日用品與化學(xué)2課件

4．1玻璃和陶瓷4.2磁帶和電池

思考題日用品與化學(xué)4.4粘接材料

4.3涂料

4.5室內(nèi)裝飾物第4章4．1玻璃和陶瓷一、玻璃1．玻璃的制造、組成和性質(zhì)玻璃是由砂子（含二氧化硅）、石灰石（碳酸鈣）、純堿（碳酸鈉）等為原料經(jīng)高溫熔融而制得的，一般均為硅酸鹽。常見(jiàn)的鈉鈣玻璃主成分有二氧化硅（72%）、氧化鈉（15%）、氧化鈣（9%）和氧化鎂（4%）。無(wú)色玻璃，要用少量二氧化錳為去色劑。二氧化錳是氧化劑，它把原料中綠色的二價(jià)鐵離子（Fe2+）氧化成黃色的三價(jià)鐵離子（Fe3+），錳變成的了紫色的三價(jià)錳，黃色和紫色合成白色，玻璃就變成無(wú)色的了。有色玻璃，需加入各種氧化物以著色：加氧化亞銅可得紅色玻璃、氧化銅（綠或藍(lán)）、二氧化錳（紫羅蘭）、氧化鈷（藍(lán)）、氧化鉻（綠）、氧化亞鐵（綠）、氧化鐵（黃）、鈾（黃綠）、金（紅、紫或藍(lán)）和硒（淺紅）等。玻璃具有透明、耐腐蝕、導(dǎo)熱性小等優(yōu)點(diǎn)，適合做窗玻璃；具有透光性好、密封性好、耐高溫、不著火等優(yōu)點(diǎn)，適于制燈泡及各種燈具；具有良好的光學(xué)性能，廣泛用作照相機(jī)、眼鏡、望遠(yuǎn)鏡的鏡頭；還有一定的硬度，耐水、酸（堿）的侵蝕、無(wú)毒、穩(wěn)定，適宜制作各種容器，如酒（水）杯、油瓶、汽水及墨水瓶等，還廣泛用于制作實(shí)驗(yàn)儀器。（2）家用玻璃①鏡子鏡子的發(fā)展經(jīng)歷了銅鏡、汞銀、銀鏡和鋁鏡等不同階段。早在3000多年前，我們的祖先開(kāi)始用青銅鏡。大約在300多年前出現(xiàn)了玻璃鏡子。先是汞鏡，后是銀鏡，現(xiàn)在又有的鋁鏡。玻璃背面涂水銀（汞）的鏡子叫汞鏡，利用“銀鏡反應(yīng)”銀可制成銀鏡。鋁鏡的制造則是在真空中使鋁蒸發(fā)，其蒸氣凝結(jié)在玻璃面上，成為一層薄薄的鋁膜，光彩照人，價(jià)廉物美。若將鏡子做成凹凸不平的表面，就成為哈哈鏡。還有暖瓶。②眼鏡主要是變色眼鏡，由光學(xué)玻璃或光致變色玻璃制成。其主成分為二氧化硅（62%）、氧化硼（15～22%）、氧化鋁（7%）、氧化鋯（＜10%＝、氧化鈦（2%）及少量的鋰、鈉、鉀氧化物。在制作過(guò)程中滲進(jìn)了對(duì)光敏感的物質(zhì)，如氯化銀、溴化銀（統(tǒng)稱(chēng)鹵化銀）及催化劑氧化銅。眼鏡片從無(wú)色變成淺灰、茶褐色，再?gòu)暮谘坨R變回普通眼鏡，都是鹵化銀變的魔術(shù)。其變色原理大致為：鹵化銀晶體見(jiàn)光分解釋出許多黑色的微粒銀，均勻地分布在玻璃里，使鏡片顏色變暗，光越強(qiáng)色越暗；當(dāng)光線消失后，銀原子和鹵素在氧化銅催化下又會(huì)迅速地結(jié)合成透明的鹵化銀微晶，鏡片也隨之變得透明起來(lái)。鹵化銀常駐在玻璃里，使這種分解和化合反應(yīng)反復(fù)無(wú)窮地進(jìn)行著。綠色和茶色鏡片都能吸收紫外線和紅外線，灰色鏡片既能阻擋耀眼的陽(yáng)光，又不改變外界景物的顏色。

如果把窗玻璃都換上光致變色玻璃，晴天或白天時(shí)，玻璃是深色的，可部分或全部擋住太陽(yáng)光的入射；陰雨天或早晨、黃昏時(shí)，玻璃是透明的，室外的光線不會(huì)被遮擋。這就仿佛扇扇窗戶(hù)掛上了遮陽(yáng)窗簾。在一些高級(jí)賓館和車(chē)廂里已經(jīng)采用這些變色玻璃。

③器皿玻璃

又稱(chēng)光色玻璃，主成分為鈉、鈣的硅酸鹽。因其熔融溫度及軟化溫度均較低故又稱(chēng)軟玻璃。加入各種著色劑，適宜制作瓶、盆、缸、碟等飾物。

④鋼化玻璃。熱玻璃淬火后內(nèi)部分子排列微晶化，用來(lái)制作大型望遠(yuǎn)鏡，不脹不縮；做車(chē)刀，削鐵如泥；制成玻璃鍋，干凈美觀，能直接擺上宴席。⑤玻璃鋼。即玻璃增強(qiáng)塑料，系將玻璃熔化拉成細(xì)絲織布后按層壓在一起，放在熱熔塑料中加熱，其強(qiáng)度比同重量的鋼材大4倍，比重小、耐腐蝕、不導(dǎo)電，可避子彈。可用此材料做輕型坦克或炮艇，也可制瓦片和家具、撐跳竿和比賽用弓箭。⑥微孔玻璃⑦光導(dǎo)纖維⑧太陽(yáng)能聚焦鏡二、陶瓷陶瓷制品為粘土和瓷石制器，由胎體燒結(jié)并進(jìn)行表面加工而成，主成分為硅酸鹽。1．陶瓷的分類(lèi)和化學(xué)特征硅酸鹽基胎體未經(jīng)致密燒結(jié)，不論有色或無(wú)色，均稱(chēng)為陶器。胎體基本燒結(jié)，表面上釉的稱(chēng)為瓷器。按釉色再細(xì)分為青瓷、白瓷和彩瓷。胎體為金屬并上釉的稱(chēng)為搪瓷，又分為鐵、銅、鋁坯幾類(lèi)。胎體粘土的主成分為鋁硅酸鹽礦物，以高岺土為代表，由氧化硅、氧化鋁和水組成（三者含量分別為39.5%、46.54%和13.96%）。

瓷器及搪瓷表面的光滑玻璃質(zhì)層叫做釉，分白釉和彩釉?xún)深?lèi)。白釉主成分為氧化硅（60～69%）、氧化鋁（14～19%）、氧化鈣（7～15%）和氧化鎂（4～7%）等，近于硬質(zhì)玻璃。彩釉系在白釉基體上加入各種金屬氧化物燒熔后顯出不同顏色而得。2．家用陶瓷主要有器皿和裝飾品兩類(lèi)。①器皿陶瓷。包括餐具、壇罐等，名品有宜興釉陶、醴陵青瓷及白瓷、景德鎮(zhèn)素三彩。②仿古陶瓷。如唐三彩，系1899年從洛陽(yáng)唐墓中出土的以黃、綠、藍(lán)、白四色為主的經(jīng)二次燒成的彩釉陶。3．特種陶瓷①透明陶瓷。用純度很高、粒度很細(xì)的氧化鋁在特制的高溫爐中燒成。這種陶瓷氣孔少、抗腐蝕、強(qiáng)度高、耐高溫，適于制作城市照明的高壓鈉燈。還可用于制作紅外線制導(dǎo)的各種導(dǎo)彈光學(xué)部件、防彈裝甲、觀察核爆炸閃光的護(hù)目鏡、立體電視的觀察鏡等。②金屬陶瓷。系在粘土中摻入金屬細(xì)粉燒成，兼有陶瓷耐高溫、高硬度、抗氧化腐蝕及金屬韌而不脆的多方面優(yōu)異性能。如常用的鈷陶瓷用作宇宙火箭噴火道材料。還可作切削金屬的刀具及在原子核反應(yīng)堆里作抗液鈉侵蝕的器件。

4.2磁帶和電池

一、磁帶主要有錄音、錄像磁帶及計(jì)算機(jī)軟盤(pán)、光盤(pán)等，均用化學(xué)纖維（或金屬）片基涂布磁性材料制成，其質(zhì)量取決于磁性物質(zhì)的物理及化學(xué)性能。物質(zhì)的磁性是由于組成該物質(zhì)的晶格中存在自旋平行的電子，常用的磁質(zhì)主要有四種：①鐵、鈷、鎳及其合金。是最早用的磁帶材料，迄今仍用于普通錄音帶；②γ－氧化鐵型。優(yōu)點(diǎn)是化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性好，磁性隨溫度變化小，使用壽命長(zhǎng)，適于制作錄像帶及高級(jí)錄音帶；③鈷改性型。主要有鈷改性的氧化鐵，其化學(xué)組成相當(dāng)于CoxFe3-xO4；④氧化鉻型。主要含二氧化鉻（CrO2），適于制作電子計(jì)算機(jī)軟盤(pán)。

二、電池電池是利用氧化還原反應(yīng)即電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)由化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能從而產(chǎn)生電流的裝置，又稱(chēng)化學(xué)電池。在這種裝置中化學(xué)反應(yīng)不經(jīng)過(guò)熱能直接轉(zhuǎn)換成電能，若反應(yīng)不可逆或不能再生者稱(chēng)為一次電池或原電池，如通常用的干電池；若反應(yīng)可逆，由外部供給電能可再生者稱(chēng)為二次電池或蓄電池，如鉛（酸）蓄電池等。1．一次電池①鋅－錳干電池鋅（殼）為負(fù)極、二氧化錳連接炭棒為正極，以氯化銨為電解質(zhì)。通常為1.55伏。②空氣電池（略）2．二次電池電化學(xué)反應(yīng)中沒(méi)有氣體放出，無(wú)需去極化劑，可反復(fù)充、放電，主要有：①鉛（酸）蓄電池負(fù)極為海綿狀鉛，正極為二氧化鉛（連炭棒或其它導(dǎo)體），電解液為硫酸。鉛蓄電池系大容量穩(wěn)定電池，可反復(fù)充電1000次以上，主要用于汽車(chē)及各種需穩(wěn)壓直流電源的儀器。②堿蓄電池以鐵為負(fù)極，氫氧化鎳－鎳為正極，以氫氧化鉀為電解質(zhì)?，F(xiàn)今多用鎘代鐵為負(fù)極，其特點(diǎn)是可在－20～45℃應(yīng)用，并且經(jīng)久（7～25年）耐震。③燃料電池在碳膜上布滿(mǎn)鉑粉作催化劑，通入氫氣和氧氣平穩(wěn)反應(yīng)，既得電流，又得凈水。已裝備于阿波羅飛船上。④充電電池主要有鎳－鎘電池及銀－鋅電池，以相應(yīng)的金屬及其氧化物為正、負(fù)極，氫氧化鉀為電解質(zhì)，其特點(diǎn)是形狀小、重量輕、性能穩(wěn)定，其容量為普通電池的20倍以上，可充電1000次以上。適用于電視攝像機(jī)、通信及水下電器及空間飛船的供電需要。⑤太陽(yáng)能電池用硒光敏元件將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)化為電能，關(guān)鍵在于膜的效率。⑥微型電池主要是鋰電池，系70年代發(fā)展的新型化學(xué)電源，可用作心臟起搏、生物遙控監(jiān)視器、手表、手機(jī)及計(jì)算器等的電源?？勺龀赦o扣式、圓柱形或薄幣式。其特點(diǎn)是供電連續(xù)，長(zhǎng)時(shí)間（3－5年）不間歇，電流很?。ㄎ玻涟擦考?jí)），電壓穩(wěn)定，使用溫度范圍寬廣（－50～60℃）。4.3涂料

按化學(xué)性質(zhì)及用途分無(wú)機(jī)涂料、有機(jī)涂料和特種涂料等幾種。一、無(wú)機(jī)涂料無(wú)機(jī)涂料通常有白色和有色顏料兩類(lèi)，前者在可見(jiàn)光區(qū)不發(fā)生吸收，后者則吸收某種波長(zhǎng)的光，它們均可用于透明漆膜和釉面。從實(shí)用功能角度看，主要有透明色料和防銹顏料等。透明色料是將顏料在植物油中分散，不改變基質(zhì)結(jié)構(gòu)如紋路、花型的前提下使物體著色，主要用于木料、塑料面及皮革上色，包裝材料印刷和汽車(chē)外殼的高級(jí)面漆。常用的有氧化鐵黃（FeOOH）、氧化鐵紅（Fe2O3）、水合氧化鉻綠［Cr4O3(OH)6］、氧化鉻綠（Cr2O3·SiO2）等等，其中以氧化鐵紅最重要。因?yàn)樗?、抗輻射、熱穩(wěn)定性?xún)?yōu)良。防銹顏料是利用顏料與基質(zhì)、粘合劑及滲進(jìn)的水分在界面發(fā)生作用，防止空氣、二氧化碳及其它雜質(zhì)的透入或通過(guò)吸收和反射作用使有機(jī)粘合劑與紫外線隔離，因而收到物理保護(hù)和化學(xué)防護(hù)的功效。油漆種類(lèi)甚多，其功能隨實(shí)際要求而異。較重要的油漆有：①中國(guó)漆。又名大漆，是漆樹(shù)的分泌物，主成分為漆酚。新從漆樹(shù)剖出的漆汁含有相當(dāng)多的水分，稱(chēng)為生漆，脫水后成為深色粘稠狀物，稱(chēng)為熟漆?？捎猛┯偷认♂?zhuān)浔旧首虾?，甚為秀美，古色古香。②色漆。用大漆加丹砂、雄（雌）黃、紅土、白土等，它們通常在較高濕度（70～80%相對(duì)濕度）下氧化成膜，其質(zhì)地甚好，易干而不裂，還可加二氧化錳、蛋清及氧化鉛以催干。因?yàn)檫@類(lèi)生漆的干燥受所含漆酶的催化作用，其適宜溫度為20～30℃，濕度為80%。③清漆。又稱(chēng)油漆即油和樹(shù)脂配成的成膜物，直接涂飾家具或作為打底用漆。④其它。還有調(diào)和漆（清油和樹(shù)脂加色料，適于涂刷門(mén)窗，抗水和耐陽(yáng)光）、瓷漆（樹(shù)脂加顏料，膜堅(jiān)韌、光亮）、硝基漆（硝化纖維的丙酮、苯、醇或蓖麻子油溶液，其特點(diǎn)是干得快，化學(xué)穩(wěn)定性好，多用于涂過(guò)顏料的木材或金屬面上）等。三、特種涂料①發(fā)光涂料②抗水涂料③宇航涂料④防中子彈涂料⑤多功能溫控涂料⑥工程抗蝕涂料

4.4粘接材料一、化學(xué)組成和作用機(jī)制粘接材料包括通常的膠粘劑和膠條（均簡(jiǎn)稱(chēng)為膠），是靠界面作用把不同物料牢固粘接的一類(lèi)物質(zhì)。1．分類(lèi)與組成按化學(xué)特征可分無(wú)機(jī)膠如硅酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽系列及有機(jī)膠如天然膠（動(dòng)物膠、植物膠）及合成膠如熱固性、熱塑性樹(shù)脂及橡膠型系列。按應(yīng)用則可分為粘金屬、軟材、塑料、橡皮、織物、紙制品、日用品及特種材料膠等。

②香味辦公膠水。由于化學(xué)漿糊（主要是羧甲基纖維素）的初粘性和粘合力不佳，現(xiàn)正逐步被化學(xué)合成膠水取代。后者具有初粘性好、粘合力強(qiáng)、貯存穩(wěn)定、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。

③木工膠（又名白膠）。系聚乙酸乙烯酯，可用水稀釋?zhuān)m于粘合木料。

2．粘接技術(shù)要點(diǎn)

①表面去污

②表面化學(xué)預(yù)處理

③加入適當(dāng)溶劑

④優(yōu)化凝固條件

4.5室內(nèi)裝飾物

這類(lèi)飾品通常既有實(shí)用性又有觀賞性，也有某些工藝品以觀賞為主。

一、實(shí)用品

指家庭中實(shí)用飾物，如墻紙、地毯、家具、小電器等軟硬不同的物品。

1．軟飾物

指墻紙和地毯，它們的化學(xué)組成多為有機(jī)物和高聚物。

①墻紙。常用的有塑料墻紙、涂塑墻紙、無(wú)紡墻布和玻璃纖維涂塑墻布等。

②地毯。高級(jí)地毯均為粗毛料，民間常用的多為塑料地板、混紡制品，它們均有耐磨或吸塵等特點(diǎn)。

發(fā)熱，各種電器均有正常發(fā)熱，如電視機(jī)散熱器可達(dá)40℃，電冰箱壓縮機(jī)工作時(shí)間較長(zhǎng)，夏天可達(dá)90℃等。如果溫度異常高，則可能是積塵過(guò)厚，散熱不良或電阻過(guò)大引起。宜用微型吸塵器吸出灰塵，切忌用濕布擦洗，也可用吹風(fēng)機(jī)或打氣筒將灰塵吹出。

噪聲，對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)有不良影響，因?yàn)樯窠?jīng)元是一個(gè)振動(dòng)體系，每秒振動(dòng)5 次左右的次聲引起神經(jīng)元共振，對(duì)人危害最大。

二、工藝品

如民間泥塑、剪紙、字畫(huà)、雕塑等，還包括各式燈具、茶具、手工編織的臺(tái)布和掛毯及其它塑料品如有機(jī)玻璃制的動(dòng)物、花卉等。

1．陳設(shè)的美學(xué)

①科學(xué)性。首先要考慮光照方向、室內(nèi)通風(fēng)，如只有光線從畫(huà)面及陳設(shè)物的左上方射入時(shí)，其藝術(shù)效果顯著。人的正常視域約為60°的圓錐體范圍，所以掛畫(huà)的高度以距地1.5～2米為宜，鏡框與背后墻面夾角應(yīng)在15～30°之間。色彩應(yīng)以居室性質(zhì)匹配，臥室宜淡雅如乳黃、淺綠，餐室及工作室宜熱烈如用鮮艷的油畫(huà)、寫(xiě)生畫(huà)、花卉裝點(diǎn)等。

②協(xié)調(diào)性。選用的工藝品應(yīng)與整個(gè)室內(nèi)環(huán)境格調(diào)和諧，通常有現(xiàn)代和傳統(tǒng)兩種風(fēng)格?，F(xiàn)代居室和家具具有線條簡(jiǎn)潔、形體方整、材料時(shí)興的特點(diǎn)。與此相應(yīng)，陳設(shè)的工藝品應(yīng)是形象簡(jiǎn)樸、構(gòu)思新穎的幾何體，使用材料現(xiàn)代感強(qiáng)，如臺(tái)燈形狀為方圓結(jié)合、有機(jī)玻璃或高檔塑料精制，墻面可選用色彩明快、荷蘭式對(duì)稱(chēng)圖案的掛毯等。傳統(tǒng)住房和古典家具則富有民族特色，宜用幽雅、精致、仿古器物如吊燈籠、裱軸字畫(huà)點(diǎn)綴。

③少而精。旨在畫(huà)龍點(diǎn)睛，富有特色，符合藝術(shù)美和互補(bǔ)要求。如向水平方向舒張的家具（寫(xiě)字臺(tái)、五斗柜、電視架）宜配置向高處伸展的塑料花、唐三彩等。在組合家具的框架內(nèi)宜陳列小巧的古玩、茶具等，以減弱其單調(diào)色彩。

2．化學(xué)維護(hù)

①防潮。纖維基紙的工藝品如字畫(huà)、掛毯等易受潮而脫色、發(fā)霉，一般應(yīng)加強(qiáng)通風(fēng)。如房間特別潮濕則可在屋角放布袋的生石灰以吸水。

②防蟲(chóng)。及時(shí)翻曬，必要時(shí)噴藥。

思考題