第三章_熔体和玻璃体课件

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1、掌握熔体和玻璃体结构的基本理论、性质及转化时的物理化学条件.用基本理论分析熔体和玻璃体的结构与性质。掌握“结构---组成----性能”之间的关系。本章要求第三章熔体与玻璃体物质的三种聚集状态：固、液、气固体晶体非晶体玻璃高聚体：如橡胶、沥青、树脂…熔融状态熔体1、问题的引出：晶体（理想）的特点——晶体（实际）的特点——整体有序【举例】熔体与玻璃的特点—？近程有序远程无序第三章熔体与玻璃体ΔGaΔGv熔体晶体能量从热力学和动力学角度分析熔体与晶体2、从能量角度分析：热力学、动力学气相冷凝获得的无定形物质表面内部位能

2、从能量曲线分析熔体和玻璃熔体玻璃真实晶体理想晶体原因熔体是玻璃制造的中间产物瓷釉在高温状态下是熔体状态耐火材料的耐火度与熔体含量有直接关系瓷胎中40%—60%是玻璃状态（高温下是熔体态）3、为什么要研究熔体、玻璃？（结构和性能）要求：（1）掌握熔体的结构与性质的关系、玻璃的性质和结构；（2）了解其内在规律性。重点及难点：熔体的结构与性质、玻璃结构、玻璃通性与晶体性质的区别。§3.1熔体的结构——聚合物理论§3.2熔体的性质§3.3玻璃的通性§3.4玻璃的形成§3.5玻璃的结构§3.5常见玻璃类型主要内容：（一）X

3、—RAD结果（二）熔体结构描述（三）聚合物的形成（四）聚合物理论要点基本内容§3.1熔体的结构——聚合物理论一.熔体结构图为SiO2的气体、熔体、玻璃体和晶体的X射线衍射图。（一）X—RAD分析:结论：①熔体和玻璃的结构相似②结构中存在着近程有序区熔体结构特点：近程有序远程无序（二）熔体结构描述：众多理论——“硬球模型”、“核前群理论”、“聚合物理论”聚合物理论的结构描述——白尔泰：偏硅酸钠（Na2SiO3，R＝3）熔体结构模型①硅酸盐熔体中有多种负离子集团同时存在：如Na2O—SiO2熔体中有：[SiO4](单

4、体)[Si2O7]-6（二聚体）[Si3O10]-8（三聚体）……[SinO3n+1]-（2n+2）；②此外还有“三维晶格碎片”[SiO2]n，其边缘有断键，内部有缺陷。平衡时各级聚合物分布呈一定的几何级数。1.熔体组成与熔体结构硅酸盐熔体中的基本离子：Si4＋、O2－、R2＋、R＋1）熔融石英的分化过程R2O或RO使硅氧网络断裂，桥氧变为非桥氧。[SiO4]顶角相连形成硅氧阴离子团如：熔融SiO2中加入Na2O（三）聚合物的形成随着O/Si比增大，由高聚物逐步变为低聚物。——即熔融石英的分化过程3）缩聚和变形一

5、定温度时，熔体中存在聚合与解聚平衡，熔体中多种聚合物并存。不同聚合程度的聚合物发生变形、缩聚，最终达到分化缩聚平衡，熔体中不同聚合程度的负离子团同时并存，有：[SiO4]4－（单体）、（Si2O7）6－（二聚体）、（Si3O10）8－（三聚体）…（SinO3n＋1）（2n＋1）－（n聚体）n＝1，2，3…∞，以及三维晶格碎片（SiO2）n多种聚合物同时并存即是熔体结构远程无序的实质。4)熔体中的可逆平衡：结果：使熔体中有多种多样的聚合物，高温时低聚物各自以分立状态存在，温度降低时有一部分附着在三微碎片上，形成“毛

6、刷”结构。温度升高“毛刷”脱开。反应的实质是：3.熔制温度对熔体结构的影响则非桥氧分化作用增强，2.熔体组成与结构的关系：低聚物浓度当T不变时，R＝O/Si，即R2O（RO）含量，温度升高，平衡向解聚方向移动，低聚物浓度增加，高聚物浓度降低4.玻璃熔制过程即聚合物的形成，包含三个阶段：初期：石英颗粒的分化中期：缩聚反应并伴随聚合物的变形；后期：一定t（时间）和一定T（温度）下，聚合解聚达到平衡产物中含有：低聚物、高聚物、“三维碎片”及吸附物、游离碱等。最后熔体为不同聚合程度的各种聚合体的混合物，聚合体的种类、大小

7、和数量随熔体组成和温度而变化。（四）聚合物理论要点:（1）硅酸盐熔体是由不同级次、不同大小、不同数量的聚合物组成的混合物。所谓的聚合物是指由[SiO4]连接起来的硅酸盐聚离子。（2）聚合物的种类、大小、分布决定熔体结构，各种聚合物处于不断的物理运动和化学运动中，并在一定条件下达到平衡。（3）聚合物的分布决定熔体结构，分布一定，结构一定。（4）熔体中聚合物被R＋，R2＋结合起来，结合力决定熔体性质。（5）聚合物的种类、大小、数量随温度和组成而发生变化。§3.2熔体的性质一、粘度(η)1.概念——液体流动时，一层液体

8、受到另一层液体的牵制。在剪切应力下产生的剪切速度dv/dx与剪应力σ成正比。即σ＝ηdv/dx定义：使相距一定距离的两个平行平面以一定速度相对移动所需的力。单位：Pa．s物理意义：表示相距1米的两个面积为1m2的平行平面相对移动所需的力为1N。流动度：φ＝１／η2.粘度－温度关系绝对速度理论自由体积理论过剩熵理论根据玻尔兹曼能量分布定律，活化质点的数目与exp（－ΔE/k