玻璃的物理化学特性
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混合碱效应：熔体中同时引入一种以上R2O或
RO时，粘度比等量的一种R2O或RO高。 与离子半径、配位等结晶化学条件不同而相 互制约有关。
（7）离子极化：粘度↓
极化使离子变形，共价键成分增加，减弱Si－O键力。温度 一定时，引入等量的具有18电子层结构的二价副族元素离子 Zn2+、Cd2+、Pb2+等较引入含8电子层结构的碱土金属离子更 能降低系统的粘度，即当粘度一定时，系统对应温度更低。 η＝1012Pa·s时18Na2O·12RO·70SiO2玻璃对应温度
第四周期 第五周期 第六周期
8电子结构 T(℃) 18电子结构 T(℃) CaO 533 ZnO 513 SrO 511 CdO 487 BaO 482 PbO 422
（8）其它化合物
CaF2：熔体粘度↓↓ F－半径与O2－相近，较易发生取代，但F－只有一 价，破坏原网络后难以形成新网络，粘度大大下降。 稀土氧化物（氧化镧、氧化铈等）、氯化物、硫 酸盐：粘度↓。 【总结】某种化合物对粘度的影响既取决于化合物 本性，也取决于原基础熔体组成。
某一硼硅酸盐熔体中聚合物的分布随温度的变化
2 熔体的性质
一、粘度 粘度的含义、粘度与温度的关系、粘度与 组成的关系 二、表面张力 表面张力的含义、表面张力与温度的关 系、表面张力与组成的关系
一、粘度 粘度：流体（液体或气体）抵抗流动的度量。 当液体流动时： F＝ηS dv/dx 式中 F―两层液体间的内摩擦力； S―两层液体间的接触面积； dv/dx―垂直流动方向的速度梯度； η―比例系数，称为粘滞系数，简称粘度。
几种金属固、液态时的热容值
物 质 名 称 液体热容（J/mol） 固体热容（J/mol） Pb 28.47 27.30 Cu 31.40 31.11 Sb 29.94 29.81 Mn 46.06 46.47
4. X射线衍射图相似
液体衍射峰最高点位置与晶体相近，表明： 液体中某一质点最邻近几个质点的排列形式与间距和晶体 中的相似； 液体衍射峰很宽阔，缘于： 液体质点有规则排列区域的高度分散； 液体结构特征：近程有序，远程无序。
聚乙烯等种类很多水溶液酸碱氧化物硝酸盐磷酸盐硅酸盐等种类很多aucu25au及其它用特殊急冷法获得由非熔融法形成玻璃的物质原始物质形成原因获得方法冲击波石英长石等晶体通过爆炸的冲击波而非晶化剪切应力晶体通过磨碎粒子表面层逐渐非晶化固体结晶放射线照射高速中子线粒子线石英晶体经高速中子线或粒子线的照射后转变为非晶体石英液体形成络合物金属醇盐水解sibpalnak等醇盐酒精溶液加水分解得到胶体加热形成单组分或多组分氧化物玻璃真空蒸发沉积在低温基板上用蒸发沉积形成非晶质薄膜如bisigebmgoal阴极飞溅和氧化反应在低压氧化气氛中把金属或合金做成阴极飞溅在基极上形成非晶态氧化物薄膜有sio系统薄膜等气相反应sicl水解或sih氧化形成sio玻璃
（5） 阳离子配位数 —— 硼反常现象
在硅酸盐Na2O－SiO2系统中： 1）B2O3含量较少时，Na2O/ B2O3>1，”游离”氧充足，B3＋以[BO4] 状态加入到[SiO4] 网络，起连网作用，结构趋于紧密，粘度随 B2O3含量升高而增加； 2）当Na2O/ B2O3 约为1时(B2O3含量约为15％)，B3＋形成[BO4]最 多，粘度达最大； 3）B2O3含量增加到Na2O/ B2O3<1时，“游离”氧不足，B3＋开始处 于层状[BO3]中，使结构趋于疏松，粘度又逐步下降。
硅酸盐熔体结构中有多种聚合程度不同的聚合物交织 形成网络，质点间移动困难
几种熔体的粘度
熔 体 温度（℃） 20 800 1400 1400 1400 粘度（Pa·s） 0.001006 0.00149 17780 4365 1585
水 熔融 NaCl 钠长石 80％钠长石十 20％钙 长石 瓷釉
1．粘度－温度关系 （1） 弗仑格尔公式 ф＝A1ｅ－△u/kT η＝1/ф＝A2ｅ△u/kT logη＝A＋B/T 式中 △u——质点粘滞活化能； K——波尔兹曼常数； T——绝对温标； A1 、 A2 、 A——与熔体组成有关的常数。
2000 1600 1200 1000 12
800
600
【注意】该公式假定粘滞 活化能是与温度无关的常 数，则只能应用于简单的不 缔合的液体或在一定温度范 围内缔合度不变的液体。对 于硅酸盐熔体在较大温度范 围时，斜率会发生变化，因 而在较大温度范围内以上公 式不适用。
9
Log η
6
0) 8 1 (
二、硅酸盐熔体结构——聚合物理论
1. 基本结构单元—— [SiO4] 四面体 2. 基本结构单元在熔体中存在状态——聚合体 基本结构单元在熔体中组成大小不同、形状不 规则的聚合离子团（或络阴离子团），其间存在 聚合－解聚的平衡。 3. 影响聚合物聚合程度的因素 组成 温度
硅酸盐聚合结构
O:Si 4:1 3.5:1 名称 岛状硅酸盐 组群状硅酸盐 环状硅酸盐 三节环 六节环 四节环 链状硅酸盐 带状硅酸盐 层状硅酸盐 架状硅酸盐 负离子团类型 [SiO4]4[Si2O7]6[Si3O9]6[Si6O18]6[Si4O12]61[Si2O6]4∞ 1 [Si4O11]6∞ 2 [Si4O10]4∞ 3 [SiO2] ∞ 共 氧 离子数 0 1 每个硅 负电荷 数 4 3 负离子团结构
在高于熔点不太多的温度下，液体内部质点排列 具有某种程度规律性，而非象气体一样杂乱无章。
气体
强度 I
熔体 玻璃 晶体
sinθ λ
不同聚集状态物质的X射线衍射强度 随入射角度变化的分布曲线
综上所述: 液体是固体和气体的中间相，液体结构在 气化点和凝固点之间变化很大，在高温（接近气 化点）时与气体接近，在稍高于熔点时与晶体接 近。 由于通常接触的熔体多是离熔点温度不太远 的液体，故把熔体结构看作与晶体接近更有实际 意义。
度上与表面相切的力，单位是N/m。
熔体的表面张力σቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ×10－3 N/m）
熔体 H2 O NaCl B 2 O3 P2O5 PbO Na2O Li2O Al2O3 温度（℃） σ 25 1080 900 1000 1000 1300 1300 2150 1300 ZrO2 GeO2 1300 1150 72 95 80 60 128 290 450 550 380 350 250 熔体 SiO2 FeO 钠钙硅酸盐熔体 （Na2O∶CaO∶SiO2 ＝16∶10∶74） 钠硼硅酸盐熔体 （Na2O∶B2O3∶ SiO2 ＝20∶10∶70） 瓷器中玻璃相 瓷釉 温度 （℃） 1800 1300 1420 1000
（3）粘度的测定
硅酸盐熔体粘度相差很大（10-2~1015Pa·s）不同范围粘度 用不同方法测定．
107~1015 Pa·s：拉丝法。根据玻璃丝受力作用的伸长速度来 确定。 10~107 Pa·s：转筒法。利用细铂丝悬挂的转筒浸在熔体内 转动，悬丝受熔体粘度的阻力作用扭成一定角度，根据扭 转角的大小确定粘度。
【粘度物理意义】单位接触面积、单位速度梯 度下两层液体间的内摩擦力。 【粘度单位】Pa·s（帕·秒）。 1Pa·s＝1N·s/m2＝10dyne·s／cm2＝10 P（泊） 1dPa·s（分帕·秒）＝1P（泊）。 【液体流动度ф 】粘度的倒数，即ф=1/η。
影响熔体粘度的主要因素：温度 化学组成 不同温度下，硅酸盐熔体粘度可在 10-2~1015 Pa·s间变化； 同一温度下，组成不同熔体的粘度有很大差别； 硅酸盐熔体粘度比一般液体高得多
15 14 Lg η(η:P) 13 12 11 10 0
硼反常现象： 由于B3＋离子 配位数变化引起 性能曲线上出现
4 8 12 16 20 24 28 32 B2O3(mol%)
转折的现象。
16Na2O·xB2O3·(84-x)SiO2 系统玻璃中 560℃时的粘度变化
（6）混合碱效应：粘度↑
3 0 0.4
0.6
0.8
(30 0) kJ /m (550 ol )
1.0
1.2
1/T10-3 (K-1)
钠钙硅酸盐玻璃熔体粘度与 温度的关系
（2）VFT公式（Vogel-Fulcher-Tammann公式）
B lg A T T0
式中 A、B、T0——与熔体组成有关的常数。 【注意】以上两公式均为经验式，因此目前粘度 仍不能通过计算而得到精确数据，在实际生产和科 研中仍需实际测定粘度数据作为依据。
２．粘度－组成关系 （1） O/Si比
O/Si↑：硅氧四面体网络聚合程度↓，粘度↓。 熔体中O/Si比值与结构及粘度的关系
熔体的分子式 SiO2 Na2O·2SiO2 Na2O·SiO2 2Na2O·SiO2 O/Si比值 2∶ 1 2.5∶1 3∶ 1 4∶ 1 结构式 [SiO2] [Si2O5]2－ [SiO3]2－ [SiO4]4－ [SiO4]连接形式 骨架状 层状 链状 岛状 1400℃粘度值 （Pa·s） 109 28 1.6 <1
100.5~1.3×105 Pa·s：落球法。根据斯托克斯沉降原理，测 定铂球在熔体中下落速度求出。 小于10-2 Pa·s：振荡阻滞法。利用铂摆在熔体中振荡时，振 幅受阻滞逐渐衰减的原理测定。
（4） 特征温度
4Pa·s粘度时的温 e. 操作点： 10 10 10.5Pa·s粘度 c. 变形点：10 ～1013 a. 应变点：４×10 Pa·s粘度 度，是玻璃成形的温度。 时的温度，指变形开始温度，对 时的温度，此时不存在粘性流 f. 成形温度范围；103～107Pa·s 应于热膨胀曲线上最高点温度， 粘度时的温度，指准备成形操 动，玻璃在该温度退火时不能 又称为膨胀软化点。
3:1
2
2
3:1 2.75:1 2.5:1 2:1
2 2.5 3 4
2 1.5 1 0 二维方向无限延伸 三维方向无限延伸
R＝O/Si R↑： 碱性金属氧化物含量↑ ， 解聚后非桥氧数目↑ ， 低聚物浓度↑ ，数量↑
[SiO4]四面体在各种聚合物中 的分布与R的关系
温度↑： 低聚物浓度↑； 高聚物[SiO2]n浓度↓
非晶态结构与性质
1 2 3 4 5 熔体的结构 熔体的性质 玻璃的通性和玻璃的转变 玻璃的形成 玻璃结构理论
1
熔体的结构
一、对熔体的一般认识 二、硅酸盐熔体结构 —— 聚合物理论
一、对熔体结构的一般认识
1．晶体与液体的体积密度相近
晶体→液体：体积变化小（ <10％，相当于质点间平均距离增加3％左 右）； 液体→气体：体积增大数百倍至数千倍（例如水增大1240倍）。 表明：液体中质点之间平均距离和固体十分接近，而和气体差别较大。
（3）二价金属氧化物： 粘度↓
双重作用： 1）提供游离氧使硅氧负离子团解聚：粘度↓ 2）离子势Z/r较Ｒ+大，能夺取硅氧负离子团中的Ｏ2－导致硅氧 负离子团聚合：粘度↑ Ｒ2+降低粘度次序：
Ba2+＞Sr2+＞Ca2+＞Ｍg2+
系统粘度次序（见图 ）：
Ba2+<Sr2+<Ca2+<Ｍg2+
（4）高价金属氧化物：粘度↑ SiO2、Al2O3、ZrO2、ThO2等氧化物因其阳离子 电荷多，离子半径小，作用力大，总是倾向于形成 更为复杂巨大的复合阴离子团，使粘滞活化能变 大，导致熔体粘度增高。
（2）一价碱金属氧化物：粘度↓ ↓ 加入R2O（Li2O、Na2O、K2O、Rb2O、Cs2O）， 熔体粘度显著降低。 原因：R＋电荷少、半径大，和O2－作用力小，能 提供系统中的“自由（游离）” 氧而使O/Si比值增加， 导致原来硅氧负离子团解聚成较简单的结构单位，因 而使活化能减低，粘度变小。
二、表面张力
恒温、恒容条件下，熔体与另一相（一般指空气）接触的相分 界面上增加一个单位新表面积时所作的功，称为比表面能，简称表 面能，单位为J/m2，简化后其因次为N/m。
表面张力物理意义：作用于表面单位长 熔体表面能和表面张力数值与因次相同（但物理意义不同），
熔体表面能往往用表面张力σ来代替。 表面张力—— 水：70×10－3N/m左右 熔融盐类：100 ×10－3 N/m左右 硅酸盐熔体：(220～380)×10－3N/m，与熔融金属相近，随组 成与温度而变化. 见表。
2．晶体熔融热比液体气化热小得多
Na晶体 熔融热（kJ/mol） 2.51 Zn晶体 6.70 冰 6.03
水气化热（kJ/mol） 40.46 表明：晶体和液体内能差别不大，质点在固体和液体中相互作用力接近。
3．固液态热容量相近 表明：质点在液体中热运动性质（状态）和在固体中 差别不大，基本上仍是在平衡位置附近作简谐振动。
作与成形时能保持制品形状所 d. Litteleton软化点:4.5×106Pa·s 除去其应力。 对应的的温度范围。 0.55 粘度时的温度，是用 ～ 粘 b. 退火点（Tg）：1012 Pa·s g. 熔化温度： 粘度时的 0.75mm 直径，10Pa·s 23cm长的玻璃纤 度时的温度，是消除玻璃中应 温度，玻璃能以一般要求的速 维在特制炉中以５℃／min速率 力的上限温度，也称为玻璃转 度熔化，玻璃液的澄清、均化 加热，在自重下达到1mm/min伸 某些熔体的粘度－温度曲线 变温度。 得以完成。 长速率时的温度。
RO时，粘度比等量的一种R2O或RO高。 与离子半径、配位等结晶化学条件不同而相 互制约有关。
（7）离子极化：粘度↓
极化使离子变形，共价键成分增加，减弱Si－O键力。温度 一定时，引入等量的具有18电子层结构的二价副族元素离子 Zn2+、Cd2+、Pb2+等较引入含8电子层结构的碱土金属离子更 能降低系统的粘度，即当粘度一定时，系统对应温度更低。 η＝1012Pa·s时18Na2O·12RO·70SiO2玻璃对应温度
第四周期 第五周期 第六周期
8电子结构 T(℃) 18电子结构 T(℃) CaO 533 ZnO 513 SrO 511 CdO 487 BaO 482 PbO 422
（8）其它化合物
CaF2：熔体粘度↓↓ F－半径与O2－相近，较易发生取代，但F－只有一 价，破坏原网络后难以形成新网络，粘度大大下降。 稀土氧化物（氧化镧、氧化铈等）、氯化物、硫 酸盐：粘度↓。 【总结】某种化合物对粘度的影响既取决于化合物 本性，也取决于原基础熔体组成。
某一硼硅酸盐熔体中聚合物的分布随温度的变化
2 熔体的性质
一、粘度 粘度的含义、粘度与温度的关系、粘度与 组成的关系 二、表面张力 表面张力的含义、表面张力与温度的关 系、表面张力与组成的关系
一、粘度 粘度：流体（液体或气体）抵抗流动的度量。 当液体流动时： F＝ηS dv/dx 式中 F―两层液体间的内摩擦力； S―两层液体间的接触面积； dv/dx―垂直流动方向的速度梯度； η―比例系数，称为粘滞系数，简称粘度。
几种金属固、液态时的热容值
物 质 名 称 液体热容（J/mol） 固体热容（J/mol） Pb 28.47 27.30 Cu 31.40 31.11 Sb 29.94 29.81 Mn 46.06 46.47
4. X射线衍射图相似
液体衍射峰最高点位置与晶体相近，表明： 液体中某一质点最邻近几个质点的排列形式与间距和晶体 中的相似； 液体衍射峰很宽阔，缘于： 液体质点有规则排列区域的高度分散； 液体结构特征：近程有序，远程无序。
聚乙烯等种类很多水溶液酸碱氧化物硝酸盐磷酸盐硅酸盐等种类很多aucu25au及其它用特殊急冷法获得由非熔融法形成玻璃的物质原始物质形成原因获得方法冲击波石英长石等晶体通过爆炸的冲击波而非晶化剪切应力晶体通过磨碎粒子表面层逐渐非晶化固体结晶放射线照射高速中子线粒子线石英晶体经高速中子线或粒子线的照射后转变为非晶体石英液体形成络合物金属醇盐水解sibpalnak等醇盐酒精溶液加水分解得到胶体加热形成单组分或多组分氧化物玻璃真空蒸发沉积在低温基板上用蒸发沉积形成非晶质薄膜如bisigebmgoal阴极飞溅和氧化反应在低压氧化气氛中把金属或合金做成阴极飞溅在基极上形成非晶态氧化物薄膜有sio系统薄膜等气相反应sicl水解或sih氧化形成sio玻璃
（5） 阳离子配位数 —— 硼反常现象
在硅酸盐Na2O－SiO2系统中： 1）B2O3含量较少时，Na2O/ B2O3>1，”游离”氧充足，B3＋以[BO4] 状态加入到[SiO4] 网络，起连网作用，结构趋于紧密，粘度随 B2O3含量升高而增加； 2）当Na2O/ B2O3 约为1时(B2O3含量约为15％)，B3＋形成[BO4]最 多，粘度达最大； 3）B2O3含量增加到Na2O/ B2O3<1时，“游离”氧不足，B3＋开始处 于层状[BO3]中，使结构趋于疏松，粘度又逐步下降。
硅酸盐熔体结构中有多种聚合程度不同的聚合物交织 形成网络，质点间移动困难
几种熔体的粘度
熔 体 温度（℃） 20 800 1400 1400 1400 粘度（Pa·s） 0.001006 0.00149 17780 4365 1585
水 熔融 NaCl 钠长石 80％钠长石十 20％钙 长石 瓷釉
1．粘度－温度关系 （1） 弗仑格尔公式 ф＝A1ｅ－△u/kT η＝1/ф＝A2ｅ△u/kT logη＝A＋B/T 式中 △u——质点粘滞活化能； K——波尔兹曼常数； T——绝对温标； A1 、 A2 、 A——与熔体组成有关的常数。
2000 1600 1200 1000 12
800
600
【注意】该公式假定粘滞 活化能是与温度无关的常 数，则只能应用于简单的不 缔合的液体或在一定温度范 围内缔合度不变的液体。对 于硅酸盐熔体在较大温度范 围时，斜率会发生变化，因 而在较大温度范围内以上公 式不适用。
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Log η
6
0) 8 1 (
二、硅酸盐熔体结构——聚合物理论
1. 基本结构单元—— [SiO4] 四面体 2. 基本结构单元在熔体中存在状态——聚合体 基本结构单元在熔体中组成大小不同、形状不 规则的聚合离子团（或络阴离子团），其间存在 聚合－解聚的平衡。 3. 影响聚合物聚合程度的因素 组成 温度
硅酸盐聚合结构
O:Si 4:1 3.5:1 名称 岛状硅酸盐 组群状硅酸盐 环状硅酸盐 三节环 六节环 四节环 链状硅酸盐 带状硅酸盐 层状硅酸盐 架状硅酸盐 负离子团类型 [SiO4]4[Si2O7]6[Si3O9]6[Si6O18]6[Si4O12]61[Si2O6]4∞ 1 [Si4O11]6∞ 2 [Si4O10]4∞ 3 [SiO2] ∞ 共 氧 离子数 0 1 每个硅 负电荷 数 4 3 负离子团结构
在高于熔点不太多的温度下，液体内部质点排列 具有某种程度规律性，而非象气体一样杂乱无章。
气体
强度 I
熔体 玻璃 晶体
sinθ λ
不同聚集状态物质的X射线衍射强度 随入射角度变化的分布曲线
综上所述: 液体是固体和气体的中间相，液体结构在 气化点和凝固点之间变化很大，在高温（接近气 化点）时与气体接近，在稍高于熔点时与晶体接 近。 由于通常接触的熔体多是离熔点温度不太远 的液体，故把熔体结构看作与晶体接近更有实际 意义。
度上与表面相切的力，单位是N/m。
熔体的表面张力σቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ×10－3 N/m）
熔体 H2 O NaCl B 2 O3 P2O5 PbO Na2O Li2O Al2O3 温度（℃） σ 25 1080 900 1000 1000 1300 1300 2150 1300 ZrO2 GeO2 1300 1150 72 95 80 60 128 290 450 550 380 350 250 熔体 SiO2 FeO 钠钙硅酸盐熔体 （Na2O∶CaO∶SiO2 ＝16∶10∶74） 钠硼硅酸盐熔体 （Na2O∶B2O3∶ SiO2 ＝20∶10∶70） 瓷器中玻璃相 瓷釉 温度 （℃） 1800 1300 1420 1000
（3）粘度的测定
硅酸盐熔体粘度相差很大（10-2~1015Pa·s）不同范围粘度 用不同方法测定．
107~1015 Pa·s：拉丝法。根据玻璃丝受力作用的伸长速度来 确定。 10~107 Pa·s：转筒法。利用细铂丝悬挂的转筒浸在熔体内 转动，悬丝受熔体粘度的阻力作用扭成一定角度，根据扭 转角的大小确定粘度。
【粘度物理意义】单位接触面积、单位速度梯 度下两层液体间的内摩擦力。 【粘度单位】Pa·s（帕·秒）。 1Pa·s＝1N·s/m2＝10dyne·s／cm2＝10 P（泊） 1dPa·s（分帕·秒）＝1P（泊）。 【液体流动度ф 】粘度的倒数，即ф=1/η。
影响熔体粘度的主要因素：温度 化学组成 不同温度下，硅酸盐熔体粘度可在 10-2~1015 Pa·s间变化； 同一温度下，组成不同熔体的粘度有很大差别； 硅酸盐熔体粘度比一般液体高得多
15 14 Lg η(η:P) 13 12 11 10 0
硼反常现象： 由于B3＋离子 配位数变化引起 性能曲线上出现
4 8 12 16 20 24 28 32 B2O3(mol%)
转折的现象。
16Na2O·xB2O3·(84-x)SiO2 系统玻璃中 560℃时的粘度变化
（6）混合碱效应：粘度↑
3 0 0.4
0.6
0.8
(30 0) kJ /m (550 ol )
1.0
1.2
1/T10-3 (K-1)
钠钙硅酸盐玻璃熔体粘度与 温度的关系
（2）VFT公式（Vogel-Fulcher-Tammann公式）
B lg A T T0
式中 A、B、T0——与熔体组成有关的常数。 【注意】以上两公式均为经验式，因此目前粘度 仍不能通过计算而得到精确数据，在实际生产和科 研中仍需实际测定粘度数据作为依据。
２．粘度－组成关系 （1） O/Si比
O/Si↑：硅氧四面体网络聚合程度↓，粘度↓。 熔体中O/Si比值与结构及粘度的关系
熔体的分子式 SiO2 Na2O·2SiO2 Na2O·SiO2 2Na2O·SiO2 O/Si比值 2∶ 1 2.5∶1 3∶ 1 4∶ 1 结构式 [SiO2] [Si2O5]2－ [SiO3]2－ [SiO4]4－ [SiO4]连接形式 骨架状 层状 链状 岛状 1400℃粘度值 （Pa·s） 109 28 1.6 <1
100.5~1.3×105 Pa·s：落球法。根据斯托克斯沉降原理，测 定铂球在熔体中下落速度求出。 小于10-2 Pa·s：振荡阻滞法。利用铂摆在熔体中振荡时，振 幅受阻滞逐渐衰减的原理测定。
（4） 特征温度
4Pa·s粘度时的温 e. 操作点： 10 10 10.5Pa·s粘度 c. 变形点：10 ～1013 a. 应变点：４×10 Pa·s粘度 度，是玻璃成形的温度。 时的温度，指变形开始温度，对 时的温度，此时不存在粘性流 f. 成形温度范围；103～107Pa·s 应于热膨胀曲线上最高点温度， 粘度时的温度，指准备成形操 动，玻璃在该温度退火时不能 又称为膨胀软化点。
3:1
2
2
3:1 2.75:1 2.5:1 2:1
2 2.5 3 4
2 1.5 1 0 二维方向无限延伸 三维方向无限延伸
R＝O/Si R↑： 碱性金属氧化物含量↑ ， 解聚后非桥氧数目↑ ， 低聚物浓度↑ ，数量↑
[SiO4]四面体在各种聚合物中 的分布与R的关系
温度↑： 低聚物浓度↑； 高聚物[SiO2]n浓度↓
非晶态结构与性质
1 2 3 4 5 熔体的结构 熔体的性质 玻璃的通性和玻璃的转变 玻璃的形成 玻璃结构理论
1
熔体的结构
一、对熔体的一般认识 二、硅酸盐熔体结构 —— 聚合物理论
一、对熔体结构的一般认识
1．晶体与液体的体积密度相近
晶体→液体：体积变化小（ <10％，相当于质点间平均距离增加3％左 右）； 液体→气体：体积增大数百倍至数千倍（例如水增大1240倍）。 表明：液体中质点之间平均距离和固体十分接近，而和气体差别较大。
（3）二价金属氧化物： 粘度↓
双重作用： 1）提供游离氧使硅氧负离子团解聚：粘度↓ 2）离子势Z/r较Ｒ+大，能夺取硅氧负离子团中的Ｏ2－导致硅氧 负离子团聚合：粘度↑ Ｒ2+降低粘度次序：
Ba2+＞Sr2+＞Ca2+＞Ｍg2+
系统粘度次序（见图 ）：
Ba2+<Sr2+<Ca2+<Ｍg2+
（4）高价金属氧化物：粘度↑ SiO2、Al2O3、ZrO2、ThO2等氧化物因其阳离子 电荷多，离子半径小，作用力大，总是倾向于形成 更为复杂巨大的复合阴离子团，使粘滞活化能变 大，导致熔体粘度增高。
（2）一价碱金属氧化物：粘度↓ ↓ 加入R2O（Li2O、Na2O、K2O、Rb2O、Cs2O）， 熔体粘度显著降低。 原因：R＋电荷少、半径大，和O2－作用力小，能 提供系统中的“自由（游离）” 氧而使O/Si比值增加， 导致原来硅氧负离子团解聚成较简单的结构单位，因 而使活化能减低，粘度变小。
二、表面张力
恒温、恒容条件下，熔体与另一相（一般指空气）接触的相分 界面上增加一个单位新表面积时所作的功，称为比表面能，简称表 面能，单位为J/m2，简化后其因次为N/m。
表面张力物理意义：作用于表面单位长 熔体表面能和表面张力数值与因次相同（但物理意义不同），
熔体表面能往往用表面张力σ来代替。 表面张力—— 水：70×10－3N/m左右 熔融盐类：100 ×10－3 N/m左右 硅酸盐熔体：(220～380)×10－3N/m，与熔融金属相近，随组 成与温度而变化. 见表。
2．晶体熔融热比液体气化热小得多
Na晶体 熔融热（kJ/mol） 2.51 Zn晶体 6.70 冰 6.03
水气化热（kJ/mol） 40.46 表明：晶体和液体内能差别不大，质点在固体和液体中相互作用力接近。
3．固液态热容量相近 表明：质点在液体中热运动性质（状态）和在固体中 差别不大，基本上仍是在平衡位置附近作简谐振动。
作与成形时能保持制品形状所 d. Litteleton软化点:4.5×106Pa·s 除去其应力。 对应的的温度范围。 0.55 粘度时的温度，是用 ～ 粘 b. 退火点（Tg）：1012 Pa·s g. 熔化温度： 粘度时的 0.75mm 直径，10Pa·s 23cm长的玻璃纤 度时的温度，是消除玻璃中应 温度，玻璃能以一般要求的速 维在特制炉中以５℃／min速率 力的上限温度，也称为玻璃转 度熔化，玻璃液的澄清、均化 加热，在自重下达到1mm/min伸 某些熔体的粘度－温度曲线 变温度。 得以完成。 长速率时的温度。