第六章玻璃成分设计

玻璃制备的课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解玻璃的组成、性质及制备原理，掌握玻璃制备的基本流程。

2. 学生能了解玻璃在不同领域的应用，认识到玻璃在科技、生活中的重要性。

3. 学生掌握玻璃制备过程中的关键参数及其影响，能够分析并优化制备工艺。

技能目标：1. 学生能够运用所学知识，独立完成玻璃制备的实验操作，提高实验技能。

2. 学生能够通过实验数据分析，解决制备过程中出现的问题，培养解决问题的能力。

3. 学生能够通过小组合作，进行实验设计和改进，提高团队协作能力。

情感态度价值观目标：1. 学生对玻璃制备产生兴趣，培养探究精神和创新意识。

2. 学生在实验过程中，学会尊重事实，遵循科学规律，树立正确的科学态度。

3. 学生认识到玻璃制备在环境保护、资源利用等方面的重要性，培养社会责任感和环保意识。

课程性质：本课程为化学学科实验课，结合理论知识和实践操作，旨在帮助学生深入理解玻璃制备过程，提高实验技能和科学素养。

学生特点：本课程针对初中年级学生，他们对实验充满好奇，具有一定的动手能力，但理论知识相对薄弱。

教学要求：结合学生特点，课程注重理论与实践相结合，以实验为主线，引导学生主动探究，培养其科学思维和实验技能。

通过具体的学习成果分解，使学生在课程结束后能够达到上述课程目标。

二、教学内容1. 玻璃的基本知识：包括玻璃的组成、性质、分类及制备原理，对应教材第三章第一节。

- 玻璃的组成和性质：硅酸盐、氧化物等成分对玻璃性质的影响。

- 玻璃的分类：钠钙玻璃、硼硅玻璃等不同类型的玻璃及其应用。

2. 玻璃制备工艺：包括熔融法、溶胶-凝胶法等制备方法，对应教材第三章第二节。

- 熔融法：介绍熔融法制备玻璃的原理、设备及操作步骤。

- 溶胶-凝胶法：介绍溶胶-凝胶法制备玻璃的原理、特点及实验操作。

3. 玻璃制备实验：设计实验，让学生亲自动手操作，体验玻璃制备过程，对应教材第三章实验部分。

- 实验一：熔融法制备玻璃实验。

玻璃⼯艺学复习资料第⼀章玻璃的定义与结构1、解释转变温度、桥氧、硼反常现象和混合碱效应。

转变温度：使⾮晶态材料发⽣明显结构变化，导致热膨胀系数、⽐热容等性质发⽣突变的温度范围。

⾮桥氧：仅与⼀个成⽹离⼦相键连，⽽不被两个成⽹多⾯体所共的氧离⼦则为⾮桥氧。

桥氧：玻璃⽹络中作为两个成⽹多⾯体所共有顶⾓的氧离⼦，即起“桥梁”作⽤的氧离⼦。

硼反常性：在钠硅酸盐玻璃中加⼊氧化硼时，往往在性质变化曲线中产⽣极⼤值和极⼩值，这现象也称为硼反常性。

混合碱效应：在⼆元碱玻璃中，当玻璃中碱⾦属氧化物的总含量不变，⽤⼀种碱⾦属氧化物逐步取代另⼀种时，玻璃的性质不是呈直线变化，⽽是出现明显的极值。

这⼀效应叫做混合碱效应。

2、玻璃的通性有哪些？各向同性；⽆固定熔点；介稳性；渐变性和可逆性；①.各向同性玻璃态物质的质点总的来说都是⽆规则的，是统计均匀的，因此，它的物理化学性质在任何⽅向都是相同的。

这⼀点与液体类似，液体内部质点排列也是⽆序的，不会在某⼀⽅向上发现与其它⽅向不同的性质。

从这个⾓度来说，玻璃可以近似地看作过冷液。

②.⽆固定熔点玻璃态物质由熔体转变成固体是在⼀定温度区域（软化温度范围）内进⾏的，（从固态到熔融态的转变常常需要经历⼏百度的温度范围），它与结晶态物质不同，没有固定的熔点。

③.介稳性玻璃态物质⼀般是由熔融体过冷⽽得到。

在冷却过程中粘度过急剧增⼤，质点来不及作有规则排列⽽形成晶体，因⽽系统内能尚未处于最低值⽽⽐相应的结晶态物质含有较⾼的能量。

还有⾃发放热转化为内能较低的晶体的倾向。

④.性质变化的渐变性和可逆性玻璃态物质从熔融状态到固体状态的过程是渐变的，其物理、化学性质变化是连续的和可逆的，其中有⼀段温度区域呈塑性，称“转变”或“反常”区域。

3、分别阐述玻璃结构的晶⼦学说和⽆规则⽹络学说内容。

答：（1）玻璃的晶⼦学说揭⽰了玻璃中存在有规则排列区域，即有⼀定的有序区域，这对于玻璃的分相、晶化等本质的理解有重要价值，但初期的晶⼦学说机械地把这些有序区域当作微⼩晶体，并未指出相互之间的联系，因⽽对玻璃结构的理解是初级和不完善的。

玻璃配方组成设计与管理何旭远(五粮液集团环球有限公司,宜宾644007)摘要:玻璃配方组成对产品的理化性质、生产成本和工艺控制均会产生重大的影响,组成设计不当,不但会造成产品质量下降、废品增加、成本提高,而且会给熔制、成形、退火等工艺控制带来严重后果,甚至无法生产,企业的经济效益和信誉将受到极大的损害。

文章主要介绍了配方组成优化设计的原理、计算机模拟设计方法、配方的计算、组成的监控与调整。

关键词:玻璃配方;新品开发;组成设计与管理Design of Glass Formula Composition and ManagementHE X u-yuan(T echnology R&D Center of G lobal Gr oup Co,L td.Wuliang ye Group,Y ibin644007,China)Abstract:Glass formula co mposition has significant impact on physical and chemical properties,production cost and pro-cess control.If composition desig n is not adequate,it shall result in low product quality,reject incr ease and cost rise,and also shall bring ser ious consequence to process control,such as melting,forming,annealing,etc,and even product ion stop,caus-ing serious damage to enterpr ise economic benefit and credit.T his article introduces the pr inciple of formula composition opt-i mizing design,metho d of computer simulation design,calculation of formula,monitoring and adjustment of composition. Key words:glass formula;new product development;composition design and manag ement根据经验、配方,凭直觉建立经验规则的经验性配方设计将使得企业面临2个致命的问题:一是无法将顾客对产品的要求转化为玻璃的性质要求,进而根据性质设计出合理的配方来满足顾客要求。

玻璃工艺学复习重点第一章绪论狭义的玻璃定义为：玻璃是一种熔融物冷却、凝固的非结晶（在特定条件下也能成为晶体）无机物质，是过冷的液体。

广义的玻璃定义是：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。

玻璃是一种具有无规则结构的非晶态固体。

玻璃具有如下的特性：1、各向同性；2、无固定熔点；3、亚稳性（介稳性）4、变化的可逆性；5、可变化性。

晶子学说是由门捷列夫于1921年提出的。

晶子学说的成功之处在于它解开了玻璃是我微观结构不均匀性和近程有序的结构特性。

无规则网络学说：其排列是无序的，缺乏对称性和周期性重复，因而其内能大于晶体。

无规则网络学说宏观上强调了玻璃中多面体相互排列的连续性，统计均匀性和无序性。

晶子学说以玻璃结构的近程有序为出发点，而无规则网络学说则强调了玻璃结构的连续性、统计均匀性和无序性。

准晶是具有准周期平移格子构造的固体，其中的原子常呈定向有序排列，但不做周期性平移重复，其对称要素包含与晶体空间格子不相容的对称（如5次对称轴）。

液晶：在一定温度范围出现液晶相，在较低温度为正常传晶的物质。

从宏观物理性质看：液晶既有液体的可流动性、粘滞性，又具有晶体的各向异性。

从微观结构上看，晶体具有一定的长程有序性，即分子按某一从优方向排列，这是其物理性质各向异性的主要原因。

然而，液晶又是平移无序或部分平移无序的，因而也具有某些类似液体的性质。

网络形成体（玻璃形成体）氧化物能单独形成玻璃。

网络外体（玻璃整体）氧化物不能单独形成玻璃。

网络中间体（玻璃中间体）氧化物一般不能单独生成玻璃。

第二章玻璃的主要性质粘度是度量流体粘性大小的物理量。

粘度的物理意义是指面积为A的两平行液层，以一定的速度梯度dv/dx移动时需要克服的摩擦力。

石英颗粒的溶解、扩散速度加快，有利于玻璃的快速形成。

在璃的澄清过程中，气泡在玻璃液中的上升速度与玻璃液的粘度成反比。

在玻璃的均化过程中，不均质体的扩散速度也与玻璃的粘度成反比关系，因此玻璃粘度的降低，可加速不均物质和气泡的扩散，加快玻璃液的均化过程。

制作玻璃高中化学教案课件
一、导入
1. 引入话题：今天我们要学习制作玻璃这一化学工艺。

2. 提出问题：你知道玻璃是如何制作的吗？它的主要成分是什么？
二、玻璃的基本知识
1. 玻璃的成分：硅酸盐类物质（如二氧化硅）、氧化镁、氧化钠等。

2. 玻璃的制作原理：高温熔融、快速冷却。

三、玻璃的制作工艺
1. 原料准备：硅石、石灰石、纯碱等。

2. 熔制过程：熔融原料，控制温度。

3. 成型：将熔融后的玻璃浇入模具中。

4. 冷却：使用特殊工艺，控制冷却速度。

四、实验演示
1. 展示制作玻璃实验的原料和设备。

2. 演示玻璃的熔制和成型过程。

3. 展示制作出来的玻璃制品。

五、玻璃的应用
1. 玻璃在建筑、家具、电子产品等领域的广泛应用。

2. 玻璃在化工、医药等行业的特殊用途。

六、总结
1. 玻璃的制作原理和工艺。

2. 玻璃的主要成分和应用领域。

七、作业布置
1. 搜索了解更多关于玻璃的知识。

2. 制作一份关于玻璃的小报告。

注：以上内容仅供参考，具体内容可根据教学实际情况进行调整。

玻璃材料成分设计及其性能研究玻璃是一种非晶态的物质，常见于人们日常生活中的耐热杯、手表表面和建筑窗户等。

作为现代工业的重要材料，玻璃的质量和性能对各行各业的发展都有着重要的影响。

而玻璃的性能则与其成分密切相关。

本文将针对玻璃材料成分设计及其性能研究展开讨论。

一、玻璃的成分设计玻璃的基本成分通常包括硅、氧、钠、钙等元素。

玻璃的成分设计便是为了优化玻璃的物理、化学和力学变形性能等，在各种使用条件下保持其性能的稳定性，同时满足各种客户需求。

1. 硅含量与玻璃性能的关系硅含量是决定玻璃性能的重要因素之一。

硅是主要的玻璃组成元素，因其能形成的Si-O-Si键具有高度结构强度和化学惰性。

硅含量的增加不仅可以提高玻璃的密度和模量，而且玻璃的软化温度和热稳定性也会增强。

同时，增加硅含量可减少由于其他组分引入的漂移现象，提高玻璃的浸渍性和防火性能。

2. 玻璃中钠离子的种类及其作用玻璃中的钠离子可以分为Na+和Na2O两种。

在玻璃中，Na+离子的添加会加快玻璃加热时的软化速度，协助玻璃的柔合过程，同时还可以防止氧化和还原等反应。

然而，当钠离子浓度过高时，会引起玻璃腐蚀性和水解性增加，从而影响玻璃的性能稳定性。

3. 钙、镁和铁等杂质元素的影响玻璃的成分中可能也含有部分杂质元素，如钙、镁、铁等元素。

他们的添加常常与工艺条件有关。

钙的添加可以提高玻璃的强度和韧性，但是过量添加可能导致玻璃的脆度增加。

镁的添加可以使得玻璃的抗沙化性增强，抑制钠培晶。

铁的添加则会影响玻璃的颜色和光吸收率。

二、玻璃的性能研究玻璃性能的研究包括玻璃的物理性质、化学性质和力学性质等方面。

1. 玻璃的物理特性玻璃的物理特性主要包括密度、热膨胀系数和比热容等。

玻璃密度通常是通过阿基米德法或者质量法测量获得。

玻璃的热膨胀系数越小，可以在温度升高时保持其形状和尺寸的稳定性。

而玻璃的比热容则与其热性能密切相关。

2. 玻璃的化学性质玻璃的化学性质包括玻璃在不同化学环境中的化学惰性、耐酸碱性能、生物相容性等。

高强度超薄玻璃成分设计摘要：高强度、高铝是今后硅酸盐玻璃发展的趋势，本文在现有装备水平及技术水平下设计、试验、开发出可用于大炉生产的中高铝玻璃成分，使其具有较好的熔制效果，同时试验评价了Al2O3/SiO2对玻璃热力学性能的影响，Al2O3/SiO2、CaO/MgO、R2O对玻璃化学稳定性、机械强度的影响。

关键词：高强度高铝玻璃1.高强度玻璃成分设计的目标设计玻璃成分中氧化铝含量为6.0-20%，综合调整其氧化物组成，使玻璃的应变点、退火点、软化点、膨胀系数、密度机械强度、光电信息性能符合超薄盖板玻璃的要求。

通过熔样试验，样品测试，选用合适的玻璃原材料，在保证玻璃性能的同时综合考虑材料的成本，努力降低玻璃的生产成本。

2. 实验部分2.1 仪器设备高温试验炉1800℃max三维自动混料机SYH-5天平PB3001-S 梅特列－托利多X荧光光谱仪Axiosmax 帕纳科扫描电子显微镜EVO-18 蔡司紫外--可见分光光度计Lambda-35 美国PE高温炉SX-10-12 上海实验电炉电子天平HR 120 日本A&D铂金坩锅1000ml2.2熔样试验2.2.1熔样试验用玻璃原材料根据设计的中高铝高碱玻璃氧化物组成，尽量选用目前高白浮法玻璃、光伏压延玻璃在用的原材料，以这些材料的实测值计算出基础配合料中的干基比例。

2.2.2称量精度各种材料称量精度控制在±0.1g以内。

总量：800g。

2.2.3玻璃得率为降低小炉试验和大炉的误差，得率控制在80-85％（重量百分比）之间。

2.2.4试验方法玻璃成分采用质量分数表示，按下式计算：Pi=(wi/∑Pi)*100%式中Pi ---- 玻璃中成分i的质量分数（％）；Wi ---- 玻璃中成分i的质量含量；∑Pi ---- 玻璃中所有成分质量含量的中。

设计出玻璃的理论氧化物组成，制作配合料指示书，使用精度为0.0001－0.1克的精密天平为称量工具，手工称样，在自动三维混料机中混料5分钟。

玻璃的制备工艺设计1 原料（1）原料的选择（2）工艺流程合理的选择和确定原料加工处理的工艺流程，是保证生产顺利进行和原料质量的关键之一。

选择和确定工艺流程时应根据原料的性质，加工处理数量来选用恰当的机械设备。

要尽量实现自动化，技术上既要先进可靠，经济上又要节约合理，流程要顺，不应有逆流和交叉现象。

设备布置要紧凑，能充分利用原料本身的重量，进行运输。

原料加工处理的工艺流程可分单系统、多系统与混合系统三种。

单系统流程，是各种矿物原料共同使用一个破碎、粉碎、过筛系统。

它的没备投资少，设备利用率高，但容易发生原料混杂，每种原料加工处理后，整个设备系统都要进行清扫。

这种工艺流程适用于小型玻璃工厂。

多系统流程是每种原料各有一套破碎、粉碎、过筛的系统。

这种流程适用于大、中型玻璃工厂。

混合系统是用量较多的原料单独为一个加工处理系统。

用量小的性质相近的原料，如白云石与石灰石，长石与萤石，共用一个加工处理系统。

多系统原料加工处理工艺流程如下:——→——→——→——→——→——→ ——→ ——→ ——→3、原料的破碎和粉碎原料的破碎与粉碎，主要根据料块的大小，原料的硬度和需要粉碎的程度等来选择加工处理方法与相应的机械设备。

砂岩或石英岩是玻璃原料中硬度高、用量大的一种原料，为了减小粗碎时它们对于机械设备的磨损，降低机械铁的引入，有些工厂在砂岩粗碎之前将它预先在1000℃温度以上进行煅烧。

这是由于砂岩或石英岩的主要矿物组成是石英，而石英有多种变体，随着温度的变化会发生晶形转变。

在晶形转变时伴随着体积的突然变化，因此在砂岩或石英岩的内部产生许多裂纹，提高了破碎率，减少了机械磨损。

在煅烧砂岩中主要的晶形转变为(标出了转变温度和体积变化)：β石英 %82.0573±℃α石英α石英%82.014701000±℃～α方石英%8.2270180±℃～β方石英 α方石英℃＞1300α鳞石英%2.0163±℃β鳞石英%2.0117±℃γ鳞石英煅烧后的砂岩(或石英岩)，用鄂式破碎机与反击式破碎机，或笼形碾进行破碎与粉碎。