《玻璃工艺学》笔记DOCWord文档下载推荐.docx

1、无规则网络学说说明了玻璃结构的连续性，统计均匀性与无序性，可以解释玻璃的各向同性，内部性质均匀性和玻璃性质变化的连续性。玻璃是几对矛盾的统一体。二.硅酸盐玻璃结构键距 晶体 SiO 1.61A 玻璃体 SiO 1.62A 结构疏松键角 晶体 SiO 144 玻璃体 SiO 120-180远程无序,近程有序Si的配位数为4，与4个O形成4个键。O/Si=2 所有氧均为桥氧,SiO4中所有顶角共有,网络较完整,具有机械强度高,透紫外性能好,热膨胀系数低,化稳好.石英玻璃特性：高软化、高粘度、膨胀系数小、机械强度高、化稳性好、透紫外、红外线好结构开放 高压透气 d=2.12.2 g/cm3R+，R

2、2+对石英玻璃结构的影响 :降低玻璃粘度, 玻璃的熔制温度.但热膨胀系数上升,机械强度,透紫外性能,化稳下降。R 2+对二元R2OSiO2系统玻璃结构的影响:降低玻璃的熔制温度,提高化稳性.三.硼酸盐玻璃结构键距 晶体 BO 1.36A 密度 2.56玻璃体 BO 1.38A 密度 1.24键强 BO 119KCal/mol SiO 106KCal/molB的配位数是3B2O3玻璃结构模型（1） BO3或硼氧环构成层状结构，层间以范德华力或 键相连（2）键角可有较大改变（3）结构随温度升高向链状变化性质：软化点低（450度），化稳性差，热膨胀系数高，因而没有实用价值。【问题】硼玻璃键强大于石英

3、玻璃,但其性能较石英玻璃弱?BO3三角体的三个顶角共有.硼玻璃结构可以看作BO3三角体无序连接而组成向两度空间发展的网络,属于层状结构，尽管B-O键强Si-O键强,但因为B2O3结构中除了同一层内存在较强的B-O键外,层与层之间由较弱的范德华力连在一起的,故性能较差.硼反常现象: 在硼玻璃中加入碱金属或碱土金属氧化物后,提供的自由氧使结构中的BO3三角体转变为BO4四面体,使硼玻璃从原来的两度空间的层状结构部分转变为三度空间的架状结构,加强了网络完整性,使玻璃的各项性能有所改善.这种现象叫硼反常现象.【问题】请解释在钠硼玻璃中热膨胀系数随Na2O的加入而出现极小值的原因？在钠硼玻璃中加入碱金属

4、氧化物后,其提供的自由氧使结构中的BO3三角体转变为BO4四面体,使硼玻璃从原来的两度空间的层状结构部分转变为三度空间的架状结构,加强了网络完整性,使玻璃的热膨胀系数降低.但随着碱金属氧化物的过量加入，过量的阳离子由于对网络中的桥氧的外极化增强而破坏了这种网络结构使BO4部分转变为BO3，而使热膨胀系数增加，从而出现极小值。 硼-铝反常现象：钠硼铝硅玻璃中，当玻璃中不存在B2O3时，SiO2能使折射率、密度上升；当玻璃中存在B2O3时，用Al2O3代替SiO2，随着B2O3含量的不同出现不同的趋势。四.磷酸盐玻璃结构1 基本结构单位PO4P是5价离子,故PO4中有一个键是双键,无法与其它四面体

5、产生键合,最多只与三个四面体连接,层状结构，层间为范德华力，导致磷酸盐玻璃的软化温度及化稳性较低、粘度小、吸湿性强无实用价值。2 引入一定量的Al2O3或B2O3,将形成Al（P）O4或B（P）O4组团,使P2O5玻璃中的层状或链状结构转变为架状结构,导致性能改善。3 磷酸盐玻璃常用于制造光学玻璃，透紫外线玻璃，吸热玻璃和耐酸玻璃等。极易析晶、化稳性差、易挥发，成本高。【玻璃结构中阳离子的分类】根据单键能的大小,将氧化物分成三类:1）网络形成体:F-O键是离子键与共价键的混合键；单键强度336kJ；配位多面体FO4或FO3以顶角相连。B2O3,SiO2,GeO2,P2O5,As2O32）网络外

6、体:M-O键为离子键；单键强度Na2O-SiO2 LiO2-SiO2 O/Si 较高时（高碱）LiO2-SiO2 Na2O-SiO2 K2O-SiO22.表面张力：指玻璃与另一相接触的相分界面上在恒温,恒容下增加一个单位表面时所做的功.单位是N/m或J/m2.硅酸盐熔体的表面张力为（220-380）10-2 N/m,比水的大3-4倍.随温度的升高而下降Al2O3,CaO,MgO增加表面张力B2O3,P2O5,K2O,PbO 加入量较大时降低表面张力。Cr2O、V2O、Mo2O、WO3较少时降低表面张力Na2SiF6,Na3AlF6,Na2SO4,NaCl显著降低玻璃的表面张力，有助于玻璃的澄清

7、与均化意义:熔制过程中决定了玻璃熔体中气泡的长大与排除;浮法玻璃生产基于玻璃液和熔融锡液表面张力相互作用和重力作用;制品的圆口、火抛光等借助表面张力的作用。二.固体玻璃的性质1. 密度单位体积的质量影响因素：（1）成分 在硅酸盐,硼酸盐,磷酸盐玻璃中引入R2O或RO时,Li+,Mg2+等半径小的阳离子填充空隙,使结构紧密度增加;而K+,Ba2+等半径大的使结构网络扩张,使结构紧密度下降.（2）配位数：VBO4VSiO4B2O3MgO,ZnO,BaOAl2O3Fe2O3K2O,Na2O,PbOC）脆性：当负荷超过玻璃的极限强度时立即破裂的特性。化学组成：R2O,RO使脆性增大,随离子半径的增大而

8、增大；处于 BO4脆性大；引入半径较小的Li2O,MgO,B2O3，BeO使脆性减小，硬度增大;玻璃的厚度和热历史：越厚抗冲击强度越小；淬火是退火的5-7倍6.玻璃的光学性质折射率光通过玻璃时，光波引起玻璃内部质点的极化变形，光波损失部分能量，使光速降低.（1）组成1）离子的极化率、玻璃的密度越大，折射率越大。2）电价相同：半径大和小的 N大。 r小降低分子体积使密度增大；r大的极化率大3）网络形成体：减小折射率4）Na2O,MgO,Al2O3具有较低的折射率；（2）温度 T越高Tf，密度较小，V增大，n下降； T90%;0.1 5%.矿物组成：无害矿物（长石、高岭石、白云石、方解石）有害矿物

9、（赤铁矿、磁铁矿、钛铁矿）（2）砂岩：石英颗粒和粘性物质高压下胶结而成的沉积岩 （ SiO2 95-99%），淡黄色或淡红色。（3）脉石英：火成岩，纯白，半透明，呈油脂光泽，断口呈贝壳状， SiO2 99%，日用细瓷。2.引入Al2O3的原料（1-7%）（1）长石架状结构的碱,碱土金属的铝硅酸盐.钾长石（K.A.6S 淡红色）, 钠长石（N.A.6S白色）,钙长石（C.A.2S）等，解理面明显, 能引入碱从而减少纯碱用量且易熔化.质量要求：16%；Fe2O312%.粒度要求：0.1mm,22%;0.1-0.3mm,76%;0.3-1mm3%;1-1.5mm,30%, Fe2O30.4%0.1-0.5mm,90-95%3.引入 Na2O的原料使O/Si增加而降低粘度,是良好的助熔剂,但使热膨胀系数增加,化稳性下降,强度降低.故加入量98%，NaCl0.1mm,85%，NaCl98%、 NaCl1%、Fe2O396%,Na2O0.2%,KCl+K2SO43.5%,水不溶物0.3%, H2O98%、KCl50%,Fe2O30.15%）易用大颗粒（不易飞扬;纯碱优先与石英砂反应,生成初液相;大颗粒易于初液相通过，均匀包裹石英砂；颗粒较小优先与初生液相反应生成高粘度的硅酸盐复盐，阻碍初生液相进一步侵蚀石英砂；大颗粒的石灰石、方解石不