玻璃工艺学1玻璃结构和组成技术方案.ppt

引言一、玻璃发展简史 1 起源 天然玻璃：黑耀岩 人造玻璃：古埃及，公元前1500年前，出现稳定的玻璃工业 2、玻璃工业的两次飞跃 公元13世纪，意大利，工艺、日用玻璃 泥罐熔融 铁管吹制 威尼斯煤代木 政治经济因素：奴隶制终结 创始人：英国。阿拉塔斯.皮尔金顿勋爵 时间：1952年，工艺设想 1953年，试验 1959年，第一条生产线，圣海伦市 研发耗资：400万英镑 搅拌法 蓄热室 浮法工艺特点 1、建设快 一年 不需要庞大砂子分级及磨光设备的制造、安装 2、投资省 投资相当于双面磨光玻璃的50% 3、成本低 可连续生产，机械化、自动化程度高，设备维修少 浮法工艺特点 4、质量好 平整度、平行度、透光度可与机磨玻璃比美，其他性能优于机磨玻璃 5、产量高 拉引速度是压延法的几倍，板宽加大容易，日熔化量900吨左右 6、品种多 厚度：0.1—25mm,各种颜色，可在线镀膜 四、玻璃态特性 (property) 1.各向同性(isotropy) 质点无序排列而呈统计均匀结构的外在表现。 2.亚稳性(metastability) 非最小内能。所有玻璃都有析晶倾向。 3.无固定熔点(unfixed melting point) 4.连续性(changebility) 性质随成分（一定范围）发生连续和逐渐的变化。 5.可逆性(reversibility) 温变过程中性质产生逐渐连续的变化且可逆。 Tg --转变温度 ?=1012.4 Pa?S Tf --膨胀软化点 ?=108~10 Pa?S 七、玻璃结构中氧化物的分类及作用 分类标准 根据无规则网络学说，按元素与氧结合单键能大小分。 一）网络生成体氧化物 network formation（N F） · 单键能80kcal/mol · 可单独成玻 · 阳离子半径小电荷大 · 离子共价混合键 如：SiO2 B2O3 P2O5 GeO2 二）网络外体氧化物network modifier（NM） · 单键能60kcal/mol · 不可单独成玻 · 离子半径大电荷小 · 离子键 如：Li+ Na+ K+ Ca2+ Sr2+ (小场强) Th4+ In3+ Zr4+ （大场强） 作用：a.断网 b.补网 C.积聚 分类标准 根据无规则网络学说，按元素与氧结合单键能大小分。 网络生成体氧化物 网络外体氧化物 中间体氧化物 一）网络生成体氧化物 network formation（NF） 单键能80kcal/mol 可单独成玻 阳离子半径小电荷大 离子-共价混合键 如：SiO2 、B2O3 、P2O5 、GeO2 硅酸盐中：核化剂、乳浊剂 3.B2O3 硼酸盐玻璃骨架 硅酸盐中少量可得较特殊玻璃 磷酸盐中可形成[BPO4] ，结构变为架状 二）网络外体氧化物network modifier（NM） 单键能60kcal/mol 不能单独成玻 离子半径大电荷小 离子键 如：Li+、Na+、K+、Ca2+、Sr2+ (小场强) 、 Th4+、 In3+、Zr4+（大场强） 作用： a.断网 b.补网 C.积聚 1 . 碱金属氧化物的作用 （1）在硅酸盐玻璃中 使四面体网络断裂，结构疏松，性质变差 ? Si-O键是极性共价键 （各50%） ?无极性 （1）[SiO4]是基本结构单元 架状结构 （2）键能大、分布均 （1）R-O键 Si-O键，给出氧离子； R+或R+2处于网络空隙，平衡电荷。 B2O3 SiO2 ·键能 119千卡/摩尔 106千卡/摩尔 ·结构