玻璃的粘度及表面性质

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1、3玻璃的黏度及表面性质3.1玻璃的黏度3.1.1概念（熟悉）3.1.2黏度与温度的关系（掌握）3.1.3黏度与熔体结构的关系（掌握）3.1.4黏度与玻璃组成的关系（掌握）3.1.5黏度参考点（熟悉）3.1.6黏度在生产中的应用（熟悉）3.1.1概念（熟悉）黏滞流动：在外力作用下，玻璃液中的结构组元(离子或离子基团）发生流动，如该流动以占据结构空位的方式来进行的流动方式。发生黏滞流动的条件：外力＞内磨擦阻力式中：η为黏度，单位为Pa·s所有实用硅酸盐玻璃，其黏度随温度的变化规律属于同一类型。在η＝10-1011Pa· S范围内，粘度由温度及化学组成所

2、决定；在η＝1011-1014Pa· S范围内，粘度与时间有关。3.1.2黏度与温度的关系（掌握）注：生产上常把玻璃的粘度随温度变化的快慢称为玻璃的料性。粘度随温度变化快的玻璃称为短性玻璃，反之称为长性玻璃。图中分三个温度区A区：温度较高，表现为典型的黏性液体，其弹性性质近于消失。黏度决定于玻璃的组成和温度。B区：（转变区）黏度、弹性模量随温度的↓而↑↑。黏度与组成、温度和时间有关。C区：温度↓而弹性模量↑，黏滞流动变得非常小。黏度决定于组成和温度，与时间无关。存在着大小不同的硅氧四面体群或络合阴离子，它们在玻璃中存在着不同的结构，该结构与温度有很

3、大的关系。3.1.3黏度与熔体结构的关系对硅酸盐熔体熔体中的硅氧四面体群有较大的空隙，可容纳小型的硅氧四面体群穿插活动。高温时空隙较多、较大、有利用小型的穿插活动，则η↓。碱金属和碱土金属以离子状态存在，高温时，它们较自由移动并且有减弱硅氧键的作用，则η↓。当温度↓时，上述作用↓并且使硅氧四面体由小变大，则η↑。3.1.4黏度与玻璃组成的关系氧硅比键强离子极化结构对称性配位数（1）氧硅比氧硅比大（如熔体中碱含量增大，游离氧增多），非桥氧多，网络结构不牢固，熔体黏度减小；反之增大。（2）键强：在其它条件相同的前提下，粘度随阳离　子与氧的键强增大而增大

4、。（3）离子极化：离子极化力大的阳离子对桥氧的极化力强，使得Si－O键作用减弱，网络结构易于调整与移动，使η↓。R2O－SiO2玻璃黏度按Li2O－Na2O－K2O依次递减说明非惰性气体型（外层电子数不充满）阳离子的极化比惰性气体型的大。（4）结构对称性：网络基本结构单元的结构不对称，可能在结构中存在缺陷或弱点，使结构不稳定，粘度下降。（5）配位数：4配位形成四面体进入网络结构，使结构紧密，粘度增大。其它配位时就从网络中分离出来，使黏度降低。如B2O3和Al2O3B2O3当B3＋是4配位时形成[BO4]时，黏度增大，而当6配位形成八面体或3配位形成

5、三角体时，黏度降低。151413121110048121620242832lgη(η×10-1Pa.s)B2O3(mol%)图4－416Na2O·xB2O3·(84－x)SiO2系统玻璃中560℃时的粘度变化当氧化硼较少时，Na2O/B2O3>1,结构中游离氧充足，B3＋处于四面体配位，粘度随氧化硼掺量增加而增大；当Na2O/B2O3≈1时，硼离子形成四面体配位最多，粘度达到最大；继续增加氧化硼，当Na2O/B2O3<1此时，游离氧不足，形成B－O三角形配位，粘度下降。硼反常现象：由硼离子配位数变化引起性能曲线上出现转折的现象，称为“硼反常现象”。

6、总结氧化物组成对玻璃粘度作用可归纳如下SiO2，Al2O3，ZrO提高粘度。K2O，Na2O降低粘度，Li2O高温时降低粘度，低温时增加粘度。RO降低高温粘度，增加低温粘度。PbO，CdO，Bi2O3，SnO等降低粘度。3.1.5黏度参考点粘度参考点：在玻璃温度-粘度曲线上，存在着一些有代表性的点。(1)应变点：η＝1013.6，即应力在几小时内消除的温度。(2)转变点（Tg）：η＝1012.4Pa· S的温度。(3)退火点：η＝1012Pa· S的温度，应力在几分钟内消除。(4)变形点：η＝1010～1011Pa· S的温度范围。(5)软化温度（

7、Tf）：η＝3×106～1.5×107Pa· S的温度范围，相当于操作温度的下限(6)操作范围：相当于成形时玻璃液表面的温度范围。T上限～T下限，T上限指准备成形操作的温度；T下限指成形时能保持制品形状的温度；η＝103～106.6Pa· S(7)熔化温度：η＝10Pa·S(8)自动机供料的黏度：102～103Pa· S1、在熔制阶段：其对应粘度为100.7-10Pa· S2、成型阶段：成形开始的黏度随制品的种类而异，一般在101.6～103Pa· S，终了黏度为101.6～103Pa·S3、玻璃退火：对应粘度为1011－1014Pa· S,典型的

8、钠钙硅玻璃对应的温度为583℃～539℃，即退火温度范围3.1.6黏度对生产的应用3.2玻璃的表面张力3.2.1表面张力的