玻璃粘度表面性質(zhì)

1、關于玻璃的粘度表面性質(zhì)第一張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月 玻璃體的性質(zhì)粘度 表面張力玻璃體性質(zhì)粘度的含義、理論解釋粘度與溫度的關系粘度與熔體結(jié)構(gòu)的關系粘度與組成的關系粘度對玻璃生產(chǎn)的影響表面張力的含義表面張力與溫度的關系表面張力與組成的關系表面張力對玻璃生產(chǎn)的影響第二張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月4.1 玻璃的粘度定義 粘度是指面積為S的兩平行液面，以一定的速度梯度dV/dx移動時所需克服的內(nèi)摩擦阻力f。單位：Pas或Ns/m2。 f=S概念的引出：把玻璃熔體看作“牛頓型流體”，即在剪切應力下產(chǎn)生的剪切速度 dv/dx 與剪應力成正比：第三張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022

2、年6月4.1.1 粘度在玻璃生產(chǎn)中的應用玻璃的熔制（原料的溶解、氣泡的排除、各組分的擴散均化）玻璃的成形（不同的成型方法與成形速度要求不同的粘度和料性）玻璃的退火（粘滯流動、彈性松弛，對制品內(nèi)應力的消除速度有重要的影響）玻璃的鋼化、微晶化、分相、顯色等過程中溫度制度的制定，都必須考慮粘度的影響。第四張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月玻璃生產(chǎn)中的粘度點1）熔化溫度范圍：50500泊 2）工作溫度范圍：103107泊 3）退火溫度范圍：10121013泊 第五張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月粘度參考點1013.6Pas，退火下限溫度1012Pas，退火上限溫度1012.4Pas，Tg

3、10101011Pas106107Pas，操作溫度下限102103Pas，操作溫度上限10Pas第六張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月4.1.2 粘度的理論解釋1、絕對速度理論2、自由體積理論3、過剩熵理論第七張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月1、絕對速度理論流動度粘度式中：E 質(zhì)點移動的活化能 0 與熔體有關的常數(shù) k 波爾茲曼常數(shù) T 絕對溫度第八張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月將粘度公式取對數(shù)：式中:第九張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月E=180300550KJ/mol0.50 0.75 1.00 1.25(1/T)Lg(dPa.s) 151050鈉鈣硅酸鹽玻

4、璃的lg1/T關系曲線高溫未發(fā)生締合低溫締合基本完成陰離子基團不斷發(fā)生締合，產(chǎn)生大陰離子基團，因此不是直線關系第十張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月2、自由體積理論 液體內(nèi)分布著不規(guī)則，大小不等的空隙，液體流動必須打開這些“空洞”，允許液體分子的運動。自由體積：Vf = V - V0 V -溫度 T時液體的表觀體積。 V0 -溫度T0時液體所具有的最小體積，即液體分子 作緊密堆積時的體積。第十一張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月VFT方程:WLF方程:此式在玻璃Tg溫度以上適用在Tg溫度附近：87第十二張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月3、過剩熵理論 液體是由許多結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成

5、，液體的流動就是這些結(jié)構(gòu)單元的再排列過程。粘度關系式：式中，C -常數(shù) D -勢壘因子 S0-位形熵第十三張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月說明：以上三個理論都是以簡單流動過程為 基礎來描述粘度與溫度的關系，都是 經(jīng)驗公式。在實際生產(chǎn)中仍需要以實 際測量值為準。第十四張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月4.1.3 影響粘度的因素溫度熔體結(jié)構(gòu)化學組成熱處理時間第十五張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月1. 粘度與溫度的關系晶體與玻璃熔體的粘度隨溫度變化不同不同組成玻璃熔體隨溫度的變化其粘度變化的速度料性在不同溫度區(qū)域玻璃粘度的變化高溫未發(fā)生締合低溫締合基本完成陰離子基團不斷發(fā)生締合

6、，產(chǎn)生大陰離子基團，因此不是直線關系第十六張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月2. 粘度與熔體的關系溫度較高時硅氧四面體群有較大的空隙，可以容納小型體群通過粘度減小高溫時熔體中的堿金屬和堿土金屬氧化物以離子狀態(tài)自由移動，同時減弱硅氧鍵的作用，因此使粘度減小。溫度降低時空隙變小粘度增大熔體隨溫度降低形成大陰離子團粘度增大在低溫時，某些金屬氧化物可能起到積聚作用，使粘度增大。第十七張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月3. 粘度與組成的關系有利于形成大陰離子基團的組成使粘度增大（SiO2、Al2O3、ZrO2等）提供游離氧，破壞網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的，則使粘度減小；場強較大的可能產(chǎn)生復雜的作用：高溫降粘

7、，低溫增粘 氧硅比 鍵強、離子的極化（R2OSiO2） 結(jié)構(gòu)的對稱性（B2O3、P2O5、SiO2） 配位數(shù)（B2O3、Al2O3） 氧硅比較大，意味著大型的SO4群分解為小型SO4群，粘滯活化能降低，粘度減小 總體來說，鍵強大，則粘度大但網(wǎng)絡外體在氧硅比不同的情況下，對粘度的影響是不同的 取決于對形成緊密、對稱的三維架狀結(jié)構(gòu)的作用第十八張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月 硅酸鹽熔體的粘度首先取決于硅氧四面體網(wǎng)絡的聚合程度，即隨O/Si比 而 。1） O/Si比 第十九張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月2）堿金屬氧化物 通常堿金屬氧化物（Li2O、Na2O、K2O等）能降低熔體粘度

8、。 這些正離子由于電荷少、半徑大、和O2的作用力較小，提供了系統(tǒng)中的“自由氧”而使O/Si比值增加，導致原來硅氧負離子團解聚成較簡單的結(jié)構(gòu)單位，因而使活化能減低、粘度變小。原因第二十張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月Na2OSi2O系統(tǒng)中Na2O含量對粘滯活化能u的影響1020304050607066100134168202236u(kJ/mol)第二十一張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月=Li2O-SiO2 1400 ；K2O-SiO2 1600；=BaO-SiO2 1700132046875901020304050Log (:P)金屬氧化物（mol%）第二十二張，PPT共五十頁

9、，創(chuàng)作于2022年6月簡單堿金屬硅酸鹽系統(tǒng)（2OSiO2）中堿金屬離子R對粘度的影響 0.1110100100010000010203040KKLiLiNaNa（P）R2O(mol%)1)當2O含量較低時（O/Si較低），熔體中硅氧負離子團較大， 對粘度起主要作用的是四面體SiO4間的鍵力。這時，加入的正離子的半徑越小，降低粘度的作用越大，其次序是LiNa 。這是由于 R除了能提供“游離”氧，打斷硅氧網(wǎng)絡以 外，在網(wǎng)絡中還對SiOSi鍵有反極化作用，減弱了上 述鍵力。Li離子半徑最小，電場強度最強，反極化作用最大， 故它降低粘度的作用最大。第二十三張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月簡單堿

10、金屬硅酸鹽系統(tǒng)（2OSiO2）中堿金屬離子R對粘度的影響 0.1110100100010000010203040KKLiLiNaNa（P）R2O(mol%)2) 當熔體中2O含量較高時，熔體中硅氧負離子團接近最簡單的SiO4形式，同時熔體中有大量2-存在，SiO4四面體之間主要依靠R-O鍵力連接，這時作用力矩最大的Li+就具有較大的粘度。在這種情況下，R2O 對降低粘度影響的次序是Li+Na+ 。第二十四張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月3）二價金屬氧化物 一方面和堿金屬離子一樣，能使硅氧負離子團解 聚使粘度降低；另一方面，離子極化對粘度也有影響，極化率越 大，降低粘度的作用越明顯。粘度按 Pb2+Ba2+Cd2+ Zn2+ Ca2+共價鍵離子鍵分子鍵一般規(guī)律：第四十六張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月熔體的表面張力(10-3 N/m)第四十七張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月4.2.3 玻璃的潤濕性影響因素氣體介質(zhì)溫度玻璃的組成第