玻璃工艺学复习练习题

玻璃工艺学复习练习题

分相结构对玻璃的性质有何影响？

对第一类性质的影响：由离子的迁移特性决定的性质，如电阻率、化学稳定性等对玻璃的分相结构十分敏感。若性质较差的相以连通结构的形式存在，玻璃的性质将明显变坏。若性质较差的相呈孤立液滴状分布于性质较好的连续基相中，则能保持较好的性质。

对玻璃析晶的影响——分相有利于析晶

1. 为成核提供界面。

2. 分相导致其中的一相比均匀母相具有较大的质点迁移率，这有利于晶核的形成和长大。

3. 分相使成核剂浓集于其中的一相，从而促进晶核的形成。

4. 分相使其中的一相或两相更加接近某种晶体的组成，这有利于结晶。

对光学性质的影响

1. 使玻璃的透光率下降

分相产生的相界面使光线发生散射，导致透光率下降，严重时，会产生乳浊现象。

2. 影响玻璃的颜色

分相过程中，过渡元素几乎全部集中在微相液滴中。这种选择性富集可以用来发展有色玻璃，激光玻璃、光敏玻璃和光色玻璃等。

玻璃分相对析晶有何影响？

对玻璃析晶的影响——分相有利于析晶

1. 为成核提供界面。

2. 分相导致其中的一相比均匀母相具有较大的质点迁移率，这有利于晶核的形成和长大。

3. 分相使成核剂浓集于其中的一相，从而促进晶核的形成。

4. 分相使其中的一相或两相更加接近某种晶体的组成，这有利于结晶。

玻璃成型后为何还要退火

原因之一：玻璃生产过程中，因经受激烈的、不均匀的温度变化会产生热应力。这种热应力会降低玻璃制品的强度和热稳定性。成型后的玻璃制品和经过热加工的玻璃制品，若不经过退火处理，让其自然冷却，在以后的存放和机械加工过程中很可能会自行破裂。

原因之二：玻璃制品从高温自然冷却室温，其内部结构是不均匀的，由此会造成玻璃光学性质的不均匀。对玻璃进行退火处理就是让玻璃的结构趋向均匀，使玻璃中的热应力消除或减小的热处理过程。

16.玻璃的料性?短性玻璃?长性玻璃?对成型和退火过程有何影响?

答:生产上常把玻璃的粘度随温度变化的快慢称为玻璃的料性,粘度随温度变化快的玻璃称为短性玻璃,反之称为长性玻璃.这一性质对成型作业有直接的关系,例如用压延法生产压花玻璃时最好选择料性较短的玻璃,这样玻璃被轧花辊压出花纹之后,随温度降低,粘度能迅速地增长,形状可以快速固定下来,从而保证压出的花纹清晰.退火是通过粘滞流动和弹性来消除玻璃中的应力,故这一性质对退火的效率也有很大影响

试述水对硅酸盐玻璃的侵蚀机理。

答：硅酸盐玻璃在水中的溶解比较复杂。水对玻璃的侵蚀开始于水中的H+和玻璃中的Na+进行交换，而后进行水化、中和反应，其反应过程为：

| 交换|

—Si—O—Na+ +H+OH- —————Si—OH +NaOH （1）

| |

这一交换有引起下列反应：OH

| （水化）|

—Si—OH +3/2H2O ————HO—Si—OH （2）

| |

OH

Si（OH）4 + NaOH ————[Si（OH）3O]-Na+ +H2O （3）

反应式（3）的产物硅酸钠其电离度要低于NaOH的电离度。因此，这一反应使溶液中Na+离子浓度降低，这就对反应（2）有所促进。这三个反应互为因果，

循环进行，而总的速度取决于离子交换反应（1），因为它控制着—Si—OH和

NaOH的生成速度。

另一方面，H2O分子（区别于H+离子）也能与硅酸盐骨架直接起反应：

| | 水化|

—Si—O—Si—+ H2O ==== 2（—Si—OH）

随着这一水化反应的继续进行，Si原子周围原有的四个桥氧全部成为OH（如式（2）），这是H2O 分子对硅氧骨架的直接破坏。

反应产物Si（OH）4是极性分子，它能使周围的水分子极化，而定向地吸附在自己的周围，成为Si（OH）4. H2O或简写为:SiO2.XH2O,通常成为硅酸凝胶,除一部分溶于水溶液外,大部分吸附在玻璃表面,形成一层薄膜,它具有较强的抗水和抗酸性能,因此,被称为保护膜层.一些人认为，保护层的存在使Na+离子和H+离子的扩散受到阻挡，离子交换反应速度越来越慢，以致停止。但是，许多实验证明，Na+和H2O分子在凝胶层中的扩散速度比在未被侵蚀的玻璃中要快得多，其原因是：（1）由于Na+被H+代替，使结构变得疏松；（2）由于水分子破坏了网络，造成了断裂，也有利于扩散。因此硅酸盐薄膜不会使扩散变慢。而进一步的侵蚀之所以变慢以至停顿，一方面是由于在薄膜内的一定厚度中，Na+离子含量已很缺乏，而且随着Na+含量的降低，其它组分如R2+（碱土金属或其它二价金属离子）的含量相对上升，这些二价阳离子对Na+离子的“抑制效应”加强，因而使H+—Na+离子交换缓慢，在玻璃表面层中，反应式（1）几乎不能进行，从而反应式（2）、（3）相继停止，结果玻璃在水中的溶解量几乎不再增加，水对玻璃的侵蚀也就停止了。

如果玻璃仅含Na2O和SiO2两种组分，则在水中长期继续下去，直到Na+几乎被沥滤为止。但在含有RO、R2O3、RO2的三组分和多组分系统中，情况就大为不同。这些组分的存在，对于Na+扩散有巨大的影响，它们通常能阻挡Na+的扩散，并且Na+的相对浓度（相对于R2+、R3+、R4+的含量来说）越低，则所受阻挡越大，扩散越来越慢，以至于几乎停止。

34.简述玻璃的澄清原理（物、化的）

答：澄清的过程就是:首先使气泡中的气体、窑内气体与玻璃液中物理溶解和化学结合的气体之间建立平衡,再使可见气泡漂浮于玻璃液表面而加以消除。

在高温澄清过程中，溶解在玻璃液内的气体、气泡中的气体及炉气这三者间会相互转移与平衡，它决定于某类气体在上述三相中的分压大小，气体总是由分压高的一相转入分压低的另一相中（如图所示）。图中P（炉A）为炉气中的A气体的分压，其余类推。

p炉A > p液A

炉气中的气体玻璃液中溶解的气体

漂浮排除

气泡中的气体