第第 4 4 章章 玻玻 璃璃(第二篇)(第二篇)第一节第一节 玻璃的定义与通性玻璃的定义与通性一、玻璃的定义(一、玻璃的定义(glass)玻璃是一种在玻璃是一种在凝固时凝固时基本基本不结晶不结晶的无机熔融的无机熔融物,即通常所说的物,即通常所说的无机玻璃无机玻璃,最常见的为,最常见的为硅酸盐硅酸盐玻璃玻璃二、玻璃的通性(二、玻璃的通性(无机材料硅酸盐要讲无机材料硅酸盐要讲)第二节第二节 硅酸盐玻璃的组成、结构与性质硅酸盐玻璃的组成、结构与性质(p256274,自学,自学)4.玻璃的力学性质玻璃的力学性质(1)脆性()脆性(brittleness)(2)硬度()硬度(hardness)(3)弹性()弹性(elasticity)(4)玻璃的强度)玻璃的强度第三节第三节 普通玻璃配合料的制备普通玻璃配合料的制备一、玻璃组成的设计和确定一、玻璃组成的设计和确定 遵循如下原则:遵循如下原则:(1)根据玻璃)根据玻璃组成一结构一性质组成一结构一性质的依从关系,设计的玻的依从关系,设计的玻璃组成需满足璃组成需满足预定性能预定性能要求;要求;(2)根据)根据相图和形成图相图和形成图设计的玻璃组成设计的玻璃组成成玻倾向大成玻倾向大,析析晶倾向小晶倾向小,同时满足,同时满足不同成型工艺不同成型工艺的要求;的要求;(3)需对初步设计的)需对初步设计的基础组成基础组成进行必能调整;进行必能调整;(4)经)经反复试验、性能测试反复试验、性能测试后确定后确定合理的合理的玻璃组成。
玻璃组成二、配合料计算二、配合料计算 根据所设计根据所设计玻璃成分玻璃成分和和所用原料所用原料的化学成分可的化学成分可以进行以进行配合料配合料的计算进行进行配合料配合料计算时,应认为原料中的气体物质计算时,应认为原料中的气体物质在加热过程中全部在加热过程中全部分解逸出分解逸出,分解后的,分解后的氧化物氧化物(固体部分)(固体部分)全部转入全部转入玻璃成分玻璃成分中随着对制品随着对制品质量要求质量要求的不断提高,必须考虑各的不断提高,必须考虑各种因素对种因素对玻璃成分的影响玻璃成分的影响,例如,氧化物有,例如,氧化物有挥发挥发、耐火材料的耐火材料的溶解溶解、原料的、原料的飞损飞损、碎玻璃的、碎玻璃的成分成分等,等,从而在计算时对某些组分作适当的从而在计算时对某些组分作适当的增减增减以保证设以保证设计成分一)配合料计算的几个工艺参数(一)配合料计算的几个工艺参数1.纯碱挥散率纯碱挥散率 纯碱挥散率指纯碱挥散率指纯碱中纯碱中未参与反应的未参与反应的挥发挥发、飞散量飞散量与与总量总量的比值,即:的比值,即:纯碱挥散率纯碱挥散率=(纯碱挥散量纯碱挥散量/纯碱用量)纯碱用量)100%(2-4-14)它是一个实验值,它与它是一个实验值,它与加料方式、熔化方加料方式、熔化方法、熔制温度法、熔制温度等有关。
在池窑中等有关在池窑中飞散率飞散率一一般在般在0.2%3.5%2.芒硝含率:芒硝含率:指芒硝引入指芒硝引入Na2O与芒硝和纯碱引入与芒硝和纯碱引入的的Na2SO4总量之比,即:总量之比,即:芒硝含率芒硝含率=芒硝引入芒硝引入Na2O/(芒硝引入芒硝引入Na2O+纯碱引入纯碱引入Na2O)100%芒硝含率一般掌握芒硝含率一般掌握在在5%8%3.煤粉含率煤粉含率煤粉含率指由煤粉含率指由煤粉引入的固定碳煤粉引入的固定碳与与芒硝芒硝引入的引入的Na2O之比,即:之比,即:煤粉含率煤粉含率=(煤粉(煤粉C含量)含量)/(芒硝(芒硝Na2SO4含量)含量)100%煤粉的理论含率为煤粉的理论含率为4.2%根据根据火焰性质、熔化方法火焰性质、熔化方法来调节来调节煤粉煤粉含率在生含率在生产上一般控制产上一般控制在在3%5%4.萤石含率萤石含率 萤石萤石含率指由含率指由萤石萤石引入的引入的CaF2量与原料总量量与原料总量之比,即:之比,即:萤石含率萤石含率=(萤石(萤石 CaF2含量含量)/原料总量原料总量 100%它随它随熔化条件熔化条件和和碎玻璃碎玻璃的的储存量储存量而而增减增减,在,在正常情况下,一般在正常情况下,一般在18%26%。
二)计算步骤(二)计算步骤第一步先进行粗算,即假定玻璃中全部第一步先进行粗算,即假定玻璃中全部SiO2和和Al2O3均由均由硅砂和砂岩硅砂和砂岩引入;引入;CaO 和和MgO均由均由白云石和菱镁石白云石和菱镁石引入;引入;Na2O由由纯碱和芒硝纯碱和芒硝引入在进行粗算时,可选择含引入在进行粗算时,可选择含氧化氧化物种类最少物种类最少,或,或用量最多的原料用量最多的原料开始计算开始计算第二步进行校正第二步进行校正例如,在进行例如,在进行粗算粗算时,在硅砂和砂岩用量中没有考虑其时,在硅砂和砂岩用量中没有考虑其他原料引入的他原料引入的SiO2和和Al2O3,所以应进行,所以应进行校正校正第三步把计算结果换算成第三步把计算结果换算成实际配料单实际配料单三)配料计算实例(见(三)配料计算实例(见275页)页)三、配合料制备三、配合料制备(一)对配合料的质量要求(一)对配合料的质量要求保证配合料的质量要求是保证配合料的质量要求是加速玻璃熔制加速玻璃熔制高玻璃质量,防止产生高玻璃质量,防止产生缺缺陷陷的基础措施对的基础措施对配合料配合料的主要要求是:的主要要求是:(1)构成配合料构成配合料的各种原料均应有一定的的各种原料均应有一定的粒度组成粒度组成,即同一种原,即同一种原料应有适宜的料应有适宜的粒度粒度,不同原料间保持一定的,不同原料间保持一定的粒度比粒度比,以保证配合,以保证配合料的料的均匀度、熔制速度、玻璃液均匀度、提高混合质量均匀度、熔制速度、玻璃液均匀度、提高混合质量,防止配,防止配合料的合料的分层分层。
2)配合料中应具有一定)配合料中应具有一定水分水分,使,使水水在石英颗粒原料表面上形成在石英颗粒原料表面上形成水模水模,5%的的纯碱和芒硝纯碱和芒硝溶于水膜中,有利于加速溶于水膜中,有利于加速熔化熔化3)为利于玻璃液化气澄清和均化,配合料需有一定的)为利于玻璃液化气澄清和均化,配合料需有一定的气体率气体率气体率气体率=(逸出气体量逸出气体量/配合料总量配合料总量)100%(2-4-18)4.必须混合均匀,以保证玻璃液的必须混合均匀,以保证玻璃液的均匀均匀性三)配合料的质量控制(三)配合料的质量控制配合料的质量是根据其均匀性与化学组成的正确性来评配合料的质量是根据其均匀性与化学组成的正确性来评定的在设计和生产上应考虑的一些定的在设计和生产上应考虑的一些质量控制质量控制如下:如下:(1)原料成分原料成分的控制;的控制;(2)原料水分原料水分的控制;的控制;(3)原料颗粒度原料颗粒度的控制;的控制;(4)称量精度称量精度的控制;的控制;(5)混合均匀度混合均匀度的控制;的控制;(6)分料(分层)分料(分层)的控制;的控制;(7)粉料的)粉料的飞料、沾料、剩料、漏料飞料、沾料、剩料、漏料的控制。
的控制第四节第四节 玻璃体的缺陷玻璃体的缺陷 制备各种玻璃制品的工艺过程对其制备各种玻璃制品的工艺过程对其质量质量与与性能性能有有重要影响重要影响,因此,必须,因此,必须严格控制严格控制工工艺过程,艺过程,尽可能防止缺陷的产生尽可能防止缺陷的产生玻璃体的玻璃体的缺陷按缺陷按缺陷缺陷的状态不同,可以分为三大类:的状态不同,可以分为三大类:气泡(气体夹杂物)气泡(气体夹杂物);结石(结晶夹杂物)结石(结晶夹杂物);条纹条纹和和节瘤节瘤(玻璃态夹杂物)玻璃态夹杂物)第五节第五节 普通玻璃制品的生产普通玻璃制品的生产 玻璃制品种类繁多,根据不同用途,玻璃制品种类繁多,根据不同用途,选择不同的选择不同的组成和生产工艺组成和生产工艺,制造出满,制造出满足性能要求的产品足性能要求的产品三)瓶罐玻璃的生产工艺特点(三)瓶罐玻璃的生产工艺特点玻璃瓶罐一般均采用连续作业的玻璃瓶罐一般均采用连续作业的池窑生产池窑生产玻璃瓶罐机成形后,将瓶罐送入连续作业式退火炉进行退火,再进行加工和增强处理,得到符合使用要求的玻璃瓶罐制品当前玻璃瓶罐生产的最大改革是玻璃瓶的轻量化二、器皿玻璃的化学组成(二、器皿玻璃的化学组成(ware glass)器皿玻璃的组成必须满足下列要求:器皿玻璃的组成必须满足下列要求:(1)具有使用要求的)具有使用要求的热稳定性和化学稳定性热稳定性和化学稳定性;(2)易于)易于熔制和澄清熔制和澄清;(3)符合)符合成形方法要求成形方法要求的粘度温度曲线;的粘度温度曲线;(4)生产过程中)生产过程中不易析晶不易析晶。
二)对器皿玻璃的基本要求(二)对器皿玻璃的基本要求 要求器皿玻璃具有高的要求器皿玻璃具有高的透明度透明度,白色或,白色或鲜艳鲜艳的颜色的颜色,具有一定的,具有一定的热稳定性热稳定性和和化学稳定性化学稳定性和和机机械化强度械化强度器皿玻璃对原料器皿玻璃对原料含铁量有含铁量有一定要求一定要求压制法压制法可用整体成形可用整体成形口大底小口大底小的简单制品,也可的简单制品,也可采用采用开模方法开模方法生产形状复杂的制品工艺简单,生产形状复杂的制品工艺简单,一般经一般经火火抛光后,进行抛光后,进行退火或钢化退火或钢化即成为产品即成为产品压吹法压吹法是先制成制品雏形,然后再移入成形模中是先制成制品雏形,然后再移入成形模中吹成制品图为吹成制品图为压吹法成形广口瓶示意图压吹法成形广口瓶示意图利用离心浇注法可制造大直径利用离心浇注法可制造大直径玻璃管玻璃管和和空心制品等玻璃空心制品等玻璃料滴料滴进入模子后,由于进入模子后,由于离心力离心力而紧贴于而紧贴于模子壁模子壁上,同时模内抽上,同时模内抽真真空空,形成要求形状的,形成要求形状的空心制品空心制品玻璃器皿成形后,还要进行一系列的玻璃器皿成形后,还要进行一系列的加工与修饰加工与修饰,如研磨、抛光、饰刻、彩饰,如研磨、抛光、饰刻、彩饰等,以美化制品和提高艺术性。
加工与修等,以美化制品和提高艺术性加工与修饰是玻璃器皿生产中有一个饰是玻璃器皿生产中有一个重要工序重要工序二)平板玻璃生产工艺特点(二)平板玻璃生产工艺特点窑内各项热工制度非常稳定并易于调整,要求窑窑内各项热工制度非常稳定并易于调整,要求窑内内温度稳定、窑压稳定,液面稳定温度稳定、窑压稳定,液面稳定等浮法生产工艺中,在锡槽中进行成形(详见浮法生产工艺中,在锡槽中进行成形(详见一篇第六章)成形阶段的玻璃一篇第六章)成形阶段的玻璃液粘度液粘度、表面张表面张力力等流变性能必须严格控制,以适应成形的各个等流变性能必须严格控制,以适应成形的各个阶段成形成形过程过程是:冷却至是:冷却至1100 左右左右的玻璃在重的玻璃在重力作用下从力作用下从窑尾部窑尾部经经流槽流槽不断流入不断流入锡槽锡槽,熔融,熔融锡锡液液承托起承托起玻璃液玻璃液,为,为玻璃带玻璃带成形提供了良好的成形提供了良好的物物理界面理界面在重力重力、表面张力表面张力及及拉引力拉引力的作用下,的作用下,玻璃液摊开成玻璃液摊开成玻璃带玻璃带,向锡槽尾部,向锡槽尾部拉引拉引,经,经拉薄拉薄、硬化硬化、冷却冷却后被引上后被引上过渡辊台过渡辊台,辊台辊子,辊台辊子转动转动,把玻璃带拉出把玻璃带拉出锡槽锡槽,进入退火窑。
玻璃带离开,进入退火窑玻璃带离开锡锡槽时槽时的温度大约为的温度大约为600 左右退火窑出来的玻璃玻璃切割玻璃切割玻璃的收片和包装 有槽垂直引上法成形平板玻璃,其成形特点是有槽垂直引上法成形平板玻璃,其成形特点是利用槽利用槽子砖成形子砖成形静压力作静压力作用,玻璃液从用,玻璃液从槽口槽口向上涌出形成向上涌出形成板板根根,板根处,板根处玻璃受玻璃受引上机引上机石棉辊石棉辊拉引,继续上升,并经拉引,继续上升,并经受受水冷却器急剧冷却水冷却器急剧冷却,逐渐硬化形成玻璃板,进入,逐渐硬化形成玻璃板,进入引上引上机机膛退火原板经切割成原片玻璃原板经切割成原片玻璃性质性质、板根板根成形、成形、边子成形边子成形、原板拉伸力原板拉伸力是影响玻璃成形的决定性因素是影响玻璃成形的决定性因素压延玻璃(压延玻璃(rolled glass)是利用是利用水平连续水平连续压延法压延法,能大量生产从玻璃熔窑末端流,能大量生产从玻璃熔窑末端流液口连续地液口连续地流出玻璃流出玻璃液,通过液,通过用水冷却用水冷却的的上下上下一对辊子一对辊子之间,未冷却的玻璃之间,未冷却的玻璃液液被压被压延成延成一定厚度的玻璃板一定厚度的玻璃板(厚度根据调整两(厚度根据调整两辊辊间隙间隙改变),随改变),随两辊回转两辊回转玻璃被向前拉玻璃被向前拉引,经输送辊道进入引,经输送辊道进入退火窑退火窑,徐冷到室温。
徐冷到室温夹丝玻璃(夹丝玻璃(wired glass)也用压延法生产也用压延法生产四、仪器玻璃四、仪器玻璃(一)对仪器玻璃的基本要求(一)对仪器玻璃的基本要求 要求仪器玻璃有良好的要求仪器玻璃有良好的化学稳定化学稳定性,主要表现为对性,主要表现为对酸、碱和水酸、碱和水的侵蚀抵抗性好的侵蚀抵抗性好要求玻璃抗热冲击性好,即玻璃对要求玻璃抗热冲击性好,即玻璃对冷热急变冷热急变的抵抗的抵抗能力强同时要求玻璃同时要求玻璃机械强度,弹性好、脆性低、硬度高,机械强度,弹性好、脆性低、硬度高,使用温度高使用温度高,即有较高的软化温度及良好的工艺性能即有较高的软化温度及良好的工艺性能根据仪器玻璃的各种不同用途和制造工艺选择不同成分,根据仪器玻璃的各种不同用途和制造工艺选择不同成分,以满足不同的使用要求以满足不同的使用要求瓶坯成形瓶坯成形封封 口口高炉出铁沟高炉出铁沟炼铁高炉炼铁高炉五、颜色玻璃及其着色剂着色机理五、颜色玻璃及其着色剂着色机理(一)概述(一)概述 若在玻璃配合料加入着色剂(若在玻璃配合料加入着色剂(colouring agent),),经熔制和热处理后可以得到经熔制和热处理后可以得到各种不同色调各种不同色调的颜色玻璃的颜色玻璃(coloured glass)。
颜色玻璃颜色玻璃具有悠久具有悠久的历史,本世纪内得到了迅速发的历史,本世纪内得到了迅速发展和广泛应用展和广泛应用颜色颜色的产生是的产生是物质与光作用的结果物质与光作用的结果物质显示颜色的根本原因在于物质显示颜色的根本原因在于光吸收和光散射光吸收和光散射白光白光投射透明物体投射透明物体上,若全部上,若全部透过透过,则呈现无色;,则呈现无色;如果如果吸收某些波长的光吸收某些波长的光,而透过另,而透过另一部分波长的光一部分波长的光,则,则呈现与透过部分相应的颜色呈现与透过部分相应的颜色物质吸光的波长与呈现颜色的关系如表物质吸光的波长与呈现颜色的关系如表2-4-25所示二)玻璃着色剂(二)玻璃着色剂第五节第五节 玻璃的深加工玻璃的深加工玻璃制品成形后,大部分还需进行进一步加玻璃制品成形后,大部分还需进行进一步加工,以得到工,以得到符合要求制品符合要求制品玻璃制品的加工玻璃制品的加工可以分为可以分为冷加工、热加工和表面处理冷加工、热加工和表面处理三类一、冷加工一、冷加工通过机械方法改变玻璃制品的外形和表面状通过机械方法改变玻璃制品的外形和表面状态,称为冷加工(态,称为冷加工(cold work)。
方法方法有研磨抛光、切割、喷砂、钻孔和切有研磨抛光、切割、喷砂、钻孔和切削二、热加工(二、热加工(heat work)工对器皿玻璃、仪器玻璃十分重要通工对器皿玻璃、仪器玻璃十分重要通过过热加工热加工一方面可以进行一方面可以进行成形成形,另一方面也,另一方面也可以改善制品可以改善制品性能及外观质量性能及外观质量经过热加工的制品,应经过热加工的制品,应缓慢冷却缓慢冷却,防止炸,防止炸裂或产生大的裂或产生大的永久应力永久应力有些制品还需进行有些制品还需进行二次退火二次退火玻璃制品玻璃制品热加工的方法有热加工的方法有烧口、烧口、火抛光、火焰切割,或钻孔、焊接火抛光、火焰切割,或钻孔、焊接三、玻璃的表面处理(三、玻璃的表面处理(surface treatment of glass):可归纳为三类可归纳为三类第一,形成玻璃的第一,形成玻璃的光滑面或散光面光滑面或散光面;通过表面处;通过表面处理控制玻璃表面的理控制玻璃表面的凹凸凹凸,例如器皿玻璃的,例如器皿玻璃的化学蚀化学蚀刻刻、玻璃的、玻璃的化学抛光化学抛光等第二,改变玻璃表面的第二,改变玻璃表面的薄层组成薄层组成,改善表面性质,改善表面性质,以得到新的性能,如以得到新的性能,如表面着色、改善玻璃的化学表面着色、改善玻璃的化学稳定性稳定性等。
等第三,进行表面涂层,如第三,进行表面涂层,如镜子的镀银、表面导电镜子的镀银、表面导电玻璃玻璃、憎水玻璃憎水玻璃等影响影响玻璃热钢化玻璃热钢化(air tempered)的因素有)的因素有淬火淬火温度、温度、介质传热速率介质传热速率、玻璃厚度玻璃厚度、玻璃组成等玻璃组成等玻璃的玻璃的化学钢化化学钢化(chemical stregthned)是基于玻璃)是基于玻璃表面离子的迁移表面离子的迁移(扩散)过程是把加热的含碱玻璃浸于熔融盐浴中处理,通过程是把加热的含碱玻璃浸于熔融盐浴中处理,通过玻璃与熔盐的过玻璃与熔盐的离子交换离子交换改变改变玻璃表面玻璃表面的化学组成使玻的化学组成使玻璃表面璃表面压应力层压应力层夹层玻璃是夹层玻璃是两片或两片两片或两片以上玻璃用以上玻璃用合成树脂胶片合成树脂胶片(聚(聚乙烯醇缩丁醛薄膜)乙烯醇缩丁醛薄膜)粘结粘结在一起而制成的一种在一起而制成的一种安全玻璃安全玻璃中空玻璃是一种节约能源的玻璃制品,它主要用于中空玻璃是一种节约能源的玻璃制品,它主要用于采暖和空调采暖和空调的建筑中,其生产方法有胶接法、焊接法、的建筑中,其生产方法有胶接法、焊接法、熔接法胶接法胶接法是把玻璃与周边支撑框架是把玻璃与周边支撑框架胶接胶接在一起;在一起;焊接法焊接法是把玻璃与周边是把玻璃与周边支撑框架焊接支撑框架焊接在一起;在一起;熔接法熔接法是把两块玻璃的是把两块玻璃的周边加热后对接周边加热后对接而成。
而成中空玻璃的性能主要指导热、隔热、隔音及结露等中空玻璃的性能主要指导热、隔热、隔音及结露等总结总结,建筑玻璃深加工既有,建筑玻璃深加工既有冷加工冷加工,也有,也有热加工热加工和和表面处理表面处理等加工后,不仅增添了新的性能与扩大用途,等加工后,不仅增添了新的性能与扩大用途,而且其而且其价值价值远远超过了远远超过了深加工前的产品深加工前的产品第七节第七节 特种玻璃,又叫特种玻璃,又叫新型玻璃新型玻璃 除除日用玻璃日用玻璃以外,采用以外,采用精制、高纯或新型原精制、高纯或新型原料料,采用,采用新工艺新工艺在在特殊条件下或严格控制形成过特殊条件下或严格控制形成过程程制成的一些具有制成的一些具有特殊功能特殊功能或或特殊用途特殊用途的玻璃,的玻璃,也包括经也包括经玻璃晶化玻璃晶化获得的获得的微晶玻璃微晶玻璃它们是在普它们是在普通玻璃所具有的通玻璃所具有的透光性,耐久性、气密性、形状透光性,耐久性、气密性、形状不变性、耐热性、电绝缘性、组成多样性、易成不变性、耐热性、电绝缘性、组成多样性、易成型性型性等优异性能的基础上,通过使玻璃具有特殊等优异性能的基础上,通过使玻璃具有特殊的功能,或将上述某项的功能,或将上述某项特性发挥至极点特性发挥至极点,或将上,或将上术某项术某项特性置换为另一种特性特性置换为另一种特性,或,或牺牲上述某些牺牲上述某些性能而赋予某项有用的特性之后性能而赋予某项有用的特性之后获得的。
获得的习惯上,人们把能够大规模生产的习惯上,人们把能够大规模生产的平板玻璃、器皿玻平板玻璃、器皿玻璃、电真空玻璃和光学玻璃璃、电真空玻璃和光学玻璃称作普通玻璃,而把称作普通玻璃,而把SiO2含含量量在在85%以上以上或或55%以下以下的硅酸盐玻璃,非硅酸盐氧化的硅酸盐玻璃,非硅酸盐氧化物玻璃(如硼酸盐、磷酸盐、锗酸盐、铝酸盐及氧氮玻物玻璃(如硼酸盐、磷酸盐、锗酸盐、铝酸盐及氧氮玻璃、氧碳玻璃等)以及非氧化物玻璃(如卤化物、氮化璃、氧碳玻璃等)以及非氧化物玻璃(如卤化物、氮化物、硫系物、硫卤化物和金属玻璃等新型无机玻璃系统)物、硫系物、硫卤化物和金属玻璃等新型无机玻璃系统)等称作等称作特种玻璃特种玻璃某些特种玻璃已经得到广泛应用,而某些特种玻璃已经得到广泛应用,而大部分特种玻璃大部分特种玻璃虽具有广泛的应用前景,还处于虽具有广泛的应用前景,还处于研究开研究开发发之中一、特种玻璃概述一、特种玻璃概述 特种玻璃以其所具的特种玻璃以其所具的功能特性功能特性可以分为可以分为光学功能玻璃、电磁功能玻璃、热学功能玻光学功能玻璃、电磁功能玻璃、热学功能玻璃、力学功能玻璃、化学功能玻璃及生物功璃、力学功能玻璃、化学功能玻璃及生物功能玻璃能玻璃等。
等特种玻璃是高技术领域中不可缺少的材料,特种玻璃是高技术领域中不可缺少的材料,特别是特别是光电子技术开发光电子技术开发的基础材料的基础材料通讯光通讯光纤纤已经作为实现通讯技术革命的已经作为实现通讯技术革命的主角主角,在现,在现行的行的信息高速公路信息高速公路中起着特别重要的作用中起着特别重要的作用二、光学功能玻璃 使用于使用于玻璃窗、玻璃杯玻璃窗、玻璃杯等的传统玻璃是等的传统玻璃是以以“透明透明”为特征的在特种玻璃中,以光为特征的在特种玻璃中,以光性能优异的光学功能玻璃种类最多,用途最性能优异的光学功能玻璃种类最多,用途最广就其功能而言,光学功能玻璃主要包括就其功能而言,光学功能玻璃主要包括光光传输功能、激光发射功能、光记忆功能、光传输功能、激光发射功能、光记忆功能、光控制功能、非线性光学功能、感光及光调节控制功能、非线性光学功能、感光及光调节功能、偏振光起偏功能功能、偏振光起偏功能等其种类和代表组等其种类和代表组成与应用列于表成与应用列于表2-4-30以以光传输光传输为特征的功能玻璃包括为特征的功能玻璃包括光学纤维(简光学纤维(简称光纤)、光波导、微透镜玻璃、透红外玻璃称光纤)、光波导、微透镜玻璃、透红外玻璃等,等,光纤光纤是现代通讯技术的是现代通讯技术的核心核心,使通讯技术获得了,使通讯技术获得了革命性的进步革命性的进步。
光波导玻璃光波导玻璃是在玻璃板上形成光是在玻璃板上形成光的通路,是的通路,是光集成电路光集成电路的重要组成部分,也是未的重要组成部分,也是未来来信息信息技术中不可缺少的技术中不可缺少的元件元件微透镜玻璃则是微透镜玻璃则是利用折射率分布光纤的透镜利用折射率分布光纤的透镜作作用,用于用,用于图像传输图像传输等透红外玻璃主要用于透红外玻璃主要用于红外激光、红外光学红外激光、红外光学的窗的窗口材料,以及口材料,以及红外光信息与激光的传输红外光信息与激光的传输等特种玻璃的加工技术特种玻璃的加工技术 特种玻璃可以通过改变普通玻璃的特种玻璃可以通过改变普通玻璃的成成分、制备方法分、制备方法获得有些特种玻璃是普通获得有些特种玻璃是普通玻璃或特殊成分的玻璃或特殊成分的玻璃玻璃经过经过特殊特殊的加工处的加工处理之后理之后获得获得形成特种玻璃的主要加工方法有形成特种玻璃的主要加工方法有掺杂、掺杂、超纯化超纯化、离子交换离子交换、分相与晶化分相与晶化、表面镀表面镀膜膜、激活结构、激活结构、机械拉伸机械拉伸、离子注入以及、离子注入以及复合化复合化等三、光致变色玻璃三、光致变色玻璃 作为作为太阳镜太阳镜等得到应用的等得到应用的光致变色光致变色玻璃,玻璃,是含有是含有卤化银的铝硼硅酸盐玻璃卤化银的铝硼硅酸盐玻璃或或铝磷酸盐铝磷酸盐玻璃玻璃。
含卤化银光致变色玻璃的典型配方如含卤化银光致变色玻璃的典型配方如表表2-4-372-4-37p 309p 309页)页)四、生物功能玻璃四、生物功能玻璃生物玻璃生物玻璃在体内与在体内与自然骨自然骨形成形成化学键化学键合的合的机理机理:玻璃表面溶解出玻璃表面溶解出Na、Ca和和P等离子,玻璃在体内形成等离子,玻璃在体内形成富富Si的的凝胶凝胶层,层,骨芽细胞骨芽细胞在在增殖过程增殖过程中,中,骨胶原纤维骨胶原纤维可可以进入以进入凝胶层凝胶层内,由于内,由于Ca和和P的富集同时生成的富集同时生成羟基磷灰羟基磷灰石晶体石晶体磷灰石晶体磷灰石晶体在与周围在与周围自然骨延伸自然骨延伸过来的过来的新生骨相遇新生骨相遇时,时,与其中的与其中的羟基磷灰石羟基磷灰石形成牢固的形成牢固的化学键化学键表面表面羟基磷灰石层羟基磷灰石层与与骨胶原纤维骨胶原纤维能形成很强的能形成很强的化学键化学键生物玻璃也能通过这一生物玻璃也能通过这一羟基磷灰石羟基磷灰石和和骨胶原纤维骨胶原纤维层与层与软软组织形成牢固组织形成牢固的化学键的化学键由于玻璃表面是一由于玻璃表面是一层凝胶层凝胶,比较容易,比较容易开裂开裂,结合,结合并不并不是十分牢固是十分牢固。
五、多孔玻璃五、多孔玻璃 以由玻璃分相制备多孔玻璃为例,说明多孔玻璃以由玻璃分相制备多孔玻璃为例,说明多孔玻璃的制备方法的制备方法1)玻璃熔融)玻璃熔融2)分相处理)分相处理(3)酸处理通常一相易溶于酸,而另一相通常一相易溶于酸,而另一相难溶于酸,所以,将分相玻璃浸渍在酸性溶液浸难溶于酸,所以,将分相玻璃浸渍在酸性溶液浸渍的酸性溶液中,易溶于酸的一相被溶解,而另渍的酸性溶液中,易溶于酸的一相被溶解,而另一相被作为骨架保存下来,形成了多孔玻璃一相被作为骨架保存下来,形成了多孔玻璃分相是制造分相是制造均匀玻璃中所要均匀玻璃中所要避免避免的一种的一种现象现象,而而多孔玻璃多孔玻璃的制备的制备正是巧妙地正是巧妙地利用了这一现象利用了这一现象迄今开发的部分迄今开发的部分多孔玻璃多孔玻璃体系列于表体系列于表2-4-43。