[工程科技]玻璃工艺学--xv_1.ppt

玻 璃 工 艺 学 绪 论 光学玻璃：用于生产显微镜、望远镜、照相机等各种复杂的光学仪器。 试验用具：化学仪器、温度计等。 玻璃纤维，以及与各种树脂制成的玻璃钢。 第一章 玻璃的定义与结构 玻璃的定义 玻璃的特性和转变 玻璃的结构 玻璃组成、结构、性能之间的关系 玻璃结构的研究方法 热历史对玻璃热谱的影响 热历史对玻璃达到平衡结构的速度的影响 不能单独生成玻璃，不参加网络，一般处于网络之外。如： Li2O、Na2O、K2O、CaO、BaO、ZrO2等。 作业 1、概念：玻璃（狭义、广义玻璃），硼反常， 玻璃的热历史，压制效应，双碱效应 2、填空： 玻璃的特性有：（）（）（）（） 玻璃的结构特点是： （）（） 单组分SiO2玻璃的基本结构单元是（），为（）结构；单组分B2O3玻璃的基本结构单元是（），低温下为（）结构；单组分P2O5玻璃的基本结构单元是（），为（）结构。 网络生成体氧化物有：（……）；网络外体氧化物有：（……）；中间体氧化物有： （……） 1、网络形成体氧化物 F-O键：离子、共价混合键 单键能：较大，一般 335kJ/mol 配位数：阳离子F的是3或4； 阴离子O2-的配位数是2。 配位多面体：[FO4]或[FO3]顶角相连。 能单独生成玻璃，如：SiO2、B2O3、P2O5、GeO2、As2O5等 F：网络生成体离子 2、网络外体氧化物 M：网络外体离子 M-O键：离子键 电场强度：较小， 单键能： 251kJ/mol 配位数：≥ 6。 各种氧化物给出游离氧的本领（K） 一般不能单独生成玻璃，其作用介于网络生成体和网络外体之间。常见的有：BeO、(MgO)、ZnO、Al2O3、Ga2O3、TiO2等。 3、中间体氧化物 I：中间体离子 I-O键：离子键性，具有一定的共价性 单键能：251.2～80千334.9kJ/mol 配位数：一般为6， 夺取游离氧后配位数可以变成4 在含有不止一种中间体氧化物的复杂系统中，当游离氧不足时，中间体离子大致按下列次序进入网络： [BeO4]→[AlO4]→[GaO4]→[BO4]→[TiO4]→[ZnO4] 二、氧化物在玻璃中的作用（自学） 碱金属氧化物（R2O）：Li2O、Na2O、K2O 二价金属氧化物：CaO、MgO、BaO、ZnO、PbO、 其它氧化物：Al2O3、B2O3、ZrO2、TiO2、Bi2O3、La2O3、Nd2O3、Ta2O5、Ho2O3、Yb2O3、ThO2 思考题6：简述R2O、CaO、MgO、Al2O3、B2O3等在玻璃中作用。 二、结构因素对玻璃性质的影响 氧硅比对结构的影响 阳离子配位状态的影响 离子极化的影响 离子堆积与排列的影响 亚稳分相的影响 1、氧硅比对结构的影响（硅氧骨架的结合程度） R (O/Si) Y 2 4 2.5 3 3 2 1 3.5 4 0 逆性玻璃： 如果玻璃中同时存在两种以上金属离子，且他们的大小和所带电荷不相同时，即使Y2（f0.33）也能制成玻璃，这构成了结构上的逆性，并且其某些性能会随着金属离子数的增大而变好，一般这种玻璃称为逆性玻璃。 2、阳离子配位状态的影响 一价碱金属离子R+ 二价碱土金属氧化物RO 场强大的阳离子 压制效应： 在固态玻璃中，RO置换R2O-SiO2系统中部分SiO2（R2O-RO-SiO2），R2O中R＋离子扩散系数变小，即二价阳离子R2＋对一价阳离子R＋的压制作用。 3、离子极化的影响 4、离子堆积与排列的影响 ——玻璃中的空隙 双碱效应（混合碱效应、中和效应）： 在硅酸盐熔体或玻璃中，R2O总量不变，由一种R2O 部分取代另外一种R2O时，玻璃的某些性质不是呈线性变化、而是出现明显的极值，这就是双碱效应。 双碱效应 5、亚稳分相的影响 第五节 玻璃结构的研究方法 例： 有两种不同配比的玻璃，其组成如下 序号 Na2O（wt%） Al2O3（wt％） SiO2（wt％） 1 10 20 70 2 20 10 70 试用玻璃结构参数说明两种玻璃高温下粘度的大小？ ? 序号 Na2O Al2O3 SiO2 wt％ mol％ wt％ mol％ wt％ mol％ 1 10 10.51 20 12.87 70 76.63 2 20 20.19 10 6.18 70 73.63 解： 二、传统玻璃结构 硅酸盐玻璃结构 硼酸盐玻璃结构 磷酸盐玻璃结构 （一）硅酸盐玻璃结构 石英玻璃结构 碱硅酸盐玻璃结构 钠钙硅酸盐玻璃结构 石英玻璃结构 碱硅酸盐玻璃结构