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各種“玻璃”的成分
(1)普通玻璃(Na2SiO3、CaSiO3、SiO2或Na2O•CaO•6SiO2)
(2)石英玻璃(以純凈的石英為主要原料制成的玻璃,成分僅為SiO2)
(3)鋼化玻璃(與普通玻璃成分相同)
(4)鉀玻璃(K2O、CaO、SiO2)
(5)硼酸鹽玻璃(SiO2、B2O3)
(6)有色玻璃在(普通玻璃制造過程中加入一些金屬氧化物。Cu2O——紅色;CuO——藍(lán)綠色;CdO——淺黃色;CO2O3——藍(lán)色;Ni2O3——墨綠色;MnO2——紫色;膠體Au——紅色;膠體Ag——黃色)
(7)變色玻璃(用稀土元素的氧化物作為著色劑的高級(jí)有色玻璃)
(8)光學(xué)玻璃(在普通的硼硅酸鹽玻璃原料中加入少量對光敏感的物質(zhì),如AgCl、AgBr等,再加入極少量的敏化劑,如CuO等,使玻璃對光線變得更加敏感)
(9)彩虹玻璃(在普通玻璃原料中加入大量氟化物、少量的敏化劑和溴化物制成)
(10)防護(hù)玻璃(在普通玻璃制造過程加入適當(dāng)輔助料,使其具有防止強(qiáng)光、強(qiáng)熱或輻射線透過而保護(hù)人身安全的功能。如灰色——重鉻酸鹽,氧化鐵吸收紫外線和部分可見光;藍(lán)綠色——氧化鎳、氧化亞鐵吸收紅外線和部分可見光;鉛玻璃——氧化鉛吸收X射線和r射線;暗藍(lán)色——重鉻酸鹽、氧化亞鐵、氧化鐵吸收紫外線、紅外線和大部分可見光;加入氧化鎘和氧化硼吸收中子流。
(11)微晶玻璃(又叫結(jié)晶玻璃或玻璃陶瓷,是在普通玻璃中加入金、銀、銅等晶核制成,代替不銹鋼和寶石,作雷達(dá)罩和導(dǎo)彈頭等)。
(12)玻璃纖維(由熔融玻璃拉成或吹成的直徑為幾微米至幾千微米的纖維,成分與玻璃相同)
(13)玻璃絲(即長玻璃纖維)
(14)玻璃鋼(由環(huán)氧樹脂與玻璃纖維復(fù)合而得到的強(qiáng)度類似鋼材的增強(qiáng)塑料。)
(15)玻璃紙(用粘膠溶液制成的透明的纖維素薄膜)
(16)水玻璃(Na2SiO3)的水溶液,因與普通玻璃中部分成分相同而得名)
(17)金屬玻璃(玻璃態(tài)金屬,一般由熔融的金屬迅速冷卻而制得)
(18)螢石(氟石)(無色透明的CaF2,用作光學(xué)儀器中的棱鏡和透光鏡)
(19)有機(jī)玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯)
注:(14)——(19)為類玻璃。
制造玻璃原理—-主要反應(yīng)是:
Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2↑
CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2↑
玻璃最初由火山噴出的酸性巖凝固而得。約公元前3700年前, 古埃及人已制出玻璃裝飾品和簡單玻璃器皿,當(dāng)時(shí)只有有色玻璃,約公元前1000 年前,中國制造出無色玻璃。公元12世紀(jì),出現(xiàn)了商品玻璃,并開始成為工業(yè)材料。18世紀(jì),為適應(yīng)研制望遠(yuǎn)鏡的需要,制出光學(xué)玻璃。1873年,比利時(shí)首先制出平板玻璃。1906年,美國制出平板玻璃引上機(jī)。此后,隨著玻璃生產(chǎn)的工業(yè)化和規(guī)?;?,各種用途和各種性能的玻璃相繼問世。現(xiàn)代,玻璃已成為日常生活、生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的重要材料。
種類 玻璃通常按主要成分分為氧化物玻璃和非氧化物玻璃。非氧化物玻璃品種和數(shù)量很少,主要有硫系玻璃和鹵化物玻璃。硫系玻璃的陰離子多為硫、硒、碲等,可截止短波長光線而通過黃 、紅光 ,以及近、遠(yuǎn)紅外光 ,其電阻低,具有開關(guān)與記憶特性。鹵化物玻璃的折射率低,色散低,多用作光學(xué)玻璃。
氧化物玻璃又分為硅酸鹽玻璃、硼酸鹽玻璃、磷酸鹽玻璃等。硅酸鹽玻璃指基本成分為SiO2的玻璃,其品種多 ,用途廣。通常按玻璃中SiO2以及堿金屬 、堿土金屬氧化物的不同含量,又分為 :①石英玻璃。SiO2含量大于99.5%,熱膨脹系數(shù)低,耐高溫,化學(xué)穩(wěn)定性好,透紫外光和紅外光,熔制溫度高、粘度大,成型較難。多用于半導(dǎo)體、電光源、光導(dǎo)通信、激光等技術(shù)和光學(xué)儀器中。②高硅氧玻璃。SiO2含量約96%,其性質(zhì)與石英玻璃相似。③鈉鈣玻璃。以SiO2含量為主,還含有15%的Na2O和16%的 CaO,其成本低廉,易成型,適宜大規(guī)模生產(chǎn),其產(chǎn)量占實(shí)用玻璃的90%。可生產(chǎn)玻璃瓶罐、平板玻璃、器皿、燈泡等。④鉛硅酸鹽玻璃。主要成分有 SiO2 和 PbO ,具有獨(dú)特的高折射率和高體積電阻,與金屬有良好的浸潤性,可用于制造燈泡、真空管芯柱、晶質(zhì)玻璃器皿、火石光學(xué)玻璃等。含有大量 PbO的鉛玻璃能阻擋X射線和γ射線。⑤鋁硅酸鹽玻璃。以 SiO2和Al2O3為主要成分,軟化變形溫度高,用于制作放電燈泡、高溫玻璃溫度計(jì)、化學(xué)燃燒管和玻璃纖維等 。⑥ 硼硅酸鹽玻璃 。以 SiO2和B2O3 為主要成分,具有良好的耐熱性和化學(xué)穩(wěn)定性,用以制造烹飪器具、實(shí)驗(yàn)室儀器、金屬焊封玻璃等。硼酸鹽玻璃以 B2O3為主要成分,熔融溫度低,可抵抗鈉蒸氣腐蝕。含稀土元素的硼酸鹽玻璃折射率高、色散低,是一種新型光學(xué)玻璃。磷酸鹽玻璃以 P2O5為主要成分,折射率低、色散低,用于光學(xué)儀器中。
此外 ,玻璃按性能特點(diǎn) 又分為 :鋼化玻璃 、多孔玻璃(即泡沫玻璃 ,孔徑約 40 ,用于海水淡化 、病毒過濾等方面)、導(dǎo)電玻璃(用作電極和飛機(jī)風(fēng)擋玻璃)、微晶玻璃、乳濁玻璃(用于照明器件和裝飾物品等)和中空玻璃(用作門窗玻璃)等。
生產(chǎn)工藝 玻璃生產(chǎn)的主要原料有玻璃形成體、玻璃調(diào)整物和玻璃中間體,其余為輔助原料。主要原料指引入玻璃形成網(wǎng)絡(luò)的氧化物、中間體氧化物和網(wǎng)絡(luò)外氧化物;輔助原料包括澄清劑、助熔劑、乳濁劑、著色劑、脫色劑、氧化劑和還原劑等。
玻璃生產(chǎn)工藝主要包括:①原料預(yù)加工。將塊狀原料粉碎,使潮濕原料干燥,將含鐵原料進(jìn)行除鐵處理,以保證玻璃質(zhì)量。②配合料制備。③熔制。玻璃配合料在池窯或坩堝窯內(nèi)進(jìn)行高溫加熱,使之形成均勻、無氣泡,并符合成型要求的液態(tài)玻璃。④成型。將液態(tài)玻璃加工成所要求形狀的制品,如平板、各種器皿等。⑤熱處理。通過退火、淬火等工藝,消除或產(chǎn)生玻璃內(nèi)部的應(yīng)力、分相或晶化,以及改變玻璃的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。
參考資料:中國大百科全書
其他答案1:
那么,玻璃是什么呢?我們知道固體材料可以分為有機(jī)材料和無機(jī)材料兩大類。有機(jī)材料有木材、塑料、有機(jī)玻璃、棉布、羊毛、尼龍等等。無機(jī)材料按照結(jié)構(gòu)可以分成單晶體、多晶體和玻璃三大類。單晶體有規(guī)則的外形和嚴(yán)格規(guī)則的結(jié)構(gòu),例如紅寶石是氧化鋁單晶,水晶是二氧化硅單晶,金剛鉆則是碳的單晶。多晶體是大量小單晶的集合體,各種陶瓷、金屬都是多晶材料。玻璃是經(jīng)熔融、冷卻、固化而得到的非結(jié)晶固體。它的結(jié)構(gòu)在原子、分子范圍內(nèi)有一定規(guī)則(近程有序),但在宏觀范圍卻又沒有規(guī)則(遠(yuǎn)程無序)。它可以依靠模具做成各種形狀。玻璃的這種無規(guī)則結(jié)構(gòu),決定了玻璃的下列特性:
1.各向同性,玻璃的質(zhì)點(diǎn)排列總的說來是無規(guī)則的,但又是統(tǒng)計(jì)均勻的,因此,它的物理、化學(xué)性質(zhì)在任何方向都是相同的。而晶體則是各向異性的。例:電阻率、導(dǎo)熱系數(shù)、透過率、折射率等。
2.無固定熔點(diǎn),玻璃由固體轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w是在一定溫度范圍內(nèi)逐漸變化的。而晶體是有確定的熔點(diǎn)的,例如,冰(水的晶體)在0゜C融化。玻璃的這一特性使它可用吹、拉、壓等多種方法成形。
3.組成和性能的可調(diào)性,玻璃的性能可隨其成分在一定范圍內(nèi)發(fā)生連續(xù)和逐漸的變化。而晶體則具有固定的成分和確定的性能。這樣,我們就可以調(diào)節(jié)玻璃的成分,使它的性能滿足使用的要求。
玻璃是如何生產(chǎn)出來的呢?玻璃的生產(chǎn)工藝包括:配料、熔制、成形、退火等工序。分別介紹如下:
1. 配料,按照設(shè)計(jì)好的料方單,將各種原料稱量后在一混料機(jī)內(nèi)混合均勻。玻璃的主要原料有:石英砂、石灰石、長石、純堿、硼酸等。
2. 熔制,將配好的原料經(jīng)過高溫加熱,形成均勻的無氣泡的玻璃液。這是一個(gè)很復(fù)雜的物理、化學(xué)反應(yīng)過程。玻璃的熔制在熔窯內(nèi)進(jìn)行。熔窯主要有兩種類型:一種是坩堝窯,玻璃料盛在坩堝內(nèi),在坩堝外面加熱。小的坩堝窯只放一個(gè)坩堝,大的可多到20個(gè)坩堝。坩堝窯是間隙式生產(chǎn)的,現(xiàn)在僅有光學(xué)玻璃和顏色玻璃采用坩堝窯生產(chǎn)。另一種是池窯,玻璃料在窯池內(nèi)熔制,明火在玻璃液面上部加熱。玻璃的熔制溫度大多在1300~1600゜C。大多數(shù)用火焰加熱,也有少量用電流加熱的,稱為電熔窯?,F(xiàn)在,池窯都是連續(xù)生產(chǎn)的,小的池窯可以是幾個(gè)米,大的可以大到400多米2。
3. 成形,是將熔制好的玻璃液轉(zhuǎn)變成具有固定形狀的固體制品。成形必須在一定溫度范圍內(nèi)才能進(jìn)行,這是一個(gè)冷卻過程,玻璃首先由粘性液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭伤軕B(tài),再轉(zhuǎn)變成脆性固態(tài)。成形方法可分為人工成形和機(jī)械成形兩大類。
A. 人工成形。又有(1)吹制,用一根鎳鉻合金吹管,挑一團(tuán)玻璃在模具中邊轉(zhuǎn)邊吹。主要用來成形玻璃泡、瓶、球(劃眼鏡片用)等。(2)拉制,在吹成小泡后,另一工人用頂盤粘住,二人邊吹邊拉主要用來制造玻璃管或棒。(3)壓制,挑一團(tuán)玻璃,用剪刀剪下使它掉入凹模中,再用凸模一壓。主要用來成形杯、盤等。(4)自由成形,挑料后用鉗子、剪刀、鑷子等工具直接制成工藝品。
B. 機(jī)械成形。因?yàn)槿斯こ尚蝿趧?dòng)強(qiáng)度大,溫度高,條件差,所以,除自由成形外,大部分已被機(jī)械成形所取代。機(jī)械成形除了壓制、吹制、拉制外,還有(1)壓延法,用來生產(chǎn)厚的平板玻璃、刻花玻璃、夾金屬絲玻璃等。(2)澆鑄法,生產(chǎn)光學(xué)玻璃。(3)離心澆鑄法,用于制造大直徑的玻璃管、器皿和大容量的反應(yīng)鍋。這是將玻璃熔體注入高速旋轉(zhuǎn)的模子中,由于離心力使玻璃緊貼到模子壁上,旋轉(zhuǎn)繼續(xù)進(jìn)行直到玻璃硬化為止。(4)燒結(jié)法,用于生產(chǎn)泡沫玻璃。它是在玻璃粉末中加入發(fā)泡劑,在有蓋的金屬模具中加熱,玻璃在加熱過程中形成很多閉口氣泡這是一種很好的絕熱、隔音材料。此外,平板玻璃的成形有垂直引上法、平拉法和浮法。浮法是讓玻璃液流漂浮在熔融金屬(錫)表面上形成平板玻璃的方法,其主要優(yōu)點(diǎn)是玻璃質(zhì)量高(平整、光潔),拉引速度快,產(chǎn)量大 。
4. 退火,玻璃在成形過成中經(jīng)受了激烈的溫度變化和形狀變化,這種變化在玻璃中留下了熱應(yīng)力。這種熱應(yīng)力會(huì)降低玻璃制品的強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性。如果直接冷卻,很可能在冷卻過程中或以后的存放、運(yùn)輸和使用過程中自行破裂(俗稱玻璃的冷爆)。為了消除冷爆現(xiàn)象,玻璃制品在成形后必須進(jìn)行退火。退火就是在某一溫度范圍內(nèi)保溫或緩慢降溫一段時(shí)間以消除或減少玻璃中熱應(yīng)力到允許值。
此外,某些玻璃制品為了增加其強(qiáng)度,可進(jìn)行剛化處理。包括:物理剛化(淬火),用于較厚的玻璃杯、桌面玻璃、汽車擋風(fēng)玻璃等;和化學(xué)剛化(離子交換),用于手表表蒙玻璃、航空玻璃等。剛化的原理是在玻璃表面層產(chǎn)生壓應(yīng)力,以增加其強(qiáng)度。
講玻璃必定要提一下它的一個(gè)重要新發(fā)展——微晶玻璃。由于晶體的性能優(yōu)于玻璃,而玻璃則具有易于制造的優(yōu)勢,于是人們自然會(huì)想到能否把兩者結(jié)合起來實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)呢?回答是肯定的,這種結(jié)合就是微晶玻璃。微晶玻璃是通過附加的熱處理,使玻璃基體中長出大量均勻分布的微小晶體(微米級(jí)),而形成的一類新材料。或者說是一類用玻璃工藝制得的具有陶瓷性能的材料。它集中了玻璃和陶瓷的優(yōu)點(diǎn)。如果說人類制造玻璃已有五千多年歷史(最早是在古埃及),那末,微晶玻璃是20世紀(jì)50年代才出現(xiàn)的一類新型材料。
其他答案2:
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(1)玻璃生產(chǎn)時(shí)的物理、化學(xué)變化過程
在生產(chǎn)玻璃時(shí),熔爐里的原料熔融后發(fā)生了比較復(fù)雜的物理、化學(xué)變化。以普通玻璃生產(chǎn)為例,主要反應(yīng)過程是下列幾個(gè)步驟:
開始加熱時(shí),粉料在100~120℃的范圍內(nèi)開始脫水,在600℃時(shí),石灰石和純堿通過下列反應(yīng)生成鈣鈉的復(fù)鹽。
CaCO3+Na2CO3=CaNa2(CO3)2
在600~680℃時(shí),所生成的復(fù)鹽與SiO2開始反應(yīng):
CaNa2(CO3)2+2SiO2=Na2SiO3+CaSiO3+2CO2↑
在740~800℃時(shí),低熔混合物[Na2CO3—CaNa2(CO3)2]開始熔化,并不斷地和SiO2作用:
Na2CO3+CaNa2(CO3)2+3SiO2
=2Na2SiO3+CaSiO3+3CO2↑
CaO熔體與SiO2的反應(yīng)是在890~900℃時(shí)開始的。
CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2↑
在1010℃時(shí),尚未起反應(yīng)的CaO也和SiO2形成硅酸鈣。
CaO+SiO2=CaSiO3
全部物質(zhì)在略高于1200℃時(shí)熔化,冷卻以后即形成玻璃。
(2)玻璃態(tài)
玻璃態(tài)是介于結(jié)晶態(tài)和無定形態(tài)之間的一種物質(zhì)狀態(tài)。玻璃態(tài)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是,它的粒子不像晶體那樣有嚴(yán)格的空間排列,但又不像無定形體那樣無規(guī)則排列,人們把玻璃態(tài)的這種結(jié)構(gòu)特征稱為“短程有序、遠(yuǎn)程無序”,就是說,從小范圍來看,它有一定的晶型排列,從整體來看,卻像無定形物質(zhì)那樣無晶形的排列。所以玻璃態(tài)物質(zhì)沒有一定熔點(diǎn),而是在某一溫度范圍內(nèi)逐漸軟化變?yōu)橐簯B(tài)。
(3)鋼化玻璃為什么機(jī)械強(qiáng)度很大?
普通玻璃內(nèi)由于存在著較大的內(nèi)應(yīng)力而易脆,機(jī)械強(qiáng)度不大。為了消除這種內(nèi)應(yīng)力,必須在生產(chǎn)玻璃時(shí)用偏光儀觀察玻璃內(nèi)應(yīng)力變化情況。當(dāng)溫度達(dá)到某一下限時(shí),內(nèi)應(yīng)力開始減小,再加熱至溫度上限,內(nèi)應(yīng)力全部消失。生產(chǎn)鋼化玻璃時(shí),溫度必須略為超過上限,而后急劇冷卻,就好像鋼淬火一樣,所以叫做鋼化玻璃。鋼化玻璃大大改變了內(nèi)應(yīng)力的緊張狀態(tài),因而減小了它的脆性。1955年,我國開始生產(chǎn)鋼化玻璃。
其他答案3:
礦石加工,再加點(diǎn)其他東西