第八节玻璃的化学稳定性

三、玻璃工业发展史
15 万年前人类首先就利用天然黑曜岩薄 片做窗户玻璃， 7000B.C. 海盗船无意中 发现了人造玻璃的配方。3500～1500年 前开始制造玻璃纤维。直到200A.D.才开 始“平板”玻璃。 1957 年，英国首先首 先发明浮法玻璃专利， 1963年美国购买 了该专利。 1975 年，美国发明新浮法专 利。我国 1971 年在洛阳首先引进浮法生 产线，现有 30 多条生产线。目前我国浮 法玻璃供不应求，各地正在加紧上线。
图2～1 玻璃体系内能随温度变化图
三、无固定熔点
由于玻璃形成过程中由熔体向固体转变 是在一定的温度范围内进行的，所以其 熔化过程也是在一定的温度范围内而不 是某一温度点。
四、性质变化的连续性和可逆性
决定于其形成过程。
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第二节 玻璃结构的假说
包括：
一、晶子说 二、无规则网络学说
一、晶子说
由兰德尔（Randell）1930年提出，认为 玻璃是由 80% 的直径等于 1.0～ 1.5nm 左 右的微晶组成，晶体取向无序。
二、无规则网络学说
由查哈里阿森（Zachariasen）1932年提 出，认为玻璃中硅氧以共价键结合在三 维空间内形成连续的网络。强调了结构 玻璃的连续性、统计均匀性、无序性。
两种观点的相同之处是都认为是近 程有序而远程无序，不同之处是近 程程度不同。
第三节 粘 度
一、玻璃的定义
指面积为S的二平行液层，以一定速度梯 度dv/dx移动时需要克服的内摩擦力。 ƒ =η sdv∕dx η —粘度系数（Pa· S）
第二章 玻璃的通性
包括：
一、各向同性 二、介稳性（亚稳性） 三、无固定熔点 四、性质变化的连续性和可逆性
一、各向同性
在同一块玻璃中所有的物理化学性能在 各个方向均相同。
二、介稳性（亚稳性）
由于玻璃熔体在冷却过程中粘度迅速重 大，来不及结晶就成为固体。所以保留 了熔体的结构，造成体系内能不是最小， 即亚稳态。图2～1。
第二篇 玻璃工艺学
第一章 引言
一、定义
广义：凡是具有非晶钛结构的固体材料 统称为玻璃。 狭义：从熔体中冷却，在室温下还保持 熔体结构的固体材料。即无机玻璃。
二、分类
按成分：单质玻璃、有机玻璃、无机玻 璃。 按用途：平板玻璃（建筑、日用玻 璃）、光学玻璃、器皿玻璃、工艺玻璃 （医用、仪器、激光玻璃）。 平板玻璃按生产工艺又分为：浮法玻 璃、垂直引上玻璃（提拉玻璃）、压延 玻璃等。
-16.0 -9.95 -6.25 -2.19 -1.18 0.47 1.57 1.92 2.27 3.21 3.49 5.24
6.50 5.90 5.00 4.58 4.35 4.24 5.34 5.20 5.29 5.52 5.37 5.24
1700.4 1381.4 1194.2 980.72 910.86 815.89 762.50 720.80 683.80 632.90 603.40 651.50
9.0 6.0 5.0 3.5 2.6 1.4 1.0 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
2．富切尔法： T=T0+B/(lgη +A) 其中 A、B、T0 可根据玻璃中各氧化物含量 而计算。 A=1.4788 Na2O+0.8350K2O+1.6030CaO+5.4936MgO1.5183 Al2O3+1.4550 B= -6039.7Na2O-1439.6K2O3919.3CaO+6285.3MgO2253.4 Al2O3+5736.4 T0= -25.07Na2O-321.0K2O+544.3CaO384.0MgO+294.4 Al2O3+198.1 适 用 范 围 ： SiO2=1mol, Na2O=0.15～0.2 mol, CaO=0.12～0.2 mol, MgO=0～ 0.0511mol, Al2O3=0.0015～0.073 mol, η =10～1012Pa· s .
三、玻璃粘度与成分的关系
1．SiO2、Al2O3、ZrO2含量升高，粘度增大； 2．碱金属氧化物R2O含量升高，粘度降低； 3．碱土金属氧化物MO含量升高，粘度增大； 4 ． PbO、CdO、Bi2O3、SnO 含量升高，粘度 增大； 5．Li2O、ZnO、B2O3含量升高，增加低温粘 度，而降低高温粘度。
二、玻璃粘度参考点
1．应变点：（1013.6Pa· S）应力在几小时内消 除的温度点； 2．转变点（Tg）：(1012.4 Pa· S) 的温度； 3 ．退火点：（ 10 12 Pa· S）应力在几分钟内消 除的温度点； 4．变形点：1010～1011Pa· S的温度； 5．软化温度（ Tf）(3～5)×106Pa· S的温度； 6．操作范围：（ 103～106.6Pa· S）成型时玻 璃表面的温度； 7．熔化温度：（10 Pa· S）的温度； 8 ．自动供料机供料粘度：（10 2 ～10 3 Pa· S） 的温度。
第四节 玻璃的表面张力
表2～1 各氧化物的特性常数
玻璃 粘度 （Pa · S） 系数数值
A
B
C
D
以1% MgO代替 CaO引起温度升 高
102 103 104 105.5 106 107 108 109 1010 1011 1012 1013
-22.87 -17.49 -15.37 -12.19 -10.36 -8.71 -9.19 -8.75 -8.47 -7.46 -7.32 -6.29
四、玻璃粘度与温度的关系
总体上玻璃粘度与温度成反比。图 2 ～ 2 。 满足： Logη =a+b/T （a、b为常数）
图2～2 硅酸盐玻璃弹性、粘度与温度关系图
五、玻璃粘度的近似计算
1．奥霍琴法：适用于含MgO、Al2O3的Na-CaSi系玻璃。且各主要氧化物含量范围为 Na2O 12%～16%，CaO+MgO 5%～12%， Al2O3<5%，SiO2 64%～80% T=AX+BY+CZ+D T—某粘度对应的温度；X、Y、Z 分别为 Na2O 、（CaO+MgO）、Al2O3的质量百分数； A、B、C、D为各氧化物的特性常数，见表2～ 1。