T的不同。對要指明溫度段。例:Na2O15%CaO10%SiO275%溫度C20~10020~20020~30020~40010-71/C899193.596(2)一般T增大則增大,Tg點以下~t曲線基本由數段線段組成。(3)Tg點以上隨溫度急劇增大,到Tf時可增三倍。5.熱歷史與的關系不同熱歷史的玻璃有不同的??炖涞妮^大(低溫)。6.分相和晶化對的影響晶化后一般減小。主要由主晶相種類、結晶學特點、晶體排列等決定。分相玻璃的取決于連通相的。二、玻璃的熱穩(wěn)定性thermalstability1.定義:玻璃受劇烈溫度變化而不破壞的性能。常用試樣在保持不破壞條件下的最大溫差表示。2.影響因素*
α對熱穩(wěn)定性有決定性影響(aΔt=1150×10-6)*制品厚度(越厚越不穩(wěn)定)*玻璃受急熱比受急冷強得多。*熱處理:退火能使玻璃的熱穩(wěn)定性提高1.5~2倍。1.2.5玻璃的電學性質一、玻璃的導電性常溫絕緣體,T>Tg導電性提高很快,熔融良導體。
(2)電阻率ρ(阻礙電流的能力)ρ=1/X電阻R=1/Kρ的單位:歐姆·米體積電阻表面電阻1.描述導電性的參數體積電導表面電導(1)電導K(通過電流的能力)
K=X·S/LX為電導率二、影響電導率的因素a.遷移性好,對電導率影響最大。
Na+>Li+>K+如:石英玻璃加0.04ppm的Na+時由1017降為1013歐姆/厘米1.組成(1)R2Ob.混合堿效應K2O:Na2O=4:1電阻最大①T效應減弱②加入第三種堿,效應減弱。③Fe2O3的影響2%~6%影響小
6%~12%使效應減弱(wt%)12%~16%效應消失圖
Fe2O3含量對含堿硅酸鹽玻璃中“混合堿效應”的影響
1—Fe2O30%;2—Fe2O34%;3—Fe2O38%;4—Fe2O316%(2)RO(3)R2O3a.無堿玻璃中參與導電b.普通玻璃中使電阻增大(壓制效應)
Ba2+>Pb2+>Sr2+>Ca2+>Zn2+>Mg2+>Be2+a.B2O3對電阻影響
[BO3]→[BO4],電阻率↗
[BO4]→[BO3],電阻率↘圖
Al2O3含量對R2O—SiO2系統(tǒng)玻璃電阻率的影響b.Al2O3反常量少[AlO4]→電阻↗;比值≈0.2時最大;隨后電阻↘;比值為1時,電阻率最小。量大[AlO6],電阻↗。高場強,高配位的離子,使電阻率↗2.溫度的影響(1)低溫
lg=A+B/TA,B---與玻璃成分有關的常數,取決于遷移離子數目和活化能一般A=1.5~(-4.5),B=3000~6000(2)高溫log=a+bT+cT2b常為負值且絕對值遠大于cT升高,參與導電的離子數目、種類增多且振動頻率加快,遷移速度加快。TK-1003.熱處理的影響(3)玻璃應力應力使減小。(1)離子導電玻璃快冷<慢冷電子導電玻璃快冷>慢冷(2)分相連通相組成有關。三、玻璃的表面電導1.意義:表面電導是將一邊長為1cm的正方形面積,在其邊測得的值。單位:歐姆-12.影響因素(1)溫度<100C
表面導電比體積電導大得多
>100C兩種導電基本一致。(2)濕度大氣對玻璃侵蝕越強,表面電阻率越小。(3)組成a.R2O含量增多s減小。K2O作用明顯b.CaO、MgO、BaO、PbO、Al2O3等取代Na2O-SiO2中的SiO2
,使s增大。c.B2O3Fe2O3代Na2O-SiO2中的SiO2(<20%)使s增大。定義:玻璃抵抗水、酸、堿等化學試劑的能力。一、水對玻璃的侵蝕1.侵蝕過程1.2.6玻璃的化學穩(wěn)定性③中和反應
Si(OH)4+NaOH[Si(OH)3O]-Na+(3)-Si-O-Na+H+OH-
-Si-OH+NaOH(1)①離子交換反應
②硅羥團水化-Si-OH+1.5H2OSi(OH)4(2)總反應速度由①控制。
Si(OH)4吸附水而成Si(OH)4··nH2O(硅酸凝膠)。保護膜,使侵蝕最后停止。距離/μm離子濃度/(實測值/平均值)*水分子可直接進入玻璃*水分子直接破壞網絡
Si-O-Si+H2O2(Si-OH)二、酸對玻璃的侵蝕酸(除HF酸)是通過水來侵蝕玻璃的。稀酸的侵蝕性>濃酸∴高堿玻璃耐酸性<耐水性高硅玻璃耐酸性>耐水性酸對玻璃的作用:☆[H+]酸>[H+]水,使(1)有較快的速度,玻璃失重↗☆酸中溶液PH值↘,使Si(OH)4濃度增大,玻璃失重↘
三、堿對玻璃的侵蝕1.侵蝕過程≡Si—O—Si≡+OH―→≡Si—O―+HO—Si≡(1)而且又由于在堿液中存在如下反應:
Si(OH)4+NaOH→[Si(OH)3O]―Na++H2O(2)侵蝕的三個階段:①陽離子吸附②(陽離子)吸附OH-③生成硅酸離子或硅酸鹽。圖6-2Na2O—CaO—SiO2玻璃(Na2O15.5,CaO12.5,SiO270.0mass%)在70℃,PH為11.50的堿溶液中的侵蝕侵蝕深度/nm侵蝕時間/h
2.影響因素(1)與侵蝕時間呈直線關系。(2)堿中陽離子吸附能力。能力大侵蝕強。(3)堿性強弱。堿性強,OH-濃度大(4)硅酸鹽溶解度易溶的侵蝕強。(5)R-O鍵力大,耐堿性好。四、大氣對玻璃的侵蝕實際是水氣、CO2、SO2等作用的總和。水氣比水的侵蝕性強。五、影響化穩(wěn)性的因素在水中的溶出度(毫克/米2)30020010004812K2O%141062Na2O%*
混合堿效應:含兩種堿的穩(wěn)定性好。在鉛玻璃中更明顯。
*
Li2O少量取代Na2O化穩(wěn)性,量大化穩(wěn)性
(量大時積聚作用強,促進分相)1.組成(1)[SiO4]量越多,化穩(wěn)越好。(2)R2O使化穩(wěn)減弱。(3)RO壓制效應使化穩(wěn)性提高。(4)R2O3硼反常[BO3]時化穩(wěn)性差,[BO4]時化穩(wěn)性好圖6-516Na2O·xB2O3·(84-x)SiO2玻璃在水中的溶解度(2h)水中溶出度S/%B2O3/%
Al2O3
少量
提高化穩(wěn),四面體補網大量
減弱化穩(wěn),四面體體積較大(5)ZrO2對耐酸、水、堿性都有提高
Al2O3
、ZnO、CaO亦有作用
BaO不好(6)在xNa2O-yCaO-zSiO2中當z=3(x2/y+y)時化穩(wěn)性最好以高價的氧化物取代Na2O時化穩(wěn)性能提高。2.侵蝕介質種類、濃度、陽離子吸附力等。3.熱處理一般退火玻璃化穩(wěn)性較好(結構緊密)*硼硅酸鹽退火時會分相,可能降低化穩(wěn)性。與分相形貌有關。一、粘度的物理意義粘度是用來衡量粘滯流動的,它表示了液體的內摩擦力。這種內摩擦力是液體結構的外在表現。定義:粘度指面積為S的兩平行液層以一定的速度梯度(dv/dx)移動時需克服的內摩擦阻力f。
f=S(dv/dx)
——粘度或粘度系數
玻璃的粘度1.2.7玻璃的黏度與表面張力
單位:國際單位:帕斯卡秒(PaS)常用單位:泊(P)1PaS=10P20C水=10-3
PaS20C玻璃=1018
PaS玻液=10PaS二、粘度和溫度的關系1.玻璃的-T曲線LgTAB用d/dT表示料性d/dT大即料性短(B)曲線較陡
d/dT小即料性長(A)曲線較平料性短的玻璃可有較高的成型機速。高溫熔體基本無聚合,低溫聚合趨于完畢,u都為常數。abcdLg1/Tbc中溫段冷卻時不斷發(fā)生聚合,u隨溫度變化較大(增大),故此段為非線性關系。2.粘度與溫度關系的量化1.組成(2)R2+高溫解聚(斷網)
,;低溫積聚,n
(3)高場強離子積聚作用很強,n
三、粘度和熔體結構的關系(1)R+斷網聚合度n熔體自由體積
2.溫度高溫自由體積較多較大,利于小四面體移動,較小。低溫積聚作用使網絡連接程度變大,1.氧硅比O/Si表現了網絡連接程度。O/Si大時Onb多,n低,較小。O/Si
小時Onb少,n高,較大。其它陰離子/硅對粘度影響顯著例如:OH–使降低。氟化物取代氧化物降低,因為2F–代一個O2–四、粘度與玻璃組成的關系R2O-SiO2中R+使粘度降低(1)O/Si高時負離子團呈孤島狀,網絡需R-O連接。鍵強大
大。Li>Na>K
(2)O/Si低時網絡較完整,R+主要起斷網作用,
Li+
對Ob的極化作用強,Li<Na<K2.化學鍵的強度其他條件相同時化學鍵越強粘度越大。3.陽離子極化力陽離子極化力大,減弱硅氧鍵的作用強,使降低。非惰性氣體型陽離子極化力>
惰性氣體型如Pb2+、Cd2+、Sn2+、Bi3+、Zn2+、Co2+等均可降低粘度。結構對稱性結構對稱則結構缺陷較少,粘度較大。例如:(1)石英>硼玻璃
(2)石英>磷玻璃
5.配位數·
氧化硼表現明顯。硼反常[BO4][BO3]·
電荷相同時N越大越大。如In2O3(N=6)>Al2O3(N=4)ZrO2(N=8)>TiO2(N=6)>GeO2(N=4)08162432B2O3(%)15141312111016Na2OxB2O3(84-x)SiO2系統(tǒng)小結五、粘度與熱歷史的關系快冷得到的玻璃粘度較小。(1)SiO2、Al2O3、ZrO2等增加粘度。(2)堿金屬氧化物降粘度。(3)PbO、CdO、Bi2O3
、SnO等降低粘度。(4)堿土金屬氧化物降高溫粘度,升低溫粘度。(使料性變短)增加粘度的順序Mg2+>Ca2+>Sr2+>Ba2+六、粘度特征點(PaS)對應溫度10熔化溫度(玻璃可以一般速度熔化)102~103
自動供料溫度103~106.6
操作范圍3×106~1.5×107軟化溫度(成型下限)108~1010膨脹軟化點Tf1012退火上限1012.4轉變點Tg1013.5應變點(退火下限)1.熔化石英砂的熔化包括表面溶解和擴散,粘度小利于擴散。八、粘度的工藝意義2.澄清氣泡上升速度與粘度成反比。3.均化實際是質點的擴散,粘度小有利。4.成形料性短的玻璃可較快成形。5.退火在
=1011.5~1013帕秒內通過粘滯流動消除應力,溫度較低(>1013帕秒)時有部分應力通過彈性松弛消除。
玻璃的表面張力和表面性質surfacetension&surfaceproperty一、物理意義1.定義:作用在單位長度液體表面使之收縮的力。或玻璃與另一相接觸的相界面上,在恒溫、恒容下增加一個單位表面所作的功。單位:N/m或
J/m22.產生原因表面質點受力不均衡。體現了質點間吸引力或鍵力的強弱。1000C以上玻璃熔體=220~380×10-3N/m20C水=78×10-3N/m1.R2O由圖可知,Na2O對無明顯影響,Li2O使增大,K2O使減小。R2Omol%N/m103320280240200Li2ONa2OK2O(R2O-SiO21300C)場強小對表面張力的貢獻小。即Li>Na>K二、玻璃組成對表面張力的影響2.RO因場強較大,故CaO、MgO、ZnO等使增大。PbO有吸附作用,可降低。3.R2O3Al2O3使增大,B2O3使減小。
B2O3降,可能因為表面多為[BO3]而內部為[BO4]能顯著降低的稱為表面活性物質,如K2O、PbO、B2O34.陰離子(1)-OH不影響(2)F-
降低800C時引入1wt%,可使降710-3N/m。(3)SO42-
降低
三、溫度對的影響=0(1–bT)在溫變過程中不發(fā)生締合或解聚的液體在一定范圍內為直線關系。T一般d/dT<0(-0.0610-3~0.0610-3N/mc)T升高100C,約降低1%
*鉛硅酸鹽d/dT>0五、大氣對的影響水蒸氣分壓增大,減小(PH2O)1/21246N/m0.300.280.260.240.22550C鈉鈣硅玻璃四、氣氛對的影響
還原比氧化大20%左右。1.澄清Vr2大,氣泡長大難,澄清難。六、的工藝意義2.均化大時,力求成球,均化難。3.成形拉邊器自拋光4.熱加工燒口火拋光作業(yè):試述玻璃黏度的工藝意義。試述表面張力在玻璃生產中的應用。
水汽和水哪個對玻璃侵蝕更厲害?為什么?
為什么玻璃的理論強度比實際強度高?
為何玻璃受急熱要比急冷強的多?
影響玻璃折射率的因素有哪些?
增強玻璃強度的方法有哪些?
影響玻璃(體積)電導率的主要因素有哪些?1.3玻璃的用途一、平板玻璃二、安全玻璃三、節(jié)能型玻璃四、結構玻璃五、飾面玻璃一、平板玻璃平板玻璃是指未經其他加工的平板狀玻璃制品,也稱白片玻璃或凈片玻璃。按生產方法不同,可分為普通平板玻璃和浮法玻璃。平板玻璃按其用途可分為窗玻璃和裝飾玻璃。根據國家標準《普通平板玻璃》(GB4871—1995)和《浮法玻璃》(GB11614—89)的規(guī)定,玻璃按其厚度可分為以下幾種規(guī)格:引拉法生產的普通平板玻璃:2mm、3mm、4mm、5mm四類。浮法玻璃:3mm、4mm、5mm、6mm、8mm10mm、12mm七類。引拉法生產的玻璃其長寬比不得大于2.5,其中2、3mm厚玻璃尺寸不得小于400mm×300mm,4、5、6mm厚玻璃不得小于600mm×400mm。浮法玻璃尺寸一般不小于1000mm×1200mm,5、6mm最大可達3000mm×4000mm。安全玻璃是指與普通玻璃相比,具有力學強度高、抗沖擊能力強的玻璃。其主要品種有鋼化玻璃、夾絲玻璃、夾層玻璃和鈦化玻璃。安全玻璃被擊碎時,其碎片不會傷人,并兼具有防盜、防火的功能。(一)鋼化玻璃二、安全玻璃(二)夾絲玻璃夾絲玻璃也稱防碎玻璃或鋼絲玻璃。它是由壓延法生產的,即在玻璃熔融狀態(tài)下將經預熱處理的鋼絲或鋼絲網壓入玻璃中間,經退火、切割而成。夾絲玻璃表面可以是壓花的或磨光的,顏色可以制成無色透明或彩色的。夾絲玻璃的特點是安全性和防火性好。夾絲玻璃由于鋼絲網的骨架作用,不僅提高了玻璃的強度,而且當受到沖擊或溫度驟變而破壞時,碎片也不會飛散,避免了碎片對人的傷害。在出現火情時,當火焰延,夾絲玻璃受熱炸裂,由于金屬絲網的作用,玻璃仍能保持固定,隔絕火焰,故又稱為防火玻璃。(三)夾層玻璃夾層玻璃是在兩片或多片玻璃原片之間,用PVB(聚乙烯醇丁醛)樹脂膠片,經過加熱、加壓粘合而成的平面或曲面的復合玻璃制品。用于夾層玻璃的原片可以是普通平板玻璃、浮法玻璃、鋼化玻璃、彩色玻璃、吸熱玻璃或熱反射玻璃等。夾層玻璃的層數有2、3、5、7層,最多可達9層,對兩層的夾層玻璃,原片的厚度常用的有(mm):2+3、3+3、3+5等。夾層玻璃的透明性好,抗沖擊性能要比一般平板玻璃高好幾倍,用多層普通玻璃或鋼化玻璃復合起來,可制成防彈玻璃。由于PVB膠片的粘合作用,玻璃即使破碎時,碎片也不會飛揚傷人。通過采用不同的原片玻璃,夾層玻璃還可具有耐久、耐熱、耐濕等性能。夾層玻璃有著較高的安全性,一般用于在建筑上用作高層建筑門窗、天窗和商店、銀行、珠寶的櫥窗、隔斷等。(四)鈦化玻璃鈦化玻璃也稱永不碎鐵甲箔膜玻璃。是將鈦金箔膜緊貼在任意一種玻璃基材之上,使之結合成一體的新型玻璃。鈦化玻璃具有高抗碎能力,高防熱及防紫外線等功能。不同的基材玻璃與不同的鈦金箔膜,可組合成不同色澤、不同性能、不同規(guī)格的鈦化玻璃。鈦化玻璃常見的顏色有:無色透明、茶色、茶色反光、銅色反光等。三、節(jié)能型玻璃節(jié)能裝飾型玻璃通常具有令人賞心悅目的外觀色彩,而且還具有特殊的對光和熱的吸收、透射和反射能力,用建筑物的外墻窗玻璃幕墻,可以起到顯著的節(jié)能效果,現已被廣泛地應用于各種高級建筑物之上。建筑上常用的節(jié)能裝飾玻璃有吸熱玻璃、熱反射玻璃和中空玻璃等。(一)吸熱玻璃吸熱玻璃是能吸收大量紅外線輻射能、并保持較高可見光透過率的平板玻璃。生產吸熱玻璃的方法有兩種:一是在普通鈉鈣硅酸鹽玻璃的原料中加入一定量的有吸熱性能的著色劑;另一種是在平板玻璃表面噴鍍一層或多層金屬或金屬氧化物薄膜而制成。吸熱玻璃與普通平板玻璃相比具有如下特點:⒈吸收太陽輻射熱。⒉吸收太陽可見光,減弱太陽光的強度,起到反眩作用。⒊具有一定的透明度,并能吸收一定的紫外線。由于述特點,吸熱玻璃已廣泛用于建筑物的門窗、外墻以及用作車、船擋風玻璃等,起到隔熱、防眩、采光及裝飾等作用。(二)熱反射玻璃熱反射玻璃是有較高的熱反射能力而又保持良好透光性的平板玻璃,它是采用熱解法、真空蒸鍍法、陰極濺射法等,在玻璃表面涂以金、銀、銅、鋁、鉻、鎳和鐵等金屬或金屬氧化物薄膜,或采用電浮法等離子交換方法,以金屬離子置換玻璃表層原有離子而形成熱反射膜。熱反射玻璃也稱鏡面玻璃,有金色、茶色、灰色、紫色、褐色、青銅色和淺藍等各色。四、結構玻璃玻璃可用于建筑物的各主要部位,如門窗、內外墻、透光屋面、頂棚材料以及地坪等,是現代建筑的一種圍護結構材料,這種圍護材料不僅具有特定的功能作用,而且能使建筑物多姿多彩。結構玻璃主要品種有:玻璃幕墻、玻璃磚、異形玻璃、仿石玻璃等。(一)玻璃幕墻玻璃幕墻建筑是用一種薄而輕的建筑材料把建筑物的四周圍起來代替墻壁。作為幕墻的材料不承受建筑荷載,只起圍護作用,它懸掛或嵌入建筑物的金屬框架內,目前多用玻璃作幕墻。玻璃幕墻是以鋁合金型材為邊框,玻璃為外敷面,內襯以色熱材料的復合墻體,并用結構膠進行密封。玻璃幕墻所用的玻璃已由浮法玻璃、鋼化玻璃發(fā)展到用吸熱玻璃、熱反射玻璃、中空玻璃等,其中熱反射玻璃是玻璃幕墻采用的主要品種。(二)玻璃磚玻璃磚有空心和實心兩類,它們均具有透光而不透視的特點??招牟AТu又有單腔和雙腔兩種??招牟AТu具有較好的色熱、隔聲效果,雙腔玻璃磚的色熱性能更隹,它在建筑上的應用更廣泛。玻璃磚主要用作建筑物的透光墻體。五、飾面玻璃(一)彩色平板玻璃彩色平板玻璃有透明和不透明兩種。透明的彩色玻璃是在玻璃原料中加入一定量的金屬氧化物面制成。不透明彩色玻璃是經過退火處理的一種飾面玻璃,可以切割,但經過鋼化處理的不能再進行切割加工。彩色平板玻璃的顏色有茶色、海洋藍色、寶石藍色、翡翠綠等。彩色玻璃可以拼成各種圖案,并有耐腐蝕、抗沖刷、易清洗特點,主要用于建筑物的內外墻、門窗裝飾及對光線有特殊要求的部位。(二)釉面玻璃釉面玻璃是指在按一定尺寸切裁好的玻璃表面上涂敷一層彩色易熔的釉料,經過燒結、退火或鋼化等處理,使釉層與玻璃牢固結合,制成具有美麗的色彩或圖案的玻璃。它一般以平板玻璃為基材。特點是:圖案精美,不褪色,不掉色,易于清洗,可按用戶的要求或藝術設計圖案制作。釉面玻璃具有良好的化學穩(wěn)定性和裝飾性,廣泛用于室內飾面層,一般建筑物門廳和樓梯間的飾面層及建筑物外飾面層。(三)壓花玻璃壓花玻璃是將熔融的玻璃液在急冷中通過帶圖案花紋的輥軸滾壓而成的制品。可一面壓花,也可兩面壓花。壓花玻璃分普通壓花玻璃、真空冷膜壓花玻璃和彩色膜壓花玻璃等三種,一般規(guī)格為800mm×700mm×3mm。壓花玻璃具有透光不透視的特點,其表面有各種圖案花紋且表面凹凸不平,當光線通過時產生漫反射,因此從玻璃的一面看另一面時,物象模糊不清。壓花玻璃由于其表有各種花紋,具有一定的藝術效果。多用于辦公室、會議室、浴室以及公共場所分離室的門窗和隔斷等處。使用時應將花紋朝向室內。(四)玻璃錦磚玻璃錦磚又稱玻璃馬賽克,它含有未熔融的微小晶體(主要是石英)的乳濁狀半透明玻璃質材料,是一種小規(guī)格的飾玻璃制品。其一般尺寸為(mm):20×20、30×30、40×40,厚4~6mm,背面有槽紋,有利于與基面粘結。其成聯、粘結及施工與陶瓷錦磚基本相同。玻璃錦磚顏色絢麗,色澤眾多,且有透明、半透明和不透明三種。它的化學成分穩(wěn)定,熱穩(wěn)定性好,能天雨自洗,經久常新,是一種良好的外墻裝飾材料。(五)噴花玻璃噴花玻又稱為膠花玻璃,是在平板玻表面貼以圖案,抹以保護層,經噴砂處理形成透明與不透明相間的圖案面成。噴花玻璃給人以高雅、美觀的感覺,適用于室內門窗、隔斷和采光。噴花玻璃的厚度一般為6mm,最大加工尺寸為2200mm×1000mm。(六)乳花玻璃乳花玻璃是新近出現的裝飾玻璃,它的外觀與膠花玻璃相近。乳花玻璃是在平板玻璃的一面貼上圖案,抹以保護層,經化學處理蝕刻而成。它的花紋清新、美麗,富有裝飾性。乳花玻璃一般厚度為3~5mm,最大加工尺寸為2000mm×1500mm。其用途與噴花玻璃相同。(七)刻花玻璃刻花玻璃是由平板玻璃經涂漆、雕刻、圍蠟與酸蝕、研磨面成。圖案的立體感非常強,似浮雕一般,在室內燈光的照射下,更是熠熠生輝??袒úAе饕糜诟邫n場所的室內隔斷或屏風??袒úAб话闶前从脩粢蠖ㄖ萍庸ぃ畲笠?guī)格為2400mm×2000mm。(八)冰花玻璃冰花玻璃是一種利用平板玻璃經特殊處理形成具不自然冰花紋理的玻璃。冰花玻璃對通過的光線有漫射作用,如作門窗玻璃,猶如蒙上一層紗簾,看不清室內的景物,卻有著良好的透光性能,具有良好的裝飾效果。冰花玻璃可用無色平板玻璃制造,也可用茶色、藍色、綠色等彩色玻璃制造。其裝飾效果優(yōu)于壓花玻璃,給人以清新之感,是一種新型的室內裝飾玻璃。可用于賓館、灑樓等場所的門窗、隔斷、屏風和家庭裝飾。目前最大規(guī)格尺寸為2400mm×1800mm。(九)鏡面玻璃鏡面玻璃即鏡子,指玻璃表面通過化學(銀鏡反應)或物理(真空鋁)等方法形成反射率極強的鏡面反射玻璃制品。為提高裝飾效果,在鍍鏡之前可對原片玻進行彩繪、磨刻、噴砂、化學蝕刻等加工,形成具有各種花紋圖案或精美字畫的鏡面玻璃。常用的鏡面玻璃有明鏡、墨鏡(也稱黑鏡)、彩繪鏡和雕刻鏡等多種。在裝飾工程中常利用鏡子的反射和折射來增加空間感和距離感,或改變光照效果。(十)磨(噴)砂玻璃磨(噴)砂玻璃又稱為毛玻璃,是經研磨、噴砂加工,使表面成為均勻粗糙的平板玻璃。用硅砂、金剛砂或剛玉砂等作研磨材料,加水研磨制成的稱為磨砂玻璃;用壓縮空氣將細砂噴射到玻璃表面而成的,稱為噴砂玻璃。這類玻璃易產生漫射,只有透光性而不透視,作為門窗玻璃可使室內光線柔和,沒有刺目之感。一般用于浴室、辦公室等需要隱秘和不受干擾的房間;也可用于室內隔斷和作為燈箱透光片使用。磨砂玻璃還可用作黑板。(十一)鐳射玻璃鐳射玻璃是以玻璃為基材的新一代建筑裝飾材料,其特征在于經特種工藝處理,玻璃背面出現全息或其它光柵,在陽光、月光和燈光等光源的照射下,形成物理衍射分光而出現艷麗的七色光,且在同一感光點上會因光線入射角的不同而出現色彩變化,使被裝飾物顯得華貴。鐳射玻璃的顏色有銀白、藍、灰、紫、紅等多種。按其結構有單層和夾層之分。它適用于灑店、賓語、各種商業(yè)、文化、娛樂設施的裝飾國際平板玻璃和深加工玻璃工業(yè)新技術在平板玻璃原片制造技術上,目前國外還看不出有什么新的更好的方法能夠取代浮法成形工藝,但浮法技術仍將不斷完善和繼續(xù)提高。1
超薄技術在國外專利文獻中介紹了許多薄玻璃成形措施,根據玻璃減薄原理可以分為4類:①改變減小玻璃均衡厚度的參數。②對處于粘塑性狀態(tài)的玻璃帶施加外力(壓制)作用。③對玻璃帶施加縱向拉力。④對玻璃帶施加縱向一橫向拉力。2
在線鍍膜技術世界先進國家在浮法線上成功地進行了在線金屬化合物熱解鍍膜技術,化學汽相沉積鍍膜技術和電浮法鍍膜技術。并成功在線生產低輻射鍍膜技術。英國、法國、比利時等國能在線生產玻璃鏡。3
浮法玻璃退火窯輥道技術新進展在退火窯的熱端,不同的方法決定解決輥印所采用的兩條途徑明顯不同。一條是開發(fā)一種非常硬的應用于金屬輥的陶瓷表面涂層。它易于清潔并恢復到光滑的拋光表面,而且能應用于退火窯在線清理設備中。另一條是開發(fā)一種能阻止表面附著物形成的輥道包覆材料。目前所用的主要是熱慣性低的鋁硅酸鹽或鈣硅酸鹽纖維輥道包覆材料。但還要研究解決陶瓷纖維包覆材料內(目前無法避免)的“渣?!焙桶膊牧咸崆巴嘶瘑栴}。4
利用莫爾技術在線檢測浮法玻璃的點缺陷利用一種固定的但可以虛擬移動的光柵,并通過應用標準的CCD線掃描攝像頭,一個特殊的透鏡系統(tǒng)和創(chuàng)新的計算機軟件制成了在線莫爾檢測頭。其目標是測量玻璃的透射光學性能。莫爾干涉的計算給出了點缺陷周圍的屈光值,而且精度比任何其它方法高得多。污債不會對干涉條紋產生任何影響,可以保證更高的可靠性防止誤檢。5
玻璃爐窯的純氧氣燃燒技術
富氧燃燒、噴氧、富氧空氣補給、純氧燃燒助燃、全部純氧燃燒5種形式正成為標準的技術,在不斷完善發(fā)展下之。6
一窯兩線國際上的玻璃商為適應市場需求,節(jié)約能源,控制生產總量,防止積壓,設計建成了一窯兩線(兩個品種)的生產方式。7
模型基預測控制(MPc)在玻璃工業(yè)的應用模型基預測控制在玻璃工業(yè)中的典型性用途是對熔窯的碴頂、玻璃液和窯底部溫度、澄清部、供料通道、平板玻璃的生產控制。該系統(tǒng)可使臨界產品參數和過程
變量的偏差降低至理想水平;可使一個運行點以完全可預測和可再現方式,沿一曲線切換至另一個點;可在開發(fā)與維護成本,獲利件之間達到平衡。模型基預測控制技術正作為~種新技術出現在玻璃生產中。8
節(jié)能工藝嚴格控制熱交換。設備配置的你準化、玻璃帶的加寬,可以大大提高浮法工藝的生產能力和經濟效益。傳統(tǒng)工藝規(guī)定在錫槽的頭部和中部區(qū)域加熱,在尾部區(qū)域強烈冷卻。新的觀點則要求錫糧中的熱交換調節(jié)不僅要減小加熱功率,而且要減小冷卻強度,這樣可保持熱量平衡。為此而采用更為準確調節(jié)錫槽熱制度的新方法,9
環(huán)保技術玻璃生產企業(yè)積極開發(fā)和推廣應用新的玻璃熔窯廢氣治理技術。有:①靜電除塵技術:靜電除華器有板狀和管狀兩種。②降低硫氧化物排放量的技術:硫氧化物SOx主要指SO2和SO3,可與堿性吸收劑反應而生成硫酸鹽和亞硫酸鹽。一次治理措施:①氧助燃技術②分層燃燒技術③采用低的空氣過剩系數④選用低氧噴槍。二次治理措施①3R,包括廢氣流中碳氫化合物燃料的利用,這些相應的燃料沒有燃燒而是熱解形成基因,把廢氣中的NOx轉變成無害的氮和水.pilkingtonPLC開發(fā))技術②選擇性催化還原法③非催化選擇性還原法。10
避免鋼化玻璃和半鋼化玻璃自爆的快捷可靠的均熱試驗由硫化鎳雜質(NIS)引起的鋼化及半鋼化玻璃的自爆,近40年來一直是個經常發(fā)生的問題,均熱試驗(HST)是避免自爆的最有效方法,即把玻璃在260-290℃的溫度中保溫幾個小時,有結石雜質的鋼化玻璃引爆破碎了,沒有破碎的鋼化玻璃以后就不再會發(fā)生自爆。第二章玻璃制備基本工藝2.1玻璃原料及配合料制備2.2平板玻璃熔制過程2.3玻璃制造設備2.4儀器玻璃的熔制2.1玻璃原料及配合料制備2.1.1玻璃成分設計玻璃成分也稱玻璃的化學組成,通常是以組成玻璃的化合物或元素的質量比、摩爾比、原子比表示,一般采用質量比和摩爾比,實用玻璃以質量比最為常用,但對于特種玻璃如硫系玻璃,用原子比更為合適。在工業(yè)玻璃中,玻璃成分以質量比表示,使用方便,直接可進行料方計算。摩爾比使用中不如質量比簡便,但由于玻璃的許多性質與成分的摩爾比往往呈直線關系,而與質量比呈復雜的曲線關系,因此很多學者在研究成分與性質計算體系中常常采用摩爾比。玻璃成分設計的重要性(1)玻璃成分對玻璃材料或產品的功能、性質和成本均產生重大的影響,如特硬質儀器玻璃根據使用條件,要求玻璃線膨脹系數為(32~33)×107,此時必需設計低堿高硅的玻璃成分,以達到玻璃制品的性質和功能的要求。(2)玻璃成分不僅決定了玻璃制品的性質和功能,而且很大程度上還決定了成本。(3)玻璃成分與生產工藝也有密切關系,通常根據設計的成分來選擇生產工藝,但對于已確定的生產工藝,則需根據生產工藝來選擇相應的玻璃成分。玻璃成分設計不合適,會使熔制、成形困難,退火不良,嚴重時無法進行生產。一般情況下根據設計的玻璃成分來制定生產工藝,但對于生產工藝已確定的工廠,則根據生產工藝來選擇與其相匹配的玻璃成分。一、玻璃成分設計原則玻璃成分的設計是根據材料產品的功能(用途)、性質和成本來進行的。將環(huán)境指標結合產品功能、質量和成本作為設計成分的主導思想,設計人員在構思和具體設計階段,必須將降低能耗、資源重復利用以及保護環(huán)境方面貫徹始終。(1)玻璃成分必須在玻璃形成區(qū)內,形成玻璃而不析晶。玻璃形成元素、玻璃形成的化合物、玻璃調整物歸納
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