3玻璃和陶瓷包装材料1 ppt课件

如石英晶体，硅氧四面体排列规则有序， “短程”和“长程”都有很好的重复性和周期性。
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二、玻璃的结构
玻璃结构中，从几个原子间距的微观尺度 来看，原子排列规则有序；但从较长的距离观察， 原子排列无规则。这种结构特点称为短程有序、 长程无序。
如石英玻璃，硅氧四面体排列短程有序、 长程无序。
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二、玻璃的化学稳定性与组成的关系 硅氧四面体越完整，化学稳定性越好。 阳离子与非氧桥之间的化学键。
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玻璃的热膨胀系数决定了其抗热冲击性能， 即玻璃能承受温度剧变的能力。
T=115010-6 多组分玻璃的热膨胀系数符合线性加和关 系。
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2. 玻璃的导热性 玻璃的导热性常用导热系数表示： 玻璃是热的不良导体。
六、光学性能
Q
A t
玻璃具有优异的光学性能。 为保护内容物，加入某些过渡金属或稀土金 属离子，制成有色玻璃。
3. 玻璃与碱的作用 碱不仅影响玻璃中的硅酸盐部分，也能侵
蚀骨架上的硅氧。结果使玻璃表面全部脱落。
玻璃对碱的稳定性远不如对酸和水的稳定 性，所以玻璃不宜作为碱性物质的包装容器。
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4. 玻璃的脱片侵蚀 使用化学稳定性不良的安瓶，在热压消
毒中或长期贮存药品后，因药液对玻璃的侵蚀 而产生脱片。
◎ Na2O-B2O3-SiO2系玻璃——硼硅 酸盐玻璃
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四、晶体与玻璃的性质 热转变：晶体——结晶温度（熔点Tm）；
玻璃——玻璃化转变温度Tg。 导热性、粘度、X光衍射、加工性能等。
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9.1.3 玻璃的物理性质
一、密度 密度主要决定于构成玻璃的原子质量、原子
按组成分：硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、磷酸盐玻
璃、铝酸盐玻璃等。
按用途分：平板玻璃、瓶罐玻璃、器皿玻璃、医
药玻璃、光学玻璃等。
(3)命名：如果氧化物中SiO2> B2O3>Al2O3，称为铝硼
硅酸盐玻璃。
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3. 玻璃包装材料的特点
玻璃包装材料主要是钠-钙-硅玻璃。属硅酸 盐玻璃。
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9.1.4 玻璃的化学性质
一、玻璃侵蚀机理 1. 玻璃与水及酸的作用
M+ G + H+3O M+ G + H2O
H3+O G + M+ H+ G + MOH
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2. 玻璃与潮湿空气的作用 玻璃表面吸附空气中的水分子，形成OH原
子团。 玻璃在大气中受到侵蚀的现象叫做风化。
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99Leabharlann 三、钠-钙-硅（Na2O-CaOSiO2）系玻璃的结构
在石英玻璃的硅氧四
面体网络结构中，引入 Na2O、CaO金属氧化物。使 原来互相连接的硅氧四面体 网络断裂，“氧桥”（氧原 子与2个硅原子相连）变为 “非氧桥”（氧原子只与1 个硅原子相连），钠、钙离 子在非氧桥附近，处于断裂 网络形成的空隙中，以平衡 氧离子的负电荷。
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2. 组成与分类
（1）组成
主要是氧化物玻璃，由各种氧化物组成。
玻璃形成体氧化物：可以单独形成玻璃。如
SiO2，B2O3，P2O5 改变体氧化物：不能单独形成玻璃，但可以改
变玻璃的性质。主要是碱金属氧化物和碱土金属氧化物，
如Na2O，K2O，CaO等。 中间体氧化物：在一定条 件下可以形成玻璃。如Al2O3，ZnO等 （2）分类
温度变化的快慢。
长性玻璃（料性长），粘度随温度变化慢，
适合于形状复杂玻璃器皿的成型。
短性玻璃（料性短），粘度随温度变化快，
适合于形状简单、速度快的制瓶机成型。
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五、热性能
1. 线性热膨胀系数
线性热膨胀系数 1L
L t
不同组成的玻璃线性热膨胀系数范围为： 6.8~15010-7K-1.
按线性加和关系近似计算： fiPi
四、粘度 1. 粘度的概念
弹性体受力-变形关系： 粘性流体受力-变形关系：
E
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2. 温度对粘度的影响
粘度随温度的变化：
其中Q为粘流活化能。AexpRQT
实际玻璃组成复杂，需要修正：
logA B
TT0
3. 玻璃的料性
玻璃的料性是指粘度在10~105Pas范围内随
优点：优良的光学性能；化学惰性和稳定 性好；阻隔性能好；抗内压强度高（1700kpa）。
缺点：抗冲击强度低；重量大；不能承受 内外温差的急剧变化；生产耗能大。
发展趋向：高强度轻量化。
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9.1.2 玻璃的结构
一、晶体的结构
晶体结构中，原子、离子或分子的空间排列 规则有序。
微观尺度（几个原子间距）和宏观尺度（微 米、米）上观察，都由最小结构单元（晶胞）重复 周期性排列构成。
第九章 玻璃和陶瓷包装材料
第一节 玻璃的结构与性能
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9.1.1 概述
一、玻璃发展简史 二、玻璃的定义和分类
1. 定义 熔融体冷却为固体时，不结晶的无机产物。 广义是指物质的一种物理化学状态。介于
晶态和液态之间的一种特殊状态，由熔融体过冷 而得，其结构为短程有序、长程无序。
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2Ea/l
其中，E为弹性模量；a为比表面能；l为裂纹长度。 裂纹长度按分子间距离代入，玻璃理论强
度可达10000MPa，
2. 玻璃的实际强度 但实际抗张强度或抗折强度不到理论强度
的1%。原因主要是玻璃结构存在缺陷、组成的不 均匀、玻璃表面存在裂纹等。
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3. 多组分玻璃的强度
堆积和配位数。 普通玻璃2.5g/cm3左右。密度最小的石英玻璃
2.21 g/cm3，特种玻璃可高达8.0 g/cm3。
二、硬度 硬度主要决定于构成玻璃的原子半径、电荷
大小和堆积密度。 石英玻璃硬度最大。加入钠、钾、铅等离子
使玻璃硬度降低。
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三、机械强度
1. 玻璃的理论强度 玻璃的理论强度可以由格里菲斯公式计算：