第1篇 玻璃基础理论

第一篇玻璃基础理论第1章 玻璃结构与组成玻璃的物理化学性质不仅决定于其化学组成，而且与其结构有着密切的关系。

只有认识玻璃的结构，掌握玻璃组成、结构、性能三者之间的内在联系，才有可能通过改变化学组成、热历史，或利用某些物理的、化学的处理方法，制取符合预定物理化学性能的玻璃材料或制品。

1.1 玻璃的定义与通性1.1.1 玻璃的定义玻璃是非晶态固体的一个分支，按照《辞海》的定义，玻璃由熔体过冷所得，并因粘度逐渐增大而具有固体机械性质的无定形物体。

习惯上常称之为“过冷的液体”。

按照《硅酸盐词典》的定义，玻璃是由熔融物而得的非晶态固体。

因此，玻璃的定义也可理解为：玻璃是熔融、冷却、固化的非结晶（在特定条件下也可能成为晶态）的无机物，是过冷的液体。

随着科学技术的进步以及人们认识水平的提高，人们对玻璃（态）物质的结构、性质认识有了更进一步的理解。

形成玻璃（态）物质的范围扩大，玻璃的定义也进行了扩充，分为广义玻璃和狭义玻璃。

广义的玻璃包括单质玻璃、有机玻璃和无机玻璃。

狭义的玻璃仅指无机玻璃。

现较公认的广义玻璃的定义为: 结构上完全表现为长程无序的、性能上具有玻璃转变特性的非晶态固体。

也可理解为：无论是有机、无机、金属，还是何种制备技术，只要具备上述特性的都可成为玻璃。

1.1.2 玻璃的通性在自然界中固体物质存在着晶态和非晶态两种状态。

所谓非晶态是以不同方法获得的以结构无序为主要特征的固体物质状态。

玻璃态是非晶态固体的一种，玻璃中的原子不像晶体那样在空间作远程有序排列，而近似于液体，具有近程有序排列。

玻璃像固体一样能保持一定的外形，而不像液体那样在自重作用下流动。

玻璃态物质具有下列主要特征： （1）各向同性玻璃态物质的质点排列是无规则的，是统计均匀的，所以，玻璃中不存在内应力时，其物理化学性质（如硬度、弹性模量、热膨胀系数、热传导系数、折射率、导电率等）在各方向上都是相同的。

但当玻璃中存在应力时，结构均匀性就遭到破坏，玻璃就会显示各向异性，如出现明显的光程差等。

玻璃知识培训资料玻璃知识培训资料（一）近年来，玻璃作为一种重要的建筑材料，被广泛应用于各行各业。

玻璃的独特性能使其在建筑、家居装饰、汽车制造等领域发挥着重要的作用。

为了更好地了解和应用玻璃，下面将为大家介绍一些关于玻璃的基础知识。

1. 玻璃的定义和分类玻璃是一种无定形固体，主要由硅酸盐和其他氧化物组成。

根据不同的成分和用途，玻璃可以分为硼硅酸盐玻璃、石英玻璃、钠钙玻璃等多种类型。

2. 玻璃的特点玻璃具有透明、耐高温、耐腐蚀、电绝缘、机械强度高等特点。

它是一种优秀的建筑材料和装饰材料，能够提供良好的采光效果和视觉效果。

3. 玻璃的制造方法常见的玻璃制造方法有浮法制玻璃、拉延法制玻璃、赛默风格法制玻璃等。

其中，浮法制玻璃是目前最主流的玻璃制造技术。

4. 玻璃的性能与应用玻璃的性能包括透明性、抗风压能力、隔音性能、导热性等。

根据不同的需求，玻璃可以应用于建筑幕墙、车窗、家居装饰、光学仪器等领域。

了解以上基础知识，有助于提高我们对玻璃的认识和应用能力。

下面我们将介绍一些玻璃的常见问题与解决方法。

1. 玻璃表面出现划痕怎么办？如果玻璃表面出现划痕，可以使用砂纸或特殊的玻璃刮刀进行修复。

对于较深的划痕，可以使用砂轮机进行打磨，然后再抛光。

2. 玻璃成型过程中出现气泡的原因是什么？玻璃成型过程中出现气泡的原因可能是材料中存在的气体未完全排除，成型时温度不均匀或速度过快等。

解决方法包括提高排气效果、控制成型温度和速度。

3. 如何清洁玻璃？清洁玻璃时，可以使用清水和中性清洁剂搭配软质布进行擦拭。

避免使用酸性或碱性清洁剂，以免损坏玻璃表面。

4. 单片玻璃容易破裂的原因是什么？单片玻璃容易破裂的原因可能是安装不牢固、温度变化过大、外部冲击等。

在安装和使用玻璃时，应注意避免以上因素对玻璃的不利影响。

通过以上的了解与应用，我们可以更好地使用和维护玻璃制品，提高其使用寿命和性能。

同时，也可以更好地应用玻璃材料，满足不同领域的需求。

玻璃培训资料第一章：玻璃基础知识：1、玻璃的定义：一种较为透明的液体物质，在熔融时形成连续网络结构，冷却过程中粘度逐渐增大并硬化而不结晶的硅酸盐类非金属材料。

主要成份是二氧化硅。

2、玻璃的分类：2.1：玻璃简单分类主要分为平板玻璃和特种玻璃。

平板玻璃主要分为三种：即引上法平板玻璃(分有槽/无槽两种)、平拉法平板玻璃和浮法玻璃。

浮法玻璃由于厚度均匀、上下表面平整平行，再加上劳动生产率高及利于管理等方面的因素影响，浮法玻璃正成为玻璃制造方式的主流。

2.2：按厚度可分为：3.2、4、5、6、8、10、12、15、19mm等。

2.3：按玻璃的透光率可分为普通透明玻璃和超白玻璃两种。

2.3按颜色可分为：F绿、H绿、本体蓝、欧洲灰等。

2.4 深加工后的玻璃可分为：钢化、半钢化、夹胶、磨砂（或喷砂）、彩釉、中空、镀膜、热弯等。

第二章：玻璃深加工内容：1、钢化及半钢化1.1、钢化：钢化玻璃是将普通退火玻璃先切割成要求尺寸，然后通过钢化炉加热到接近的软化点，再进行快速均匀的冷却，在其表面形成均匀的压应力，而内部形成张应力，使其机械强度提高，有效的改善了玻璃的抗风压和抗冲击性能。

钢化玻璃相对于普通平板玻璃来说，具有两大特征：1) 前者强度是后者的数倍，抗拉度是后者的3倍以上，抗冲击是后者5倍以上。

2) 钢化玻璃不容易破碎，即使破碎也会以无锐角的颗粒形式碎裂，对人体伤害大大降低。

1.1.1、钢化玻璃可分为水平钢化和弯钢化两种。

一般我们所提及的钢化均指水平钢化。

弯钢化玻璃是指玻璃在经过钢化炉后,还未冷却前,将玻璃弯成规定的形状,但形状必须是圆的一部分。

1.2、半钢化：半钢化玻璃与钢化玻璃的工艺方法相近，只是冷却速度较慢，因此表面应力小于钢化玻璃，其强度只是普通玻璃的2倍。

其相比较钢化玻璃，不易发生自爆，有相对较好的平整度。

2、夹层玻璃。

夹层玻璃一般由两片普通平板玻璃(也可以是钢化玻璃或其他特殊玻璃)和玻璃之间的有机胶合层构成。

目录一、玻璃基础知识1.1 玻璃的概念1.2 玻璃的原料构成1.3 玻璃生产工艺及生产流程1.4 玻璃的分类1.5 玻璃的主要用途1.6 玻璃的检验标准1.7 玻璃产业链情况二、我国玻璃生产情况2.1 我国玻璃产能及产量情况2.2 我国玻璃生产分布情况2.3 我国玻璃生产企业情况2.4 各用途玻璃的生产分布情况三、我国玻璃销售情况3.1 近年我国玻璃产销存变化情况3.2 玻璃销售渠道3.3 玻璃销售渠道的特点3.4 玻璃消费领域及需求情况3.5 玻璃消费区域分布特点四、我国玻璃进出口情况4.1 我国近年玻璃进口情况4.2 我国近年玻璃出口情况4.3 我国近年玻璃贸易平衡情况及特点五、玻璃价格及影响因素分析5.1 玻璃成本构成及成本价格5.2 玻璃的定价模式5.3 影响玻璃价格波动的主要因素一、玻璃基础知识1.1 玻璃的概念1.1.1 玻璃的概念玻璃，英文名称Glass，在中国古代亦称琉璃，日语汉字以硝子代表。

是一种较为透明的固体物质，在熔融时形成连续网络结构，冷却过程中粘度逐渐增大并硬化而不结晶的硅酸盐类非金属材料。

普通玻璃化学氧化物的组成为Na2O•CaO•6SiO2，主要成份是二氧化硅。

玻璃在日常环境中呈化学惰性，亦不会与生物起作用，因此用途非常广泛。

玻璃一般不溶于酸（例外：氢氟酸与玻璃反应生成SiF4，从而导致玻璃的腐蚀），但溶于强碱，例如氢氧化铯。

制造工艺是将各种配比好的原料经过融化，迅速冷却，各分子因为没有足够时间形成晶体而形成玻璃。

玻璃在常温下是固体，它是一种易碎的东西，摩氏硬度6.5。

1.1.2 玻璃的历史玻璃最初由火山喷出的酸性岩凝固而得。

公元前3700年前，古埃及人已经能制造出玻璃装饰品和简单的玻璃器皿。

当时只有有色玻璃。

公元前1000 年前，中国制造出无色玻璃公元12世纪，出现了用于交换的商品玻璃，并开始成为工业材料。

18世纪，为适应研制望远镜的需要，制出光学玻璃。

1873年，比利时率先制造出平板玻璃。

玻璃的基本知识玻璃结构理论：晶子学说(1930年Randell)近程有序（微晶尺寸1.0‐1.5nm)晶子学说的价值在于它第一次指出玻璃中存在微不均匀物，及玻璃中存在一定的有序区域，这对于玻璃分相、晶化等本质的理解有重要价值。

一、玻璃的结构[SiO4]石英晶体结构以及石英玻璃、钠硅酸盐玻璃晶子结构示意图2玻璃结构是指玻璃中质点在空间的几何位置、有序程度以及他们之间的结合状态。

1932年W.H.Zachariasen借助V.M. Goldschmidt的离子晶界化学原则，利用晶体结构来阐述玻璃结构，即查氏把离子结晶化学原则和晶体结构知识推演到玻璃结构，描述了离子-共价键的化合物，如熔融石英、硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃。

氧化物形成玻璃的四个条件：¾一个氧离子不能和两个以上的阳离子结合——氧的配位数不大于2；¾阳离子周围的阳离子熟不应多过3或4——阳离子的配位数为3或4；¾网络中氧配位多面体之间只能共顶角，不能共棱、共面。

¾如果网络是三维的，则网络中每一个氧配位多面体必须至少有三个氧离子与相邻多面体相连，以形成三维空间发展的无规则网络结构。

根据上述条件，B2O3、SiO2、P2O5是很好的玻璃形成体。

不符合上述条件的氧化物则属于网络改良体，如碱金属、碱土金属氧化物。

一些氧化物可以部分参与网络结构，称为网络中间体，如BeO、Al2O3、ZrO23无规则网络学说强调了玻璃中多面体之间互相排列的连续性、均匀性和无序性，而晶子学说则强调了不连续性、有序性和微不均匀性。

因此，玻璃的结构是连续性、不连续性，均匀性、微不均匀性，无序性、有序性几对矛盾的对立统一体，条件变化，矛盾双方可能相互转化。

Figure 1. (a) Crystalline material (regular) and (b) glassy material (irregular).无规则网络学说的玻璃结构模型B2O3玻璃在不同温度下的结构模型无序性（远程）与有序性（近程）、连续性与不连续性，均匀性与不均匀性是玻璃这个统一体的两个方面，而且根据玻璃成分、热处理等条件不同，可以相互转化。

第一篇玻璃基础理论第1章 玻璃结构与组成玻璃的物理化学性质不仅决定于其化学组成，而且与其结构有着密切的关系。

只有认识玻璃的结构，掌握玻璃组成、结构、性能三者之间的内在联系，才有可能通过改变化学组成、热历史，或利用某些物理的、化学的处理方法，制取符合预定物理化学性能的玻璃材料或制品。

1.1 玻璃的定义与通性1.1.1 玻璃的定义玻璃是非晶态固体的一个分支，按照《辞海》的定义，玻璃由熔体过冷所得，并因粘度逐渐增大而具有固体机械性质的无定形物体。

习惯上常称之为“过冷的液体”。

按照《硅酸盐词典》的定义，玻璃是由熔融物而得的非晶态固体。

因此，玻璃的定义也可理解为：玻璃是熔融、冷却、固化的非结晶（在特定条件下也可能成为晶态）的无机物，是过冷的液体。

随着科学技术的进步以及人们认识水平的提高，人们对玻璃（态）物质的结构、性质认识有了更进一步的理解。

形成玻璃（态）物质的范围扩大，玻璃的定义也进行了扩充，分为广义玻璃和狭义玻璃。

广义的玻璃包括单质玻璃、有机玻璃和无机玻璃。

狭义的玻璃仅指无机玻璃。

现较公认的广义玻璃的定义为: 结构上完全表现为长程无序的、性能上具有玻璃转变特性的非晶态固体。

也可理解为：无论是有机、无机、金属，还是何种制备技术，只要具备上述特性的都可成为玻璃。

1.1.2 玻璃的通性在自然界中固体物质存在着晶态和非晶态两种状态。

所谓非晶态是以不同方法获得的以结构无序为主要特征的固体物质状态。

玻璃态是非晶态固体的一种，玻璃中的原子不像晶体那样在空间作远程有序排列，而近似于液体，具有近程有序排列。

玻璃像固体一样能保持一定的外形，而不像液体那样在自重作用下流动。

玻璃态物质具有下列主要特征： （1）各向同性玻璃态物质的质点排列是无规则的，是统计均匀的，所以，玻璃中不存在内应力时，其物理化学性质（如硬度、弹性模量、热膨胀系数、热传导系数、折射率、导电率等）在各方向上都是相同的。

但当玻璃中存在应力时，结构均匀性就遭到破坏，玻璃就会显示各向异性，如出现明显的光程差等。

第一章、浮法玻璃一、浮法玻璃（Float glass）的生产目前平板玻璃的成型工艺主要有浮法、垂直引上法、压延法等，采用各种成型方法生产出来的玻璃统称为平板玻璃，资料表明我国生产的平板玻璃中浮法玻璃占据比率为83%以上，其中优质浮法玻璃约为10%，浮法玻璃已成为平板玻璃中最主要的部分。

浮法玻璃成型工艺在1959年由英国皮尔金顿爵士发明，因玻璃在金属锡液上漂浮（Float）成型而得名。

该工艺为目前国际上最先进的平板玻璃成型工艺，采用浮法工艺生产的玻璃具有平整度好、光学变形小、杂质缺陷少、板宽可控、生产周期长、生产率高等特点。

1.浮法玻璃的生产流程浮法玻璃和普通平板玻璃一样，都是Na-Ca-Si系玻璃，化学成分主要为SiO2O等（71.5—72.5%）、CaO（8.0—9.0%）、Na21）浮法玻璃原材料包括生料与熟料。

生料：硅砂、长石、石灰石、白云石、纯碱、澄清剂（芒硝）、还原剂（碳粉）、着色剂等；熟料：碎玻璃。

绿色、蓝色等着色玻璃颜色主要因为在玻璃原材料中加入着色剂而形成，着色剂一般为铁粉（绿色）、钴粉、氧化铜、氧化铬等。

2）浮法玻璃的生产：将配料完毕的原材料在熔窑中熔化为玻璃液后，玻璃液流入锡槽中并在自身重力和表面张力的作用下，摊开成为向前缓慢移动的双面平整和平行的连续玻璃带，降到一定温度后，在拉边机的作用下形成一定的板宽和厚度，该玻璃带经拉引辊进入退火窑进行退火，退火完毕后便成了浮法玻璃。

2.我司浮法玻璃的生产优势1.设备情况：我司现共有六条浮法玻璃生产线投入生产（深圳两条，广州两条，成都2条），设备分别从法国、德国、比利时、芬兰和美国引进，生产厚度为0.55-22mm 优质浮法玻璃，年总产量约100万吨，其中0.55-1.1mm超薄浮法玻璃填补了国内空白，使我国跻身于当今世界能够生产超薄浮法玻璃为数不多的几个国家之列。

1）高度自动化的生产过程控制采用德国西门子提供的DCS控制系统，将三大热工设备的生产过程连成整体。

玻璃化学第一章1玻璃的定义：玻璃是一种具有无规则结构的非晶态固体，其原子不像晶体那样在空间作长程有序的排列，而近似于液体那样具有短程有序。

2玻璃的特性：①各向同性: 玻璃体在任何方向都具有相同的物理化学性质。

就是说，玻璃态物质各个方向的硬度、弹性模量、热膨胀系数、热传导系数、折射率、导电率等都是相同的，而非等轴晶系的晶体具有各向异性。

②介稳性玻璃处于介稳状态，就是说，玻璃态物质是由熔融体过冷却或其它方法形成玻璃时，系统所含有的内能并不处于最低值③性质的可变性玻璃的成分在一定的范围内可以连续变化，与此相应玻璃的性质也随之发生连续的变化。

④性质变化的可逆性:玻璃在固态和熔融态间可逆转化时，其物理化学性质的变化是连续的和渐变的，而且是可逆的。

3玻璃的转变：在Tg～T温度范围内及其附近的结构变化情况，可以从三个温度范围来说明：①在Tf以上：由于此时温度较高，玻璃粘度相应较小，质点的流动和扩散较快，结构的改变能立即适应温度的变化，因而结构变化几乎是瞬时的，经常保持其平衡状态。

因而在这温度范围内，温度变化快慢对玻璃的结构及其相应的性能影响不大。

②在Tg以下：玻璃基本上已转变为具有弹性和脆性特点的固体物质，温度变化的快慢，对结构、性能的影响也相当小。

这个温度间距一般称为退火温度。

低于这一温度范围，玻璃结构实际上可以认为已被“固定”，即不随加热及冷却的快慢而改变。

③在Tg一Tf范围内：玻璃的粘度介于上述两种情况之间，质点可以适当移动，结构状态趋向平衡所需的时较短。

因此玻璃的结构状态以及玻璃的一些结构灵敏的性能，由Tg一Tf区间内保持的温度所决定。

4氧化物形成玻璃条件：①氧离子最多同两个阳离子相连接；②围绕阳离子的氧离子数目不应过多（一般为3或4）；③网络中这些样多面体以顶角相连，不能以多面体的边或面相连；④每个多面体至少有三个氧离子与相邻的多面体相连形成三度空间发展的无规则网络。

5无规则网络学说：强调了玻璃中多面体相互间排列的连续性、均匀性和无序性方面。

玻璃的基本知识玻璃结构理论：晶子学说(1930年Randell)近程有序（微晶尺寸1.0‐1.5nm)晶子学说的价值在于它第一次指出玻璃中存在微不均匀物，及玻璃中存在一定的有序区域，这对于玻璃分相、晶化等本质的理解有重要价值。

一、玻璃的结构[SiO4]石英晶体结构以及石英玻璃、钠硅酸盐玻璃晶子结构示意图2玻璃结构是指玻璃中质点在空间的几何位置、有序程度以及他们之间的结合状态。

1932年W.H.Zachariasen借助V.M. Goldschmidt的离子晶界化学原则，利用晶体结构来阐述玻璃结构，即查氏把离子结晶化学原则和晶体结构知识推演到玻璃结构，描述了离子-共价键的化合物，如熔融石英、硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃。

氧化物形成玻璃的四个条件：¾一个氧离子不能和两个以上的阳离子结合——氧的配位数不大于2；¾阳离子周围的阳离子熟不应多过3或4——阳离子的配位数为3或4；¾网络中氧配位多面体之间只能共顶角，不能共棱、共面。

¾如果网络是三维的，则网络中每一个氧配位多面体必须至少有三个氧离子与相邻多面体相连，以形成三维空间发展的无规则网络结构。

根据上述条件，B2O3、SiO2、P2O5是很好的玻璃形成体。

不符合上述条件的氧化物则属于网络改良体，如碱金属、碱土金属氧化物。

一些氧化物可以部分参与网络结构，称为网络中间体，如BeO、Al2O3、ZrO23无规则网络学说强调了玻璃中多面体之间互相排列的连续性、均匀性和无序性，而晶子学说则强调了不连续性、有序性和微不均匀性。

因此，玻璃的结构是连续性、不连续性，均匀性、微不均匀性，无序性、有序性几对矛盾的对立统一体，条件变化，矛盾双方可能相互转化。

Figure 1. (a) Crystalline material (regular) and (b) glassy material (irregular).无规则网络学说的玻璃结构模型B2O3玻璃在不同温度下的结构模型无序性（远程）与有序性（近程）、连续性与不连续性，均匀性与不均匀性是玻璃这个统一体的两个方面，而且根据玻璃成分、热处理等条件不同，可以相互转化。

第2章玻璃的形成规律既然玻璃是物质的一种存在状态，那么是否任何物质都可以形成玻璃呢？塔曼曾经断言过，几乎任何物质都可以转变成无定形态，但这一著名论断至今还不能给以充分证明。

就目前而言，并非一切物质都能形成玻璃。

实践证明：有些物质如石英（SiO2）熔融后容易形成玻璃，而食盐（NaCl）却不能形成玻璃。

究竟怎样的物质才能形成玻璃？玻璃形成的条件和影响因素又是什么？这些正是研究玻璃形成规律的对象。

研究玻璃形成规律不仅对研究玻璃结构有深刻的影响，而且也是寻找更多具有特殊性能的新型玻璃的必要途径。

因此，研究和认识玻璃形成规律在理论和实践上都有重要的意义。

2.1 玻璃的形成方法为了合成更多的新型无机非晶态固体材料，以适应科学技术发展的需要，材料科学家进行了大量的探索，发现了许多新的制备玻璃态物质 (非晶态固体)的工艺和方法。

目前，除传统的熔体冷却法外，还出现了气相和电沉积，真空蒸发和溅射，液体中分解合成等非熔融的方法。

因此，过去许多用传统的熔体冷却法不能得到的玻璃态物质，现在都可以成功地制备了。

形成玻璃的方法很多。

总的可分为熔体冷却（熔融）法和非熔融法两类。

熔体冷却（熔融）法是形成玻璃的传统方法，是把单组分或多组分物质加热熔融后冷却固化而不析出晶体。

近年来冷却工艺已得到迅速发展，冷却速度可达106～107℃/s以上，使过去认为不能形成玻璃的物质也能形成玻璃，如金属玻璃和水及水溶液玻璃的出现。

对于加热时易挥发、蒸发或分解的物质，现已有加压熔制淬冷新工艺，获得了许多新型玻璃。

非熔融法形成玻璃是近些年才发展起来的新型工艺。

它包括气相和电沉积，真空蒸发和溅射，液体中分解合成等方法。

表2-1列出了非熔融法形成玻璃的一些方法。

表2-1 非熔融法形成玻璃一览表原始物质形成原因获得方法实例固体（晶体）剪切应力冲击波石英、长石等晶体，通过爆炸，夹于铝板中受600kb的冲击波而非晶化，石英变为d=2.22、N d=1.46接近于玻璃，350kb不发生晶化磨碎晶体通过磨碎，粒子表面逐渐非晶化反射线辐射高速中子射线或α射线石英晶体，1.5×1020cm-2中子照射而非晶化，d=2.26、N d=1.47液体形成络合物金属醇盐的水解Si、B、P、Al、Zn、Na、K等醇盐的酒精溶液，水解得到凝胶，加热（T＜Tg）形成单组分、多组分氧化物玻璃气体升华真空蒸发沉积低温极板上气相沉积非晶态薄膜，有Bi、Ga、Si、Ge、B、Sb、MgO、Al2O3、ZrO2、TiO2、Ta2O5、Nb2O5、MgF2、SiC及其它各种化合物阴极溅射及氧化反应低压氧化气氛中，将金属或合金进行阴极溅射，极板上沉积氧化物，有SiO2、PbO-TeO2薄膜、PbO- SiO2薄膜、莫来石薄膜、ZnO 气相反应气相反应SiCl4水解，SiH4氧化而形成SiO2玻璃；B(OC2H5)3真空加热700～900℃形成B2O3玻璃辉光放电辉光放电形成原子态氧,低压中金属有机化合物分解，基板上形成非晶态氧化物薄膜。