玻璃的性质

玻璃的性质

一．目前我们玻璃引进的原材料如下：（共计11种）

玻璃是熔融.冷却.固态的非结晶（在特种条件下也可以成为晶态）无机物。玻璃的物理化学性质不仅决定于其化学组成，而且与玻璃结构有密切的联系。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，化学处理，制取符合预定要求的物理化学性能的玻璃材料或制品。

二.玻璃的主要性质。

（1）粘度：粘度是玻璃的最主要物理性质之一。在整个玻璃生产工艺过程（熔融，澄清，冷却，成形，退火）所制度的一系列温度制度往往是以此为依据的。

粘度是液态或熔体内部的分子在移动时相互之间的内摩擦力，内摩擦力越大，则分子移动越困难。也就是粘度越大。玻璃的粘度和温度有着密切的关系，温度升高时，粘度随之下降，但是这种变化没有一定的比例关系，通常在高温阶段，粘度的降低速度缓慢，而在低温段则急剧增加。

（2）析晶性能：玻璃是一种非晶态物质，但在一定的条件下，玻璃具有向晶态转化的倾向。在玻璃生产中一般不希望玻璃析晶，因为析晶会造成外观上的缺陷，失去玻璃原有的性质，不能加工成型。析晶是玻璃的缺陷。

（3）光学性能：玻璃对辐射的透射率取决于玻璃中的杂质含量。不含氧化铁的透明玻璃大约能透过90%以上的可见辐射，仅有小部分辐射被玻璃真正吸收，大部分为玻璃两个表面的反射所损失。

（4）密度：玻璃的密度主要决定于玻璃的化学组成，分子量越大的氧化物含量越高时，玻璃的密度也越大。如石英玻璃由SiO2所组成，它的密度最小，约2.2g/立方厘米，而含大量氧化铅的玻璃密度可达6.5g/立方厘米。我们目前生产的钠钙硅玻璃的密度为2.46g/立方厘米。

（5）热膨胀系数：大部分物体受热以后都要膨胀，玻璃也不例外。物体受热后膨胀的大小由它们的线膨胀系数和体膨胀系数来表明的。玻璃的膨胀系数取决于玻璃的化学组成，系数提高。而增加SiO2，B2O3，AL2O3的含量，就能降低膨胀系数。我们生产的玻璃膨胀系数为：92x10-7/℃。

（6）电性能：在常温下玻璃是绝缘体。但是随着温度的上升，玻璃的导电性迅速提高，到了熔融状态，玻璃变成了良导体。利用玻璃在常温下的低电导率可制造照明灯泡，电真空器件等。

（7）强度：玻璃的机械强度，一般用耐压强度，抗折强度，抗张强度，抗冲击强度等来表示。玻璃之所以得到广泛应用，其原因之一就是它的耐压强度很高，硬度也高。然而，由于它的抗折强度和抗张强度不高，并且脆性较大，使玻璃的应用受到了一定的限制。

（8）化学稳定性：玻璃表面抵抗周围介质如水，酸，碱，盐，气体以及大气的污染等化学侵蚀作用的能力称为玻璃的化学稳定性。

三．玻璃的9种含量

（1）引入二氧化硅的作用：是提高玻璃的熔制温度，粘度，化学稳定性，硬度和机械强度，同时它能降低玻璃的热膨胀系数和密度。

（2）引入三氧化二铝的作用：能降低玻璃的结晶倾向，提高玻璃的化学稳定性，热稳定性，机械强度，硬度和折射率，减轻玻璃对耐火材料的侵蚀。但是AL2O3能提高玻璃的粘度，所以含量控制在1-3.5%，一般不超过10%。

（3）引入氧化钙的作用：作用稳定剂。增加玻璃的化学稳定性和机械强度。含量高时会增加玻璃的结晶倾向。

（4）引入氧化镁的作用：可使玻璃形成时硬化速度变慢，降低玻璃的析晶倾向，提高玻璃的化学稳定性。

（5）引入氧化硼的作用：降低玻璃的膨胀系数，提高玻璃的热稳定性和化学稳定性。改善玻璃的光泽，加速玻璃的澄清和降低玻璃的结晶能力。

（6）引入氧化钡的作用：增加玻璃的折射率，密度，光泽和化学稳定性。但是含量较高时会使澄清困难。

（7）引入氧化钠的作用：降低玻璃的热稳定性，化学稳定性和机械强度。但是含量超过18%时可增加玻璃的热膨胀系数。所以不可引入过多。

（8）引入氧化钾的作用：能降低玻璃的析晶倾向，增加玻璃的透明度和光泽度。

（9）Fe2O3：应控制在0.1%以下，它是玻璃的有害成分，主要影响玻璃的透光性，在熔制中影响玻璃液的透热性。

玻璃的熔制过程

玻璃的熔制是玻璃制造最重要的过程之一。玻璃的溶制是指加热过程中的粉末变成玻璃体，从而能用它来形成玻璃制品。绝大多数的玻璃缺陷是由于玻璃制造过程中的疏忽和缺陷造成的。所以对玻璃的溶制过程应该注意，玻璃的熔制过程是一个很复杂的过程，它有一系列的物理的，化学的，物理和化学的变化和反应。

配合料进入玻璃熔窖后，经过加热产生一系列的物理化学变化，成为符合某种玻璃成形工艺指标的均匀玻璃液，这一过程称为溶制。对玻璃的熔制过程中每种粉料在加热时各有其形成玻璃的某些特点，而这些特点正是与粉料的化学组成有关。

（1）硅酸盐的形成

硅酸盐生产反应在很大程度上是在固态状态下进行的，配合料在加热过程中发生了一系列的物理化学变化，有大量的气体物质挥发出来，我们的是11%气体挥发掉。粉料变为烧结物质，它是由硅酸盐和硅氧所组成的。对大数玻璃来讲，这期间温度需要900度左右来完成。

（2）玻璃形成

在上面基础上，继续加热的结果。烧结的物质开始熔融，易熔的低温共熔物首先融化，在融化的同时，硅酸盐与硅氧相互溶解。硅酸盐形成阶段生成的硅酸钠，硅酸钙，硅

酸铝，硅酸镁以及反应后剩余的SiO2开始熔融，它们之间相互溶解和扩散，在此阶段结束时烧结物质变得透明了，其中没有未起作用的粉末粒子或所谓的未熔透物质。但是此时玻璃液中仍包含有大小气泡，而玻璃本身的化学组成和性质也是不均一的，在玻璃液中也还有许多所谓条纹，大多数玻璃的这个阶段是在1200-1250度完成。

由于石英砂粒熔解和扩散速度比其他各种硅酸盐熔解和扩散速度低的多，所以玻璃形成过程的速度实际上取决石英砂粒的熔解扩散速度。为了加快砂粒在硅酸盐熔体中的熔解，除了选用颗粒直径比较小，形状带有菱角的石英砂外，还可以通过提高熔化温度，加入一定量的助熔剂来达到。

（3）玻璃的澄清

玻璃形成阶段结束时，玻璃中还残留许多气泡和条纹，继续加热时玻璃液的粘度就会降低，消除玻璃液中可见气泡的过程，叫玻璃液的澄清。消除玻璃液中可见气泡的办法使气泡漂浮于玻璃液的表面而除去。气泡向上漂浮的速度决定于气泡的大小和玻璃液的黏度。气泡增大，上升的速度就加快。玻璃液的黏度和气泡的上升速度成反比，黏度越大，气泡上升就越慢，因此，降低玻璃液的黏度，就有利气泡的排除。为了加快玻璃的澄清左右，除了在配合料中加入某些澄清剂外，一般都采取提高玻璃液的温度的措施。

（4）玻璃液的均化