玻璃耐水化學(xué)穩(wěn)定性的測(cè)定

實(shí)驗(yàn)四

玻璃耐水化學(xué)穩(wěn)定性的測(cè)定（滴定法）概述玻璃抵抗水、酸、堿、鹽、大氣等介質(zhì)侵蝕的能力稱為玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性。玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性是玻璃的一個(gè)重要性質(zhì)，也是衡量玻璃制品的一個(gè)重要指標(biāo)。當(dāng)玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性差時(shí)，平板玻璃在倉庫儲(chǔ)存或運(yùn)輸?shù)倪^程中就會(huì)受潮而粘片，光學(xué)儀器玻璃會(huì)因發(fā)霉生斑而影響透光性和成像質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)甚至報(bào)廢，特別是醫(yī)用的包裝瓶，如藥瓶、鹽水瓶等，會(huì)因玻璃溶解而影響瓶中藥液的質(zhì)量，甚至危及生命。因此，在這些產(chǎn)品的生產(chǎn)中必須嚴(yán)格測(cè)定其化學(xué)穩(wěn)定性，對(duì)于化學(xué)穩(wěn)定性不合格的產(chǎn)品應(yīng)禁止出廠。

測(cè)定玻璃化學(xué)穩(wěn)定性的方法很多，如重量法、滴定法、比色法等，目前工業(yè)上最常用的粉末法和表面法。粉末法是在規(guī)定的粒度范圍和條件下，測(cè)定玻璃粉末的侵蝕量，表面法是在規(guī)定的測(cè)試條件下測(cè)定玻璃制品單位表面的侵蝕程度。本實(shí)驗(yàn)根據(jù)國際委員會(huì)推薦方法，采用德國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DIN12111測(cè)定玻璃的耐水性一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、要求通過玻璃抗水化學(xué)穩(wěn)定性的測(cè)定，了解水對(duì)玻璃的侵蝕過程，并掌握其測(cè)試方法。二、方法原理

本方法根據(jù)酸堿中和原理，采用強(qiáng)化試驗(yàn)，模擬自然條件下的侵蝕過程，用粉末法進(jìn)行玻璃耐水性的測(cè)定。當(dāng)侵蝕介質(zhì)作用于玻璃時(shí)，玻璃就會(huì)受到侵蝕，其受侵蝕的程度取決于玻璃的組成和結(jié)構(gòu)。一般工業(yè)玻璃的組成為Na2O—CaO—SiO2系統(tǒng)，水對(duì)它的侵蝕過程可用下面三個(gè)反應(yīng)式來描述。

—Si—O—Na++H+OH-交換—Si—OH+NaOH

OH—Si—OH+3/2H+OH-水化

HO—Si—OH

OHSi(OH)4+NaOH中和[Si(OH)3O]-Na++H2O

這三個(gè)反應(yīng)互為因果，循環(huán)進(jìn)行，而總的速度取決于離子交換反應(yīng)式。侵蝕的結(jié)果是改變了溶液的酸堿度。

此外，H2O分子也能對(duì)硅氧骨架直接反應(yīng)，而導(dǎo)致玻璃網(wǎng)絡(luò)骨架的破壞。由于大多數(shù)玻璃都具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性，這就使得完全按實(shí)際條件來測(cè)定玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性變得很困難。因此，采用強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)條件的方法，如增加試祥表面積、提高實(shí)驗(yàn)溫度、加大侵蝕介質(zhì)的濃度等縮短測(cè)試時(shí)間。三、測(cè)試儀器及設(shè)備

1．水浴鍋1臺(tái)2．酸式微量滴定管1支

3．帶蓋聚四氟四烯燒杯6個(gè)4．烘箱(公用)。

5．鋼制研缽。6．篩子(孔尺寸0.42mm及0.25mm)7．分析天平(公用)

8．水銀溫度計(jì)(100℃)1支

9．鑷子1把10．無水酒精

11．中性蒸餾水12．0.01N標(biāo)準(zhǔn)鹽酸

13．甲基紅指示劑(0.1％)14．磁鐵1塊

15.量筒50m1

16．×5或×10放大鏡四、測(cè)試步驟1．試樣制備稱取50g待測(cè)試樣、用蒸餾水充分洗凈，干燥后。分成5份。每次取一份試樣(約10g)在鋼制研缽(如圖示)中破碎，用篩孔尺寸為0.42mm及0.25mm標(biāo)準(zhǔn)篩過篩，在0.42mm篩上面的玻璃試樣重新破碎，過篩，直到全部通過0.42mm篩。如此操作數(shù)次、每次破碎及過篩時(shí)間都要一致，直至留在0.25mm篩上的玻璃粉末約15g左右，移去0.42mm篩后再激烈篩分5min，以便除去過細(xì)的細(xì)粉末。

將0.42~0.25mm的玻璃粉末鋪在光滑的白紙上，用磁鐵吸去研缽上落下的鐵屑。將玻璃粉末倒在傾斜光滑的木板上(其大小約為70×50cm)，用手輕敲木板的上部邊緣，圓粒即滾下。而扁粒停留在木板上棄去。將滾落下來的玻璃顆粒撒在黑紙上，（借助放大鏡)用鑷子選取大小相近的圓形顆粒，尖角的、較小的以及針狀的顆粒棄去。選好的顆粒用無水酒精洗掉粉塵，在110~120℃的溫度下烘干，裝在磨口玻璃瓶中，存在干燥器內(nèi)備用。2．操作方法：用分析天平稱取試樣2.0000g三份，分別放入三個(gè)塑料燒杯中，用量筒分別加入50ml蒸餾水，輕敲燒杯，使玻璃粉末均勻地鋪在瓶底上，蓋好蓋，將燒杯平穩(wěn)地浸入沸水浴中，浸入深度以過液面為限。在水浴恢復(fù)沸騰后，保持60min，然后將燒杯浸入冷水中，迅速冷卻至室溫，在此過程中，要確保燒杯蓋上揮發(fā)冷凝水全部流入燒杯，并很好地?fù)u勻。用移液管吸取25ml溶液，置入100ml錐形瓶內(nèi)，加入兩滴甲基紅溶液，用0.01N鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至微紅色。記錄消耗鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的毫升數(shù)。五、測(cè)試結(jié)果表示

以溶液中析出的Na2O含量的多少換算成每g玻璃析出Na2O的量，并確定玻璃的耐水等級(jí)。

Na2O含量按下式計(jì)算：

Na2Omg／g玻璃＝0.01N×(V—V1)×30.99

＝(V—V1)×0.3099

式中V——滴定25ml試液所需0.01N標(biāo)準(zhǔn)鹽酸的用量

(ml)；

V1——滴定25ml空白試液所需0.01N標(biāo)準(zhǔn)鹽酸的用量(m1)；

30.99------1毫克當(dāng)量所含Na2O毫克數(shù)。

將三份試樣的結(jié)果取平均值，按下表確定玻璃水解等級(jí)。玻璃水解等級(jí)水解等級(jí)消耗0.01NHCl(ml)/g玻璃析出Na2Omg/g玻璃10~0.100~0.03120.10以上~0.200.031以上~0.06230.20以上~0.850.062以上~0.26440.85以上~2.000.264以上~0.6252.00以上~3.500.62以上~1.08

一般不考慮玻璃密度對(duì)有效表面積的影響，如果玻璃密度小于2.30g/cm3或大于2.7g/cm3，為了保持一定的樣品表面積，則需要對(duì)樣品稱量進(jìn)行修正。

測(cè)試所用去離子水不得含重金屬離子，電導(dǎo)率須在1