玻璃的性能[共66頁(yè)]

1、12. 2. 3 玻璃的性能玻璃的性能 根據(jù)玻璃不同性質(zhì)間的共同特點(diǎn)，可將玻璃的性質(zhì)分為三類(lèi)。根據(jù)玻璃不同性質(zhì)間的共同特點(diǎn)，可將玻璃的性質(zhì)分為三類(lèi)。 第一類(lèi)是與玻璃中離子遷移有關(guān)的性質(zhì)。第一類(lèi)是與玻璃中離子遷移有關(guān)的性質(zhì)。 第二類(lèi)性質(zhì)主要與玻璃的網(wǎng)絡(luò)骨架及網(wǎng)絡(luò)第二類(lèi)性質(zhì)主要與玻璃的網(wǎng)絡(luò)骨架及網(wǎng)絡(luò) 與網(wǎng)絡(luò)外陽(yáng)離子的相互作用有關(guān)。與網(wǎng)絡(luò)外陽(yáng)離子的相互作用有關(guān)。 第三類(lèi)性質(zhì)包括玻璃的光吸收、顏色等第三類(lèi)性質(zhì)包括玻璃的光吸收、顏色等2 第一類(lèi)是與玻璃中離子遷移有關(guān)的性質(zhì)，如：第一類(lèi)是與玻璃中離子遷移有關(guān)的性質(zhì)，如：粘度、電阻率、化學(xué)穩(wěn)定性等。粘度、電阻率、化學(xué)穩(wěn)定性等。 特點(diǎn)是：這些性質(zhì)取決于離子遷移

2、過(guò)程中需特點(diǎn)是：這些性質(zhì)取決于離子遷移過(guò)程中需克服的能量勢(shì)壘和離子遷移能力的大小，性質(zhì)與克服的能量勢(shì)壘和離子遷移能力的大小，性質(zhì)與組成之間不是簡(jiǎn)單的加和關(guān)系。組成之間不是簡(jiǎn)單的加和關(guān)系。 當(dāng)玻璃從高溫經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)變溫度范圍而冷卻的過(guò)當(dāng)玻璃從高溫經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)變溫度范圍而冷卻的過(guò)程中，這類(lèi)性質(zhì)一般是逐漸變化的，其值隨溫度程中，這類(lèi)性質(zhì)一般是逐漸變化的，其值隨溫度倒數(shù)的增大而增大。倒數(shù)的增大而增大。 圖圖 2-3-1-a粘度、電阻與溫度的關(guān)系粘度、電阻與溫度的關(guān)系3 第二類(lèi)性質(zhì)主要與玻璃的網(wǎng)絡(luò)骨架及網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)第二類(lèi)性質(zhì)主要與玻璃的網(wǎng)絡(luò)骨架及網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)外陽(yáng)離子的相互作用有關(guān)。如：密度、強(qiáng)度、折射絡(luò)外陽(yáng)離子的相互作用

3、有關(guān)。如：密度、強(qiáng)度、折射率、膨脹系數(shù)、硬度等。率、膨脹系數(shù)、硬度等。 在常溫下，玻璃的這類(lèi)性質(zhì)可假設(shè)為構(gòu)成玻璃在常溫下，玻璃的這類(lèi)性質(zhì)可假設(shè)為構(gòu)成玻璃的各種離子的性質(zhì)的總和。的各種離子的性質(zhì)的總和。 這些性質(zhì)通常在玻璃的轉(zhuǎn)變溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)突這些性質(zhì)通常在玻璃的轉(zhuǎn)變溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)突變（圖變（圖3-11-b3-11-b）。）。 圖圖 2-3-1-b折射率、分子體積折射率、分子體積、彈性溫度的關(guān)系、彈性溫度的關(guān)系4 第三類(lèi)性質(zhì)包括玻璃的光吸收、顏色等。第三類(lèi)性質(zhì)包括玻璃的光吸收、顏色等。這些性質(zhì)與玻璃中離子的電子躍遷及原子這些性質(zhì)與玻璃中離子的電子躍遷及原子或原子團(tuán)的振動(dòng)有關(guān)?；蛟訄F(tuán)的振動(dòng)有關(guān)。

4、 52 玻璃的粘度與表面張力玻璃的粘度與表面張力 2 玻璃的密度玻璃的密度 2 玻璃的熱學(xué)性質(zhì)玻璃的熱學(xué)性質(zhì) 2 玻璃的機(jī)械性質(zhì)玻璃的機(jī)械性質(zhì) 2 玻璃的光學(xué)性質(zhì)玻璃的光學(xué)性質(zhì) 2 玻璃的電學(xué)性質(zhì)玻璃的電學(xué)性質(zhì) 2 玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性 62 23 31 1 玻璃的粘度與表面張力玻璃的粘度與表面張力 粘度又稱(chēng)粘滯系數(shù)，是流體（液體或氣體）粘度又稱(chēng)粘滯系數(shù)，是流體（液體或氣體）抵抗流動(dòng)的量度。抵抗流動(dòng)的量度。 表面張力是作用于液體表面單位長(zhǎng)度上使表面張力是作用于液體表面單位長(zhǎng)度上使液面收縮的力。液面收縮的力。 表面張力是由于液體表面的不平衡力場(chǎng)而表面張力是由于液體表面的不平衡力場(chǎng)而產(chǎn)

5、生的，使液體表面具有收縮到最小面積的趨勢(shì)。產(chǎn)生的，使液體表面具有收縮到最小面積的趨勢(shì)。 粘度和表面張力分別以符號(hào)粘度和表面張力分別以符號(hào)、表示，表示，其國(guó)際單位分別為其國(guó)際單位分別為PaS和和N/m.7 粘度與表面張力對(duì)玻璃生產(chǎn)的影響貫穿玻粘度與表面張力對(duì)玻璃生產(chǎn)的影響貫穿玻璃生產(chǎn)的全過(guò)程，因而有著極其重要的工藝意義。璃生產(chǎn)的全過(guò)程，因而有著極其重要的工藝意義。 與粘度有關(guān)的生產(chǎn)過(guò)程 8 表面張力對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的影響表面張力對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的影響 9一、一、 影響玻璃粘度的因素影響玻璃粘度的因素 玻璃的粘度主要由化學(xué)組成和溫度決定。玻璃的粘度主要由化學(xué)組成和溫度決定。 1 1、溫度的影響、溫度的影響 玻

6、璃的粘度隨溫度的升高而降低。玻璃的粘度隨溫度的升高而降低。2 2、組成的影響、組成的影響 硅酸鹽玻璃的粘度首先決定于硅氧網(wǎng)絡(luò)的連硅酸鹽玻璃的粘度首先決定于硅氧網(wǎng)絡(luò)的連接程度，接程度，O/SiO/Si比增大，玻璃粘度下降；反之，玻璃比增大，玻璃粘度下降；反之，玻璃的粘度增大。的粘度增大。 -T的基本關(guān)系式為：的基本關(guān)系式為： =0exp(E/kT) 0 常數(shù)常數(shù) E 粘滯流動(dòng)活化能粘滯流動(dòng)活化能 K 玻耳茲曼常數(shù)玻耳茲曼常數(shù) T 絕對(duì)溫度絕對(duì)溫度 實(shí)踐中通常采用該式進(jìn)行實(shí)踐中通常采用該式進(jìn)行 修正后的對(duì)數(shù)形式來(lái)計(jì)算玻璃修正后的對(duì)數(shù)形式來(lái)計(jì)算玻璃 在一定溫度下的粘度。在一定溫度下的粘度。 log=

7、 A+B/（T-T0）長(zhǎng)性玻璃（長(zhǎng)性玻璃（A）與短性玻璃）與短性玻璃(B) 10 常見(jiàn)氧化物對(duì)玻璃粘度的影響概括如下：常見(jiàn)氧化物對(duì)玻璃粘度的影響概括如下： （1 1）SiOSiO2 2、AlAl2 2O O3 3、ZrOZrO2 2等增大玻璃的粘度；等增大玻璃的粘度； （2 2）堿金屬氧化物可降低玻璃的粘度；）堿金屬氧化物可降低玻璃的粘度； （3 3）堿土金屬氧化物對(duì)玻璃粘度的影響：堿土金屬氧化物對(duì)玻璃粘度的影響： （4 4）PbOPbO、CdOCdO、BiBi2 2O O3 3、SnOSnO等能降低玻璃等能降低玻璃的粘度。的粘度。一方面，類(lèi)似于堿金屬氧化物，導(dǎo)致大的陰離子一方面，類(lèi)似于堿金屬

8、氧化物，導(dǎo)致大的陰離子團(tuán)解聚，使粘度減?。涣硪环矫鎵A土金屬陽(yáng)離子團(tuán)解聚，使粘度減??；另一方面堿土金屬陽(yáng)離子的場(chǎng)強(qiáng)較大，具有吸引氧離子到自己周?chē)哪芰?，的?chǎng)強(qiáng)較大，具有吸引氧離子到自己周?chē)哪芰?，起到積聚網(wǎng)絡(luò)的作用，從而導(dǎo)致粘度增大。前一起到積聚網(wǎng)絡(luò)的作用，從而導(dǎo)致粘度增大。前一種作用在高溫是主要的，而后一種作用在較低溫種作用在高溫是主要的，而后一種作用在較低溫度下表現(xiàn)出來(lái)。度下表現(xiàn)出來(lái)。11 1、 溫度的影響溫度的影響 2、 組成的影響組成的影響 二、影響表面張力的因素二、影響表面張力的因素12 在一定溫度范圍內(nèi)、對(duì)于一般液體，溫度在一定溫度范圍內(nèi)、對(duì)于一般液體，溫度升高，質(zhì)點(diǎn)間結(jié)合力減弱，液

9、體的的表面張力減升高，質(zhì)點(diǎn)間結(jié)合力減弱，液體的的表面張力減小。小。 =0（1-bT ） 這種線形關(guān)系對(duì)硅酸鹽熔體，只在一定溫這種線形關(guān)系對(duì)硅酸鹽熔體，只在一定溫度范圍內(nèi)適用。度范圍內(nèi)適用。 因?yàn)楣杷猁}熔體在溫變過(guò)程中，發(fā)生陰離因?yàn)楣杷猁}熔體在溫變過(guò)程中，發(fā)生陰離子團(tuán)的聚合與解離，使得其子團(tuán)的聚合與解離，使得其與與T的關(guān)系偏離線形的關(guān)系偏離線形變化規(guī)律。變化規(guī)律。 1、溫度的影響、溫度的影響13 組成玻璃的物質(zhì)間的相互吸引力越小，組成玻璃的物質(zhì)間的相互吸引力越小，其對(duì)玻璃表面張力的貢獻(xiàn)越小。其對(duì)玻璃表面張力的貢獻(xiàn)越小。 玻璃組成中常見(jiàn)氧化物分為三大類(lèi)，即玻璃組成中常見(jiàn)氧化物分為三大類(lèi)，即增加玻璃

10、的表面張力的非表面活性組分（第增加玻璃的表面張力的非表面活性組分（第類(lèi)）類(lèi)） 、明顯降低玻璃的表面張力的強(qiáng)表面活性、明顯降低玻璃的表面張力的強(qiáng)表面活性組分（第組分（第類(lèi)）及中間性質(zhì)組分（第類(lèi)）及中間性質(zhì)組分（第類(lèi)）類(lèi)） 。 表面張力可根據(jù)玻璃的組成和各氧化物表面張力可根據(jù)玻璃的組成和各氧化物的表面張力因子通過(guò)加和法則來(lái)計(jì)算。的表面張力因子通過(guò)加和法則來(lái)計(jì)算。2、 組成的影響組成的影響=（1/100）ipi 注意：采用不同文獻(xiàn)提供的注意：采用不同文獻(xiàn)提供的氧化物的表面張力因子計(jì)算出的氧化物的表面張力因子計(jì)算出的表面張力數(shù)據(jù)常有較大的差異。表面張力數(shù)據(jù)常有較大的差異。14 3 33 32 2 玻璃

11、的密度玻璃的密度 玻璃密度取決于構(gòu)成玻璃的原子的質(zhì)量玻璃密度取決于構(gòu)成玻璃的原子的質(zhì)量以及玻璃結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的緊密程度和網(wǎng)絡(luò)空隙的填以及玻璃結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的緊密程度和網(wǎng)絡(luò)空隙的填充情況。充情況。 生產(chǎn)上常通過(guò)測(cè)定玻璃的密度來(lái)監(jiān)控玻生產(chǎn)上常通過(guò)測(cè)定玻璃的密度來(lái)監(jiān)控玻璃成分的變化。璃成分的變化。 15一、玻璃成分對(duì)密度的影響一、玻璃成分對(duì)密度的影響 二、溫度對(duì)玻璃密度的影響二、溫度對(duì)玻璃密度的影響 三、熱歷史對(duì)玻璃密度的影響三、熱歷史對(duì)玻璃密度的影響 16一、玻璃成分對(duì)密度的影響一、玻璃成分對(duì)密度的影響 玻璃的密度與其組成之間的關(guān)系非常密切。玻璃的密度與其組成之間的關(guān)系非常密切。 首先，玻璃組成中的網(wǎng)絡(luò)形成體

12、氧化物確首先，玻璃組成中的網(wǎng)絡(luò)形成體氧化物確定了構(gòu)成玻璃網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)單元的體積大小。定了構(gòu)成玻璃網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)單元的體積大小。 網(wǎng)絡(luò)中間體氧化物，當(dāng)其處于網(wǎng)絡(luò)空隙中網(wǎng)絡(luò)中間體氧化物，當(dāng)其處于網(wǎng)絡(luò)空隙中時(shí)，通常使玻璃的密度上升。若其成為玻璃網(wǎng)絡(luò)時(shí)，通常使玻璃的密度上升。若其成為玻璃網(wǎng)絡(luò)的一部分時(shí)，其對(duì)玻璃密度的影響取決于其對(duì)玻的一部分時(shí)，其對(duì)玻璃密度的影響取決于其對(duì)玻璃網(wǎng)絡(luò)緊密程度的影響。璃網(wǎng)絡(luò)緊密程度的影響。 17 網(wǎng)絡(luò)外體氧化物的陽(yáng)離子填充在玻璃網(wǎng)絡(luò)外體氧化物的陽(yáng)離子填充在玻璃網(wǎng)絡(luò)的空隙中，當(dāng)這些陽(yáng)離子的半徑較小，網(wǎng)絡(luò)的空隙中，當(dāng)這些陽(yáng)離子的半徑較小，未引起玻璃網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)張時(shí)，可增加玻璃的未

13、引起玻璃網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)張時(shí)，可增加玻璃的密度。密度。 但當(dāng)網(wǎng)絡(luò)外體氧化物的陽(yáng)離子的半徑但當(dāng)網(wǎng)絡(luò)外體氧化物的陽(yáng)離子的半徑較大時(shí)，其對(duì)玻璃密度的影響則取決于其較大時(shí)，其對(duì)玻璃密度的影響則取決于其對(duì)玻璃分子質(zhì)量與分子體積的雙重影響。對(duì)玻璃分子質(zhì)量與分子體積的雙重影響。 玻璃的密度可由基于加和法則的經(jīng)驗(yàn)玻璃的密度可由基于加和法則的經(jīng)驗(yàn)公式求得。公式求得。 18 二、溫度對(duì)玻璃密度的影響二、溫度對(duì)玻璃密度的影響 溫度對(duì)玻璃密度的影響是溫度對(duì)玻璃結(jié)構(gòu)溫度對(duì)玻璃密度的影響是溫度對(duì)玻璃結(jié)構(gòu)影響的外在表現(xiàn)。當(dāng)溫度低于玻璃的轉(zhuǎn)變溫度影響的外在表現(xiàn)。當(dāng)溫度低于玻璃的轉(zhuǎn)變溫度Tg時(shí)，溫度升高玻璃的密度略有下降；溫度高于時(shí)，

14、溫度升高玻璃的密度略有下降；溫度高于Tg，玻璃的密度顯著下降。玻璃的密度顯著下降。 19 從高溫急冷從高溫急冷所得的玻璃因繼所得的玻璃因繼承了玻璃熔體高承了玻璃熔體高溫下的松散、開(kāi)溫下的松散、開(kāi)放結(jié)構(gòu)，其密度放結(jié)構(gòu)，其密度較慢冷或退火玻較慢冷或退火玻璃小。璃小。 圖圖2-3-32-3-3顯顯示，冷卻速率越示，冷卻速率越大，玻璃密度越大，玻璃密度越小。小。 圖圖2-3-3 2-3-3 冷卻速率對(duì)硼冕玻璃密度的影響冷卻速率對(duì)硼冕玻璃密度的影響 A:A:平衡態(tài)平衡態(tài) B:1 K/h C:1.86 K/h D:9.87 K/h 三、熱歷史對(duì)玻璃密度的影響三、熱歷史對(duì)玻璃密度的影響20 2 23 33

15、3 玻璃的熱學(xué)性質(zhì)玻璃的熱學(xué)性質(zhì) 玻璃的主要熱學(xué)性質(zhì)：熱膨脹系數(shù)、熱穩(wěn)定玻璃的主要熱學(xué)性質(zhì)：熱膨脹系數(shù)、熱穩(wěn)定性。性。 玻璃的熱膨脹系數(shù)有線膨脹系數(shù)玻璃的熱膨脹系數(shù)有線膨脹系數(shù)和體膨脹系和體膨脹系數(shù)數(shù)之分，之分，3。 玻璃的熱膨脹系數(shù)（玻璃的熱膨脹系數(shù)（）與玻璃的退火、玻璃）與玻璃的退火、玻璃封接、玻璃的熱穩(wěn)定性密切相關(guān)。封接、玻璃的熱穩(wěn)定性密切相關(guān)。 根據(jù)玻璃的熱膨脹系數(shù)大小可將玻璃劃分為：根據(jù)玻璃的熱膨脹系數(shù)大小可將玻璃劃分為：硬質(zhì)玻璃（硬質(zhì)玻璃（6010-7/K）和軟質(zhì)玻璃（）和軟質(zhì)玻璃（6010-7/K）。）。21玻璃熱膨脹系數(shù)的確定：玻璃熱膨脹系數(shù)的確定：圖圖2-3-4 玻璃熱膨脹曲

16、線玻璃熱膨脹曲線 Tg 當(dāng)溫度低于玻當(dāng)溫度低于玻璃的璃的Tg點(diǎn)時(shí)，熱膨點(diǎn)時(shí)，熱膨脹隨溫度的升高呈脹隨溫度的升高呈線形增長(zhǎng)，溫度高線形增長(zhǎng)，溫度高于于Tg點(diǎn)時(shí)，玻璃的點(diǎn)時(shí)，玻璃的熱膨脹急劇增大。熱膨脹急劇增大。 由溫度低于玻由溫度低于玻璃的璃的Tg點(diǎn)時(shí)的熱膨點(diǎn)時(shí)的熱膨脹量來(lái)確定玻璃的脹量來(lái)確定玻璃的熱膨脹系數(shù)。熱膨脹系數(shù)。 22 影響膨脹系數(shù)的因素：影響膨脹系數(shù)的因素： 組成組成玻璃中非橋氧越少，玻璃的熱膨玻璃中非橋氧越少，玻璃的熱膨脹系數(shù)越小。脹系數(shù)越小。 堿金屬氧化物的加入導(dǎo)致玻璃的熱膨脹系堿金屬氧化物的加入導(dǎo)致玻璃的熱膨脹系數(shù)增大，且從數(shù)增大，且從Li2ONa2OK2O，陽(yáng)離子半，陽(yáng)離子半

17、徑增大，離子場(chǎng)強(qiáng)減小，熱振動(dòng)加劇，熱膨脹徑增大，離子場(chǎng)強(qiáng)減小，熱振動(dòng)加劇，熱膨脹系數(shù)增大越多。系數(shù)增大越多。 堿土金屬氧化物的作用與此類(lèi)似，但因其堿土金屬氧化物的作用與此類(lèi)似，但因其離子場(chǎng)強(qiáng)較堿金屬陽(yáng)離子大，對(duì)玻璃網(wǎng)絡(luò)骨架離子場(chǎng)強(qiáng)較堿金屬陽(yáng)離子大，對(duì)玻璃網(wǎng)絡(luò)骨架有一定的積聚作用，故其對(duì)熱膨脹系數(shù)的影響有一定的積聚作用，故其對(duì)熱膨脹系數(shù)的影響也較小。也較小。 23 熱歷史熱歷史對(duì)玻璃熱膨脹系數(shù)的影響與對(duì)玻璃熱膨脹系數(shù)的影響與其對(duì)玻璃結(jié)構(gòu)的影響相關(guān)聯(lián)。其對(duì)玻璃結(jié)構(gòu)的影響相關(guān)聯(lián)。 開(kāi)放的、疏松的結(jié)構(gòu)升溫時(shí)易膨脹。因開(kāi)放的、疏松的結(jié)構(gòu)升溫時(shí)易膨脹。因此，急冷玻璃較慢冷玻璃的熱膨脹系數(shù)大。此，急冷玻璃較

18、慢冷玻璃的熱膨脹系數(shù)大。 玻璃的熱膨脹系數(shù)可根據(jù)玻璃組成及氧玻璃的熱膨脹系數(shù)可根據(jù)玻璃組成及氧化物的熱膨脹系數(shù)因子由加和法則計(jì)算?；锏臒崤蛎浵禂?shù)因子由加和法則計(jì)算。計(jì)算時(shí)，要注意各種影響因子的使用范圍。計(jì)算時(shí)，要注意各種影響因子的使用范圍。 24 玻璃的熱穩(wěn)定性是玻璃在非室溫條件下玻璃的熱穩(wěn)定性是玻璃在非室溫條件下使用時(shí)最重要的性能之一。使用時(shí)最重要的性能之一。 常用玻璃能耐受的急變溫度差來(lái)表示玻常用玻璃能耐受的急變溫度差來(lái)表示玻璃的熱穩(wěn)定性。璃的熱穩(wěn)定性。 玻璃的熱穩(wěn)定性受玻璃制品的厚度、比玻璃的熱穩(wěn)定性受玻璃制品的厚度、比熱、導(dǎo)熱系數(shù)、密度、強(qiáng)度、彈性模量、熱、導(dǎo)熱系數(shù)、密度、強(qiáng)度、彈性

19、模量、熱膨脹系數(shù)等因素影響。熱膨脹系數(shù)等因素影響。 常用下面的公式來(lái)表示玻璃的熱穩(wěn)定性。常用下面的公式來(lái)表示玻璃的熱穩(wěn)定性。 25)(21BcdEPK式中：式中： K 玻璃的熱穩(wěn)定性系數(shù)，度玻璃的熱穩(wěn)定性系數(shù)，度厘米厘米/秒秒1/2 P 玻璃的抗張強(qiáng)度極限，千克力玻璃的抗張強(qiáng)度極限，千克力/毫米毫米2 玻璃的線膨脹系數(shù)玻璃的線膨脹系數(shù) E 玻璃的彈性模量，千克力玻璃的彈性模量，千克力/毫米毫米2 玻璃的導(dǎo)熱系數(shù)，卡玻璃的導(dǎo)熱系數(shù)，卡/ /厘米厘米秒秒度度 c 玻璃的熱容，玻璃的熱容，卡卡/ /克克度度 d 玻璃的密度，克玻璃的密度，克/厘米厘米3 B 常數(shù)常數(shù) 1 1-2 2 導(dǎo)致玻璃破裂的最

20、小急變溫度導(dǎo)致玻璃破裂的最小急變溫度 熱膨脹系數(shù)和玻璃厚度熱膨脹系數(shù)和玻璃厚度 對(duì)熱穩(wěn)定性影響最大。對(duì)熱穩(wěn)定性影響最大。262 23 34 4 玻璃的機(jī)械性質(zhì)玻璃的機(jī)械性質(zhì) 它是指玻璃在受力過(guò)程中，從開(kāi)始加載到斷它是指玻璃在受力過(guò)程中，從開(kāi)始加載到斷裂為止，所能達(dá)承受的最大應(yīng)力值。裂為止，所能達(dá)承受的最大應(yīng)力值。 按照受力情況的不同，有抗壓強(qiáng)度、抗張強(qiáng)按照受力情況的不同，有抗壓強(qiáng)度、抗張強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、抗沖擊強(qiáng)度等。度、抗折強(qiáng)度、抗沖擊強(qiáng)度等。 玻璃的抗壓強(qiáng)度一般要比抗張或抗折強(qiáng)度大玻璃的抗壓強(qiáng)度一般要比抗張或抗折強(qiáng)度大一個(gè)數(shù)量級(jí)。一個(gè)數(shù)量級(jí)。27一、玻璃的理論強(qiáng)度與實(shí)際強(qiáng)度一、玻璃的理論強(qiáng)度

21、與實(shí)際強(qiáng)度 二、影響玻璃強(qiáng)度的因素二、影響玻璃強(qiáng)度的因素 三、玻璃的硬度與脆性三、玻璃的硬度與脆性 28一、玻璃的理論強(qiáng)度與實(shí)際強(qiáng)度一、玻璃的理論強(qiáng)度與實(shí)際強(qiáng)度 對(duì)于硅酸鹽玻璃的理論強(qiáng)度約為對(duì)于硅酸鹽玻璃的理論強(qiáng)度約為1.31.310101010 N/mN/m2 2（13 GPa13 GPa）。）。 實(shí)驗(yàn)測(cè)得的玻璃強(qiáng)度要比上述數(shù)值低實(shí)驗(yàn)測(cè)得的玻璃強(qiáng)度要比上述數(shù)值低2 23 3個(gè)數(shù)量級(jí)。個(gè)數(shù)量級(jí)。 一般玻璃的實(shí)際強(qiáng)度為一般玻璃的實(shí)際強(qiáng)度為5050200MPa200MPa。 29二、影響玻璃強(qiáng)度的因素二、影響玻璃強(qiáng)度的因素 影響玻璃強(qiáng)度的因素包括內(nèi)因和外因兩個(gè)影響玻璃強(qiáng)度的因素包括內(nèi)因和外因兩個(gè)方

22、面。方面。 內(nèi)因主要有：玻璃的組成、玻璃的宏觀與內(nèi)因主要有：玻璃的組成、玻璃的宏觀與微觀缺陷；微觀缺陷； 外因主要是：玻璃的使用環(huán)境（如溫度、外因主要是：玻璃的使用環(huán)境（如溫度、濕度）、加載方式、試樣的尺寸。濕度）、加載方式、試樣的尺寸。 玻璃的宏觀和微觀缺陷與玻璃的熔化過(guò)程密切相關(guān)，玻璃的宏觀和微觀缺陷與玻璃的熔化過(guò)程密切相關(guān)，設(shè)計(jì)合理的組成，減少玻璃的分相發(fā)生，提高熔化設(shè)計(jì)合理的組成，減少玻璃的分相發(fā)生，提高熔化質(zhì)量，獲取組成均勻、缺陷少的玻璃是提高玻璃強(qiáng)質(zhì)量，獲取組成均勻、缺陷少的玻璃是提高玻璃強(qiáng)度的重要手段。度的重要手段。 從常溫下開(kāi)始升溫，玻璃的強(qiáng)度先呈下降趨從常溫下開(kāi)始升溫，玻璃的

23、強(qiáng)度先呈下降趨勢(shì)，當(dāng)溫度升至勢(shì)，當(dāng)溫度升至100以上，玻璃的強(qiáng)度又開(kāi)始增以上，玻璃的強(qiáng)度又開(kāi)始增大。大。 隨著試樣尺寸的減小，玻璃的強(qiáng)度增加。隨著試樣尺寸的減小，玻璃的強(qiáng)度增加。30 玻璃的增強(qiáng)的措施：通常采用退火、玻璃的增強(qiáng)的措施：通常采用退火、鋼化、表面處理（表面脫堿、火拋光、鋼化、表面處理（表面脫堿、火拋光、酸拋光、表面涂層、表面晶化、離子酸拋光、表面涂層、表面晶化、離子交換等）、微晶化等措施來(lái)提高玻璃交換等）、微晶化等措施來(lái)提高玻璃的使用強(qiáng)度。的使用強(qiáng)度。 31三、玻璃的硬度與脆性三、玻璃的硬度與脆性 一般玻璃的硬度在一般玻璃的硬度在57之間。之間。 玻璃的硬度首先取決于其內(nèi)部化學(xué)鍵的

24、強(qiáng)度玻璃的硬度首先取決于其內(nèi)部化學(xué)鍵的強(qiáng)度和離子的配位數(shù)。和離子的配位數(shù)。 網(wǎng)絡(luò)生成體陽(yáng)離子使玻璃具有高的硬度，而網(wǎng)絡(luò)生成體陽(yáng)離子使玻璃具有高的硬度，而網(wǎng)絡(luò)外離子使玻璃的硬度下降。對(duì)于同類(lèi)型的玻網(wǎng)絡(luò)外離子使玻璃的硬度下降。對(duì)于同類(lèi)型的玻璃，隨著網(wǎng)絡(luò)外陽(yáng)離子的場(chǎng)強(qiáng)的增大，玻璃的硬璃，隨著網(wǎng)絡(luò)外陽(yáng)離子的場(chǎng)強(qiáng)的增大，玻璃的硬度上升。度上升。 各種氧化物提高玻璃硬度的能力由小到大的各種氧化物提高玻璃硬度的能力由小到大的順序是：順序是：SiO2B2O3(MgOZnOBaO)Al2O3 Fe2O3K2ONaOPbO32 急冷玻璃由于其結(jié)構(gòu)較慢冷玻璃疏松，急冷玻璃由于其結(jié)構(gòu)較慢冷玻璃疏松，因而硬度也較小。因

25、而硬度也較小。 玻璃的脆性常用抗沖擊強(qiáng)度或抗壓強(qiáng)玻璃的脆性常用抗沖擊強(qiáng)度或抗壓強(qiáng)度與抗沖擊強(qiáng)度之比來(lái)表示。度與抗沖擊強(qiáng)度之比來(lái)表示。 玻璃的脆性與玻璃的成分、宏觀均勻性、玻璃的脆性與玻璃的成分、宏觀均勻性、熱歷史、試樣的形狀與厚度等有關(guān)。熱歷史、試樣的形狀與厚度等有關(guān)。 332. 3. 5 玻璃的光學(xué)性質(zhì)玻璃的光學(xué)性質(zhì) 玻璃的主要光學(xué)指數(shù)包括折射率、色散。玻璃的主要光學(xué)指數(shù)包括折射率、色散。玻璃的主要光學(xué)性質(zhì)包括玻璃對(duì)光的反射、吸收、玻璃的主要光學(xué)性質(zhì)包括玻璃對(duì)光的反射、吸收、透過(guò)。透過(guò)。 一、折射率一、折射率 二、色散二、色散 三、三、 玻璃的反射、吸收、透過(guò)玻璃的反射、吸收、透過(guò) 34一、

26、折射率一、折射率 1. 定義定義 光通過(guò)二物質(zhì)界面時(shí)，入射角正弦之比。一般光通過(guò)二物質(zhì)界面時(shí)，入射角正弦之比。一般以以n 表示。表示。 n= sin1/sin2=c1/c2 若第一介質(zhì)為真空，則若第一介質(zhì)為真空，則n即為第二介質(zhì)的絕對(duì)即為第二介質(zhì)的絕對(duì)折射率。折射率。 普通玻璃的普通玻璃的n為為1.5左右，左右，n1表明，光從光表明，光從光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)，速度變慢。疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)，速度變慢。35 （）（） 組成組成 光由空氣進(jìn)入玻璃時(shí)速度變慢，是因?yàn)楣馔ㄟ^(guò)玻璃光由空氣進(jìn)入玻璃時(shí)速度變慢，是因?yàn)楣馔ㄟ^(guò)玻璃時(shí)，給出一部分能量，使其速度下降。時(shí)，給出一部分能量，使其速度下降。 另一方面，光線

27、由光疏進(jìn)入光密介質(zhì)，行進(jìn)速度下另一方面，光線由光疏進(jìn)入光密介質(zhì)，行進(jìn)速度下降。因此，組成對(duì)降。因此，組成對(duì)n的影響具有如下關(guān)系：的影響具有如下關(guān)系： a:凡是能增加玻璃密度的組成（份），均使凡是能增加玻璃密度的組成（份），均使n增大增大. b:離子的極化度越大，離子的極化度越大，n越小。半徑大，易極化，越小。半徑大，易極化，離子折射度大，離子折射度大，n越大。網(wǎng)絡(luò)形成體陽(yáng)離子形成越大。網(wǎng)絡(luò)形成體陽(yáng)離子形成Nf-O鍵鍵較強(qiáng)，不易極化，離子折射度小。較強(qiáng)，不易極化，離子折射度小。36 37 （3） 波長(zhǎng)對(duì)波長(zhǎng)對(duì)n的影響的影響 光波波長(zhǎng)不同，光波波長(zhǎng)不同，n不同，此即色散不同，此即色散觀象。觀象。

28、總趨勢(shì)：總趨勢(shì)： 增大，增大，n減小。（因減小。（因增增大，頻率減小，電磁場(chǎng)交變變慢，光損大，頻率減小，電磁場(chǎng)交變變慢，光損失減小，失減小，co/c中中c增大，增大，n減?。p?。?8二、色散二、色散 1. 定義：折射率隨波長(zhǎng)變化而變化的定義：折射率隨波長(zhǎng)變化而變化的現(xiàn)象。現(xiàn)象。 2. 正常色散：正常色散：增大，增大， n減小。減小。 反常色散：當(dāng)光波接近材料吸收帶時(shí)，反常色散：當(dāng)光波接近材料吸收帶時(shí)，n急劇增大，此即反常色散。（局部現(xiàn)象）急劇增大，此即反常色散。（局部現(xiàn)象） 反常色散的原因：光通過(guò)玻璃時(shí)，某反常色散的原因：光通過(guò)玻璃時(shí)，某些離子的電子隨光波的變化而產(chǎn)生振動(dòng)，當(dāng)些離子的電子隨光

29、波的變化而產(chǎn)生振動(dòng)，當(dāng)電子振動(dòng)的自然頻率等于光波的振動(dòng)頻率時(shí)，電子振動(dòng)的自然頻率等于光波的振動(dòng)頻率時(shí)，發(fā)生共振，振動(dòng)加強(qiáng)。從而大量吸收光能，發(fā)生共振，振動(dòng)加強(qiáng)。從而大量吸收光能，光速大大減小，光速大大減小，n急劇增大。急劇增大。39 色散的表示方法：在數(shù)值上是以折射率之差色散的表示方法：在數(shù)值上是以折射率之差來(lái)表示的。來(lái)表示的。 如：平均色散如：平均色散nF-nC， 部分色散部分色散nd-nD等。等。 色散倒數(shù)又稱(chēng)阿貝數(shù)，記為色散倒數(shù)又稱(chēng)阿貝數(shù)，記為。 =（nD-1）/ （nF-nC） 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng) 鈉光譜中的鈉光譜中的D線波長(zhǎng)線波長(zhǎng)589.3納米納米 黃色黃色 氦光譜中的氦光譜中

30、的d線波長(zhǎng)線波長(zhǎng)587.36納米納米 黃色黃色 氫光譜中的氫光譜中的F線波長(zhǎng)線波長(zhǎng)486.4納米納米 淺藍(lán)淺藍(lán) 氫光譜中的氫光譜中的C線波長(zhǎng)線波長(zhǎng)656.3納米納米 紅色紅色 汞光譜中的汞光譜中的g線波長(zhǎng)線波長(zhǎng)435.8納米納米 淺藍(lán)淺藍(lán) 氫光譜中的氫光譜中的G線波長(zhǎng)線波長(zhǎng)434.1納米納米 淺藍(lán)淺藍(lán) 上述波長(zhǎng)測(cè)得的折射率分別用上述波長(zhǎng)測(cè)得的折射率分別用nD、nd、nF、nC、 ng、nG表示。表示。40 3色差色差 色差：復(fù)色光通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，由于各自色差：復(fù)色光通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，由于各自的折射率不同因而成像在軸上的位置不同，的折射率不同因而成像在軸上的位置不同，從而呈現(xiàn)彩色光帶的現(xiàn)象。從而呈

31、現(xiàn)彩色光帶的現(xiàn)象。 消除辦法：利用消除辦法：利用冕牌玻璃冕牌玻璃的凸透鏡和的凸透鏡和火石火石玻璃玻璃的凹透鏡組合消除色差。的凹透鏡組合消除色差。折射率低且色散大于折射率低且色散大于55的玻璃稱(chēng)為的玻璃稱(chēng)為冕牌玻璃冕牌玻璃，把折射率高而色散小于把折射率高而色散小于50的玻璃稱(chēng)為的玻璃稱(chēng)為火石?；鹗ＡЯ?。 41三、三、 玻璃的反射、吸收、透過(guò)玻璃的反射、吸收、透過(guò) 當(dāng)光束照射到玻璃上，一部分光被玻當(dāng)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，另一璃表面反射，一部分被玻璃所吸收，另一部分光透過(guò)玻璃。這三部分與入射光強(qiáng)度部分光透過(guò)玻璃。這三部分與入射光強(qiáng)度之比分別為反射系數(shù)之比分別

32、為反射系數(shù)R、吸收系數(shù)、吸收系數(shù)K、透過(guò)、透過(guò)率率T，且，且R+K+T=1。 42211nnR 43 2. 玻璃對(duì)光的吸收與透過(guò)玻璃對(duì)光的吸收與透過(guò) 玻璃對(duì)光的吸收與透過(guò)遵循蘭比爾定律玻璃對(duì)光的吸收與透過(guò)遵循蘭比爾定律,即即 dI/dl = -I (I/ Io) = -l T = -l T = e l 式中式中 T 透光率透光率 I 進(jìn)入玻璃的入射光的強(qiáng)度進(jìn)入玻璃的入射光的強(qiáng)度(已扣除反射已扣除反射部分部分) Io 透過(guò)玻璃的光強(qiáng)度透過(guò)玻璃的光強(qiáng)度 e 自然對(duì)數(shù)的底自然對(duì)數(shù)的底 著色劑的吸收系數(shù)著色劑的吸收系數(shù) l 玻璃的厚度玻璃的厚度 44 對(duì)于顏色玻璃對(duì)于顏色玻璃, 與著色劑的種類(lèi)與濃與著

33、色劑的種類(lèi)與濃度有關(guān)。即度有關(guān)。即 = c 其中其中、c分別為各著色劑的吸收系數(shù)與分別為各著色劑的吸收系數(shù)與濃度。濃度。 由于著色劑的存在由于著色劑的存在,顏色玻璃表現(xiàn)出對(duì)顏色玻璃表現(xiàn)出對(duì)可見(jiàn)光的選擇性吸收?？梢?jiàn)光的選擇性吸收。 45 在實(shí)踐中常以光密度在實(shí)踐中常以光密度D來(lái)表示玻璃對(duì)光的吸來(lái)表示玻璃對(duì)光的吸收與反射損失。收與反射損失。 D與與T的關(guān)系如下的關(guān)系如下:)1log(TD 462. 3. 6 玻璃的電學(xué)性質(zhì)玻璃的電學(xué)性質(zhì)一、一、 概述概述 1.玻玻璃的導(dǎo)電機(jī)理璃的導(dǎo)電機(jī)理 （1）離子導(dǎo)電）離子導(dǎo)電 以離子作為載流子的導(dǎo)電過(guò)程以離子作為載流子的導(dǎo)電過(guò)程,稱(chēng)為離子導(dǎo)電。稱(chēng)為離子導(dǎo)電。

34、離子導(dǎo)電過(guò)程如下：在外加電場(chǎng)的作用下，離離子導(dǎo)電過(guò)程如下：在外加電場(chǎng)的作用下，離子的不規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)趨于穩(wěn)定，長(zhǎng)程遷移貫穿于整個(gè)子的不規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)趨于穩(wěn)定，長(zhǎng)程遷移貫穿于整個(gè)玻璃體，玻璃即顯示出導(dǎo)電性。玻璃體，玻璃即顯示出導(dǎo)電性。 47 普通普通Na2OCaOSiO2玻璃是由玻璃是由SiO4構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)骨架，構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)骨架，Na1+、Ca2+作為作為網(wǎng)絡(luò)外體陽(yáng)離子。網(wǎng)絡(luò)外體陽(yáng)離子。 鈉鈣硅玻璃中的電流全部是由鈉鈣硅玻璃中的電流全部是由Na1+作為載流子的，作為載流子的， Ca2+的作用小的可以忽略的作用小的可以忽略不計(jì)。不計(jì)。 玻璃種類(lèi)玻璃種類(lèi) 石英玻璃石英玻璃 CaO-Al2O3- SiO2玻璃玻璃 N

35、a2O-CaO-SiO2玻璃玻璃 電阻率電阻率.CM 1017 1015 101314 482. 電子導(dǎo)電電子導(dǎo)電 在玻璃中加入大量的可以呈現(xiàn)為多在玻璃中加入大量的可以呈現(xiàn)為多種化合價(jià)的元素的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的。種化合價(jià)的元素的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 在玻璃中加入化合物多變的副族元在玻璃中加入化合物多變的副族元素而出現(xiàn)部分未束縛的電子，在熱激發(fā)條素而出現(xiàn)部分未束縛的電子，在熱激發(fā)條件下，即出現(xiàn)電子導(dǎo)電。件下，即出現(xiàn)電子導(dǎo)電。 如在硅酸玻璃及硼酸鹽玻璃中加如在硅酸玻璃及硼酸鹽玻璃中加Fe2O3及及MnO或在磷酸鹽玻璃中加入各種或在磷酸鹽玻璃中加入各種化合物的釩化合物的釩,49二、二、 影響電阻率的因素影響電阻

36、率的因素1. 溫度對(duì)電阻率的影響溫度對(duì)電阻率的影響 2. 組成對(duì)電阻率的影響組成對(duì)電阻率的影響 3. 熱處理的影響熱處理的影響 4. 表面狀態(tài)及環(huán)境表面狀態(tài)及環(huán)境 50 1. 溫度對(duì)電阻率的影響溫度對(duì)電阻率的影響 （1）低溫時(shí)，電阻率與溫度的關(guān)系如下式：）低溫時(shí)，電阻率與溫度的關(guān)系如下式： log=A + B / T 電阻率隨溫度的升高而減小。電阻率隨溫度的升高而減小。 （2）高溫時(shí)，電阻率與溫度的關(guān)系如下式：）高溫時(shí)，電阻率與溫度的關(guān)系如下式： log=+T+2 由于式中由于式中為一很大的負(fù)值，所以為一很大的負(fù)值，所以仍隨溫度仍隨溫度的升高而下降。的升高而下降。 這就是為什么常溫下是良好絕緣

37、體的玻璃卻這就是為什么常溫下是良好絕緣體的玻璃卻可以采用電熔?？梢圆捎秒娙?。對(duì)電光源玻璃要特別關(guān)注其電阻率對(duì)電光源玻璃要特別關(guān)注其電阻率 隨溫度的變化關(guān)系，因?yàn)椴ＡщS溫度升高隨溫度的變化關(guān)系，因?yàn)椴ＡщS溫度升高 變成電的導(dǎo)體，這樣會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重后果。變成電的導(dǎo)體，這樣會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重后果。 51 電阻率隨溫度的升高而減小。電阻率隨溫度的升高而減小。 外加電場(chǎng)對(duì)載流子施加的作用是使原先無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)變成電場(chǎng)方向要求的外加電場(chǎng)對(duì)載流子施加的作用是使原先無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)變成電場(chǎng)方向要求的定向移動(dòng)。定向移動(dòng)。 溫度升高時(shí)，離子參與定向運(yùn)動(dòng)的數(shù)目和幾率均增加。特別是高于溫度升高時(shí)，離子參與定向運(yùn)動(dòng)的數(shù)目和幾率均增加

38、。特別是高于Tg點(diǎn)以后，點(diǎn)以后，參與傳遞電流的離子種類(lèi)也增加了，如常溫下不參與導(dǎo)電的參與傳遞電流的離子種類(lèi)也增加了，如常溫下不參與導(dǎo)電的Ca2+也重新參與導(dǎo)電，也重新參與導(dǎo)電，從而對(duì)外顯示出導(dǎo)電性。從而對(duì)外顯示出導(dǎo)電性。52 2. 組成對(duì)電阻率的影響組成對(duì)電阻率的影響 （1）R2O的影響的影響 微量的微量的Na2O可使可使明顯減小，明顯減小，K2O、Li2O的作用弱于的作用弱于Na2O。 （2）RO的影響的影響 增大增大，且離子半徑越大，且離子半徑越大，越大。越大。Ba2+Pb2+Ca2+Mg2+Ba2+Zn2+ （3）Al2O3的影響的影響 以以Al2O3代代SiO2，電阻率稍有下降；以，電

39、阻率稍有下降；以B2O3代代SiO2，增加，因增加，因AlO4體積小于體積小于AlO6。53 3. 熱處理的影響熱處理的影響 慢冷玻璃，電阻率較大。慢冷玻璃，電阻率較大。 分相對(duì)玻璃電阻率的影響則取決于分相分相對(duì)玻璃電阻率的影響則取決于分相玻璃中兩相的結(jié)構(gòu)與組成。玻璃中兩相的結(jié)構(gòu)與組成。 若載流子富集于孤立相中，其在玻璃中若載流子富集于孤立相中，其在玻璃中的遷移能力大大減小，從而導(dǎo)致玻璃的電的遷移能力大大減小，從而導(dǎo)致玻璃的電阻率減小。反之，玻璃的電阻率增大。阻率減小。反之，玻璃的電阻率增大。54 4. 表面狀態(tài)及環(huán)境表面狀態(tài)及環(huán)境 玻璃的表面狀態(tài)及其所處的環(huán)境影響到玻玻璃的表面狀態(tài)及其所處的

40、環(huán)境影響到玻璃的表面電導(dǎo)率。表面電導(dǎo)率是相對(duì)于體積璃的表面電導(dǎo)率。表面電導(dǎo)率是相對(duì)于體積電導(dǎo)率而言的。電導(dǎo)率而言的。 在潮濕空氣玻璃的表面電導(dǎo)率比體電導(dǎo)率在潮濕空氣玻璃的表面電導(dǎo)率比體電導(dǎo)率大得多。但當(dāng)溫度高于大得多。但當(dāng)溫度高于1000C，二者相同。，二者相同。 因此，在玻璃表面涂覆增水層（如涂有機(jī)因此，在玻璃表面涂覆增水層（如涂有機(jī)硅烷、石蠟），可提高玻璃的表面電阻率，硅烷、石蠟），可提高玻璃的表面電阻率，已用于生產(chǎn)玻璃絕緣子。而在玻璃表面被覆已用于生產(chǎn)玻璃絕緣子。而在玻璃表面被覆導(dǎo)電膜導(dǎo)電膜SnO2,TiO2,降低其表面電阻率，以降低其表面電阻率，以用于制作防霧、防霜、電致變色玻璃等。用

41、于制作防霧、防霜、電致變色玻璃等。 552. 3. 7 玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性 化學(xué)穩(wěn)定性玻璃抵抗水、酸、堿、鹽、大化學(xué)穩(wěn)定性玻璃抵抗水、酸、堿、鹽、大氣及其它化學(xué)試劑等侵蝕破壞的能力，統(tǒng)稱(chēng)為玻氣及其它化學(xué)試劑等侵蝕破壞的能力，統(tǒng)稱(chēng)為玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性。璃的化學(xué)穩(wěn)定性。 依據(jù)侵蝕介質(zhì)的不同，分別稱(chēng)為耐水性、耐依據(jù)侵蝕介質(zhì)的不同，分別稱(chēng)為耐水性、耐酸性、耐堿鹽、耐侯性。酸性、耐堿鹽、耐侯性。 一、一、侵蝕機(jī)理侵蝕機(jī)理 二、影響玻璃化學(xué)穩(wěn)定性的因素二、影響玻璃化學(xué)穩(wěn)定性的因素 561.1.水對(duì)玻璃的侵蝕水對(duì)玻璃的侵蝕 2.2.酸對(duì)玻璃的侵蝕酸對(duì)玻璃的侵蝕 3.3.堿對(duì)玻璃的侵蝕堿對(duì)玻璃的侵

42、蝕 4.4.大氣對(duì)玻璃侵蝕作用大氣對(duì)玻璃侵蝕作用 一、侵蝕機(jī)理一、侵蝕機(jī)理 571.1.水對(duì)玻璃的侵蝕水對(duì)玻璃的侵蝕 H2O對(duì)對(duì)Na2OaiO2玻璃的侵蝕過(guò)程玻璃的侵蝕過(guò)程大體可分為三步：大體可分為三步： (1)離子交換過(guò)程離子交換過(guò)程 Si-Na+ + H+OH- Si-OH + NaOH (2)水解過(guò)程水解過(guò)程 Si-OHH2O Si(OH)4 (3)中和過(guò)程中和過(guò)程 Si(OH)4+ NaOH Na2SiO3 + H2O 這三步反應(yīng)互為因果，循環(huán)進(jìn)行。由于第二、這三步反應(yīng)互為因果，循環(huán)進(jìn)行。由于第二、 三步的反應(yīng)物均為第一步反應(yīng)的生成物，其三步的反應(yīng)物均為第一步反應(yīng)的生成物，其 反應(yīng)速度

43、因而決定了水對(duì)玻璃的侵蝕的進(jìn)程，反應(yīng)速度因而決定了水對(duì)玻璃的侵蝕的進(jìn)程， 故第一步反應(yīng)是水對(duì)玻璃侵蝕過(guò)程的最主要環(huán)故第一步反應(yīng)是水對(duì)玻璃侵蝕過(guò)程的最主要環(huán) 節(jié)。節(jié)。582. 酸對(duì)玻璃的侵蝕酸對(duì)玻璃的侵蝕 酸對(duì)玻璃侵蝕首先開(kāi)始于酸溶液中水對(duì)玻璃酸對(duì)玻璃侵蝕首先開(kāi)始于酸溶液中水對(duì)玻璃的侵蝕。因此，濃酸因其中的水含量低于稀酸，的侵蝕。因此，濃酸因其中的水含量低于稀酸，而對(duì)玻璃的侵蝕作用較稀酸弱。而對(duì)玻璃的侵蝕作用較稀酸弱。 酸在侵蝕過(guò)程中起兩方面的作用：酸在侵蝕過(guò)程中起兩方面的作用： (1)酸中濃度較水中大，所以酸加劇了酸中濃度較水中大，所以酸加劇了玻璃表面玻璃表面Na+與與H+間的離子交換，反應(yīng)加

44、快；間的離子交換，反應(yīng)加快； (2)酸中和了第一步反應(yīng)產(chǎn)生的堿，阻礙酸中和了第一步反應(yīng)產(chǎn)生的堿，阻礙i(OH)4保護(hù)膜的的溶解過(guò)程，可減少玻璃的保護(hù)膜的的溶解過(guò)程，可減少玻璃的進(jìn)一步受蝕。進(jìn)一步受蝕。59 二者同時(shí)發(fā)生作用，誰(shuí)占據(jù)主導(dǎo)地二者同時(shí)發(fā)生作用，誰(shuí)占據(jù)主導(dǎo)地位取決與原始玻璃組成，如高堿玻璃，因位取決與原始玻璃組成，如高堿玻璃，因a多，第（）種作用強(qiáng)于（），故多，第（）種作用強(qiáng)于（），故耐酸性比耐水性差耐酸性比耐水性差;而高硅玻璃，第（）而高硅玻璃，第（）種作用占主導(dǎo)，故耐酸性大于耐水性。種作用占主導(dǎo)，故耐酸性大于耐水性。 因能與因能與iO2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此氫氟酸對(duì)硅酸鹽玻璃的網(wǎng)絡(luò)骨架直接的此氫氟酸對(duì)硅酸鹽玻璃的網(wǎng)絡(luò)骨架直接的破壞作用。這是玻璃傳統(tǒng)化學(xué)蝕刻、酸拋破壞作用。這是玻璃傳統(tǒng)化學(xué)蝕刻、酸拋光、蒙砂等一系列工藝過(guò)程的基礎(chǔ)。光、蒙砂等一系列工藝過(guò)程的基礎(chǔ)。 iO2 + 4HF SiF4 + 2H2O 60. 大氣