玻璃的主要原料

玻璃的主要原料是硅砂或硼砂、苏打或芒硝、石灰石白云石长石、 碎玻璃。

1、硅砂或硼砂

硅砂或硼砂引入玻璃的主要成分是氧化硅或氧化硼,它们在燃烧中能单独熔融成玻璃主体,决定了玻璃的主要性质,相应地称为硅酸盐玻璃或硼酸盐玻璃。

2、苏打或芒硝

苏打和芒硝引入玻璃的主要成分是氧化钠,它们在煅烧中能与硅砂等酸性氧化物形成易熔的复盐,起了助熔作用,使玻璃易于成型。但如含量过多,将使玻璃热膨胀率增大,抗拉度下降。

3、石灰石、白云石、长石等

石灰石引入玻璃的主要成分是氧化钙,增强玻璃化学稳定性和机械强度,但含量过多使玻璃折晶和降低耐热性。白云石作为引入氧化镁的原料,能提高玻璃的透明度、减少热膨胀及提高耐水性。

长石作为引入氧化铝的原料,它可以控制熔化温度,同时也可提高耐久性。此外,长石还可提供氧化钾成分,提高玻璃的热膨胀性能。

4、 碎玻璃

一般来说,制造玻璃时不是全部用新原料,而是掺入15%——30%的碎玻璃。

玻璃的辅助原料

1、脱色剂

原料中的杂质如铁的氧化物会给玻璃带来色泽,常用纯碱、碳酸钠、氧化钴、氧化镍等作脱色剂,它们在玻璃中呈现与原来颜色的补色,使玻璃变成无色。此外,还有与着色杂质能形成浅色化合物的减色剂,如碳酸钠能与氧化铁氧化成二氧化二铁,使玻璃由绿色变黄色。

2、着色剂

某些金属氧化物能直接溶于玻璃溶液中使玻璃着色。如氧化铁使玻璃呈现黄色或绿色,氧化锰能呈现紫色,氧化钴能呈现蓝色,氧化镍能呈现棕色,氧化铜和氧化铬能呈现绿色。

3、澄清剂

澄清剂能降低玻璃熔液的粘度,使化学反应所产生的气泡,易于逸出而澄清。常用的澄清剂有白砒、硫酸钠、硝酸钠、铵盐、二氧化锰等。

4、乳浊剂

乳浊剂能使玻璃变成乳白色半透明体。常用乳浊剂有冰晶石、氟硅酸钠、磷化锡等。它们能形成0.1——1.0μm的颗粒,悬浮于玻璃中,使玻璃乳浊化。

玻璃的主要成分是硅酸盐复盐,是一种无规则结构的非晶态固体。

玻璃按性能特点又分为:钢化玻璃、多孔玻璃(即泡沫玻璃,孔径约40nm,用于海水淡化、病毒过滤等方面)、导电玻璃(用作电极和飞机风挡玻璃)、微晶玻璃、乳浊玻璃(用于照明器件和装饰物品等)和中空玻璃(用作门窗玻璃)等。

玻璃的分子排列是无规则的,其分子在空间中具有统计上的均匀性。在理想状态下,均质玻璃的物理、化学性质(如折射率、硬度、弹性模量、热膨胀系数、导热率、电导率等)在各方向都是相同的。

生产工艺主要包括:

①原料预加工。将块状原料(石英砂、纯碱、石灰石、长石等)粉碎,使潮湿原料干燥,将含铁原料进行除铁处理,以保证玻璃质量。

②配合料制备。

③熔制。玻璃配合料在池窑或坩埚窑内进行高温(1550~1600度)加热,使之形成均匀、无气泡,并符合成型要求的液态玻璃。

④成型。将液态玻璃加工成所要求形状的制品,如平板、各种器皿等。

⑤热处理。通过退火、淬火等工艺,消除或产生玻璃内部的应力、分相或晶化,以及改变玻璃的结构状态。

玻璃的材料主要有三部分构成:基本原料、助熔剂和着色剂,另外还包括脱色剂、澄清剂和乳蚀剂。

*玻璃制作的基本原料

二氧化硅是玻璃制作的最主要的原料。二氧化硅在地球上的储量是很大的。二氧化硅是石头的主要原料也是制作玻璃的最主要的原料。各种不同的石头的含硅量是不同的。在我们生活中这些材料是最常见的。

*助熔剂

二氧化硅的熔点是很高的,要想达到这个荣典是很受限制的。古人就想办法加入一些别的其他的物质来时它的熔化温度变得低下来。另外二氧化硅融化的时候非常突兀,加热过程中没有逐渐变软的过滤过渡阶段,融合进一些其他的物质后使玻璃可以在不同的温度下程各种荣华状态,有力塑形操作和有效定形。这种物质就是助熔剂。

助熔剂通常是含氧化钠、氧化钾、氧化铅、氧化钙、氧化钡等物质原料,如石灰石、长石、纯碱、硼酸、铅化合物、钡化合物。(氧化钠可以降低玻璃形成中的黏度,使玻璃易于熔制,起着良好的助熔作用;氧化钡在玻璃的形成中起着与氧化钠基本的作用;氧化锡可以增加玻璃的化学稳定性和机械强度;氧化铅可以增加密度,提高着蛇行,有特殊光泽;铅可以使玻璃对光的折射率大而散射率小使得玻璃更具光泽和稳定。

*澄清剂

在玻璃制作的过程中会出现一些的气泡,减少这些气泡所用的就是澄清剂。主要常用的有氧化砷、氧化锑和硝化盐。

*乳蚀剂

在玻璃生产中艺术家根据作品的要求,使玻璃产生不透明的效果,使玻璃变得不透明的就是乳蚀剂。它可以使玻璃产生结晶或不固定的胶体微粒,这些微粒和玻璃本身的折射率不同会产生不透明的效果。常用的乳蚀剂有氧化锡、氧化锑和磷酸盐。

*脱色剂

头色剂主要是用来消除原料中的杂质给玻璃带来的不希望出现的颜色,使玻璃城县无色透明的效果。主要有化学脱色剂和物力脱色剂两种,化学脱色剂通常通过氧化作用消色,主要有硝酸钠、硝酸钾。物理脱色剂通过产生互补色而使玻璃无色,主要有二氧化锰、硒和氧化钴、氧化溴。


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