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1、玻璃製品基本知識(AIM教育培訓材料)一.玻璃的概念及組成1.概念玻璃是以非金屬氧化物及金屬氧化物等為原料,加以各種輔助性材料,經過高溫熔融﹑成型﹑冷卻而形成的透明固體,它是各向同性的硅酸鹽勻質材料.2.組成(1)按照玻璃組成氧化物在玻璃網絡中的作用可以將其分為以下三類---A.玻璃形成氧化物—二氧化硅(SiO2)和氧化硼(B2O3),它們可以單獨形成玻璃.SiO2以硅氧四面體SiO4結構單元形成結構網絡,能降低熱膨脹系數密度,提高熱穩定性﹑化學穩定性﹑粘度﹑機械強度;B2O3以硼硅三角體(BO3)和硼硅四面體(B
2、O4)為結構單元,在硼硅酸玻璃中與硅氧四面體共同組成結構網絡,同樣能降低熱膨脹系數密度,提高熱穩定﹑性化學穩定性﹑機械強度,在高溫時能降低玻璃的粘度,在低溫時增加粘度,少量在的B2O3有助熔劑的作用,加速玻璃的澄清,降低玻璃的結晶能力.B.中間體氧化物—氧化鋁(Al2O3)﹑氧化鉛(PbO)﹑氧化鋅(ZnO),本身不能形成玻璃,但可以連接SiO2(玻璃)鏈使其保持玻璃態,形成玻璃網絡結構的一部分,而且改進結構內部的位置.當玻璃中游離氧多時,氧化鋁和氧化鋅分別形成鋁氧四面體(AlO4)和鉛氧四面體(ZnO4),與硅氧
3、四面體組成連續的網絡結構;當玻璃中游離氧少時,它們分別又以鋁氧八面體(AlO6)和鋅氧八面體(ZnO6)居於網絡之外.C.網絡外體氧化物—氧化鋰(LiO2)﹑氧化鈉(NaO2)﹑氧化鉀(K2O)﹑氧化鎂(MgO)﹑氧化鈣(CaO)﹑氧化鋇(BaO)等,它們居於網絡之外,不參加玻璃的結構網絡,但能促使玻璃網絡破裂而改變玻璃的性質,為玻璃改性劑,主要用來降低熔點和改善工藝.(2)原料來源A.主要原料—因為玻璃是由各种氧化物組成,因此玻璃的主要原料是引入各種組成氧化物的原料,如石英砂﹑長石﹑石灰石﹑白云石﹑純鹼.a.含S
4、iO2的原料---有石英砂(硅砂)砂岩石灰岩等.石英砂的主要成分是石英,它是由石英岩長石等受氣候變化與水和二氧化碳等作用風化生成的.其主要成分是SiO2,常含有Al2O3﹑CaO﹑TiO2﹑MgO﹑Fe2O3﹑NaO2﹑K2O﹑等雜質,高質量的石英砂,其純度就在99.8%以上,Al2O3﹑CaO﹑MgO﹑NaO2﹑K2O是玻璃組成氧化物,其量應該穩定,Page11of11編稿人--賴明福玻璃製品基本知識(AIM教育培訓材料)TiO2﹑Fe2O3等能使玻璃著色,降低玻璃的透明度,是有害物質.a.含B2O3的原料---
5、有硼砂(Na2B4.O7,10H2O)和硼酸.質量要求:硼砂:B2O3＞35%﹑Fe2O3＜0.01%﹑SO2＜0.02%;硼酸:H3BO3＞99%﹑Fe2O3＜0.01%﹑SO2＜0.2%.b.含其它金屬氧化物原料---主要從相就的鹽類鹼類和天然石料中選取.例如:Al2O3可從長石(R2O.Al2O3.6SiO2)﹑氫氧化鋁Al2O3﹑氫氧化鋁(Al(OH)3)取得.B.輔助原料—為了使玻璃獲得某些必要的性質和加速熔製過程而加入的輔助原料.a.澄清劑—往玻璃中配合料或熔體中加入,高溫時本身能氣化或分解出氣體,以促
6、進玻璃中氣泡排出的物質,稱為澄清劑.常用的澄清劑有白砒(As2O3)﹑三氧化二銻﹑硝酸鹽﹑硫酸鹽﹑瑩石﹑氯化鈉﹑氧化鈰.b.脫色劑—用以消除由於鐵鉻等化合物對無色玻璃所造成的不希望顏色的物質稱為脫色劑.有物理脫色和化學脫色兩種.化學脫色主要是借助脫色劑的氧化作用,使玻璃中著色能力大的FeO氧化成為著色能力小的Fe2O3,降低其著色強度,如白砒(As2O3)﹑三氧化二銻﹑氧化鈰﹑硝酸鈉等;物理脫色是往玻璃中加入少量著色劑,使FeO﹑Cr2O3﹑Fe2O3所產生的紅色或黃綠色得到互補,如硒﹑氧化鈷﹑二氧化錳.c.著色劑
7、—使玻璃著色的物質稱為著色劑,如二氧化錳﹑氧化鐵(紅)﹑鉻化合物(綠色)﹑硫化合物等.d.乳濁劑—使玻璃產生乳濁不透明的物質稱為乳濁劑,常用乳濁劑為氟化物,如冰晶石(3NaF.AlF3).e.助熔劑—能促進和加速玻璃熔製過程的物質稱為助熔劑,如瑩石﹑硝酸鈉﹑硫酸鹽等f.氧化劑—在玻璃熔製時能進行分解釋放出氧的物質稱為氧化劑,如硝酸鹽﹑硫酸鹽﹑白砒等.g.還原劑--在玻璃熔製時能奪取氧的稱為還原劑,如炭粉(煤粉﹑焦炭粉).h.碎玻璃—不但降低熔製的熱量消耗,促進玻璃的熔製過程,而且可以廢物利用,節省原料.二.玻璃的性
8、質和分類1.玻璃的性質(1)化學穩定性—Page11of11編稿人--賴明福玻璃製品基本知識(AIM教育培訓材料)抗酸腐蝕能力強,除氫氟酸外,其它酸均不能使玻璃發生腐蝕;但玻璃對鹼抗力較差,高溫受熱,水也可以侵蝕玻璃,加壓可使腐蝕加劇.如硅酸鹽類玻璃長期受水汽作用,能水解成鹼和硅酸Na2O.2SiO2+(n+1)H2O2NaOH+2SiO2.nH2O(1)強
