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玻璃发展史及性能介绍

新闻来源:金波 发布时间:2009-08-21

    定义

    普通玻璃化学氧化物的组成(Na2O●CaO●6SiO2)

    玻璃:一种较为透明的液体物质,在熔融时形成连续网络结构,冷却过程中粘度逐渐增大并硬化而不结晶的硅酸盐类非金属材料。主要成份是二氧化硅。广泛应用于建筑物,用来隔风却透光。

    历史

    玻璃最初由火山喷出的酸性岩凝固而得。约公元前3700年前,古埃及人已制出玻璃装饰品和简单玻璃器皿,当时只有有色玻璃,约公元前1000 年前,中国制造出无色玻璃。公元12世纪,出现了商品玻璃,并开始成为工业材料。18世纪,为适应研制望远镜的需要,制出光学玻璃。1873年,比利时首先制出平板玻璃。1906年,美国制出平板玻璃引上机。此后,随着玻璃生产的工业化和规模化,各种用途和各种性能的玻璃相继问世。现代,玻璃已成为日常生活、生产和科学技术领域的重要材料。

    3000多年前,一艘欧洲腓尼基人的商船,满载着晶体矿物“天然苏打”,航行在地中海沿岸的贝鲁斯河上。由于海水落潮,商船搁浅了。于是船员们纷纷登上沙滩。有的船员还抬来大锅,搬来木柴,并用几块“天然苏打”作为大锅的支架,在沙滩上做起饭来。船员们吃完饭,潮水开始上涨了。他们正准备收拾一下登船继续航行时,突然有人高喊:“大家快来看啊,锅下面的沙地上有一些晶莹明亮、闪闪发光的东西!”船员们把这些闪烁光芒的东西,带到船上仔细研究起来。他们发现,这些亮晶晶的东西上粘有一些石英砂和融化的天然苏打。原来,这些闪光的东西,是他们做饭时用来做锅的支架的天然苏打,在火焰的作用下,与沙滩上的石英砂发生化学反应而产生的晶体,这就是最早的玻璃。后来腓尼基人把石英砂和天然苏打和在一起,然后用一种特制的炉子熔化,制成玻璃球,使腓尼基人发了一笔大财。

    大约在4世纪,罗马人开始把玻璃应用在门窗上。到1291年,意大利的玻璃制造技术已经非常发达。“我国的玻璃制造技术决不能泄漏出去,把所有的制造玻璃的工匠都集中在一起生产玻璃!”就这样,意大利的玻璃工匠都被送到一个与世隔绝的孤岛上生产玻璃,他们在一生当中不准离开这座孤岛。1688年,一名叫纳夫的人发明了制作大块玻璃的工艺,从此,玻璃成了普通的物品。

    我们现在使用的玻璃是由石英砂、纯碱、长石及石灰石经高温制成的。
熔体在冷却过程中黏度逐渐增大而得的不结晶的固体材料。性脆而透明。有石英玻璃、硅酸盐玻璃、钠钙玻璃、氟化物玻璃等。通常指硅酸盐玻璃,以石英砂、纯碱、长石及石灰石等为原料,经混和、高温熔融、匀化后,加工成形,再经退火而得。广泛用于建筑、日用、医疗、化学、电子、仪表、核工程等领域。

    分类
    简单分类

    玻璃简单分类主要分为平板玻璃和特种玻璃。平板玻璃主要分为三种:即引上法平板玻璃(分有槽/无槽两种)、平拉法平板玻璃和浮法玻璃。由于浮法玻璃由于厚度均匀、上下表面平整平行,再加上劳动生产率高及利于管理等方面的因素影响,浮法玻璃正成为玻璃制造方式的主流。而特种玻璃则品种众多,下面按装修中常见的品种一一说明:

一、 普通平板玻璃。

1、 3--4厘玻璃, mm在日常中也称为厘。我们所说的3厘玻璃,就是指厚度3mm的玻璃。这种规格的玻璃主要用于画框表面。
2、 5--6厘玻璃,主要用于外墙窗户、门扇等小面积透光造型等等
3、 7--9厘玻璃,主要用于室内屏风等较大面积但又有框架保护的造型之中。
4、 9--10厘玻璃,可用于室内大面积隔断、栏杆等装修项目。
5、 11--12厘玻璃,可用于地弹簧玻璃门和一些活动人流较大的隔断之中。
6、 15厘以上玻璃,一般市面上销售较少,往往需要订货,主要用于较大面积的地弹簧玻璃门外墙整块玻璃墙面。

二、 其他玻璃
其他玻璃一说,只是笔者在分类时相对于平板玻璃而言,并非业内正式分类。主要有:
1、 钢化玻璃。它是普通平板玻璃经过再加工处理而成一种预应力玻璃。钢化玻璃相对于普通平板玻璃来说,具有两大特征:
1) 前者强度是后者的数倍,抗拉度是后者的3倍以上,抗冲击是后者5 倍以上。
2) 钢化玻璃不容易破碎,即使破碎也会以无锐角的颗粒形式碎裂,对人 体伤害大大降低。

2、 磨砂玻璃。它也是在普通平板玻璃上面再磨砂加工而成。一般厚度多在9厘以下,以5、6厘厚度具多。

3、 喷砂玻璃。性能上基本上与磨砂玻璃相似,不同的改磨砂为喷砂。由于两者视觉上类同,很多业主,甚至装修专业人员都把它们混为一谈。

4、 压花玻璃。是采用压延方法制造的一种平板玻璃。其最大的特点是透光不透明,多使用于洗手间等装修区域。

5、 夹丝玻璃。是采用压延方法,将金属丝或金属网嵌于玻璃板内制成的一种具有抗冲击平板玻璃,受撞击时只会形成辐射状裂纹而不致于堕下伤人。故多采用于高层楼宇和震荡性强的厂房。

6、 中空玻璃。多采用胶接法将两块玻璃保持一定间隔,间隔中是干燥的空气,周边再用密封材料密封而成,主要用于有隔音要求的装修工程之中。

7、 夹层玻璃。夹层玻璃一般由两片普通平板玻璃(也可以是钢化玻璃或其他特殊玻璃)和玻璃之间的有机胶合层构成。当受到破坏时,碎片仍粘附在胶层上,避免了碎片飞溅对人体的伤害。多用于有安全要求的装修项目。

8、 防弹玻璃。实际上就是夹层玻璃的一种,只是构成的玻璃多采用强度较高的钢化玻璃,而且夹层的数量也相对较多。多采用于银行或者豪宅等对安全要求非常高的装修工程之中。

9、 热弯玻璃。由平板玻璃加热软化在模具中成型,再经退火制成的曲面玻璃。在一些高级装修中出现的频率越来越高,需要预定,没有现货。

10、玻璃砖。玻璃砖的制作工艺基本和平板玻璃一样,不同的是成型方法。
其中间为干燥的空气。多用于装饰性项目或者有保温要求的透光造型之 中。

11、玻璃纸。也称玻璃膜,具有多种颜色和花色。根据纸膜的性能不同,具有不同的性能。绝大部分起隔热、防红外线、防紫外线、防爆等作用。

成分分类

    玻璃通常按主要成分分为氧化物玻璃和非氧化物玻璃。非氧化物玻璃品种和数量很少,主要有硫系玻璃和卤化物玻璃。硫系玻璃的阴离子多为硫、硒、碲等,可截止短波长光线而通过黄、红光 ,以及近、远红外光,其电阻低,具有开关与记忆特性。卤化物玻璃的折射率低,色散低,多用作光学玻璃。
氧化物玻璃又分为硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、磷酸盐玻璃等。硅酸盐玻璃指基本成分为SiO2的玻璃,其品种多,用途广。通常按玻璃中SiO2以及碱金属 、碱土金属氧化物的不同含量,又分为 :

①石英玻璃。SiO2含量大于99.5%,热膨胀系数低,耐高温,化学稳定性好,透紫外光和红外光,熔制温度高、粘度大,成型较难。多用于半导体、电光源、光导通信、激光等技术和光学仪器中。

②高硅氧玻璃。SiO2含量约96%,其性质与石英玻璃相似。

③钠钙玻璃。以SiO2含量为主,还含有15%的Na2O和16%的 CaO,其成本低廉,易成型,适宜大规模生产,其产量占实用玻璃的90%。可生产玻璃瓶罐、平板玻璃、器皿、灯泡等。

④铅硅酸盐玻璃。主要成分有 SiO2  和 PbO ,具有独特的高折射率和高体积电阻,与金属有良好的浸润性,可用于制造灯泡、真空管芯柱、晶质玻璃器皿、火石光学玻璃等。含有大量 PbO的铅玻璃能阻挡X射线和γ射线。

⑤铝硅酸盐玻璃。以 SiO2和Al2O3为主要成分,软化变形温度高,用于制作放电灯泡、高温玻璃温度计、化学燃烧管和玻璃纤维等。

⑥硼硅酸盐玻璃。以 SiO2和B2O3 为主要成分,具有良好的耐热性和化学稳定性,用以制造烹饪器具、实验室仪器、金属焊封玻璃等。硼酸盐玻璃以 B2O3为主要成分,熔融温度低,可抵抗钠蒸气腐蚀。含稀土元素的硼酸盐玻璃折射率高、色散低,是一种新型光学玻璃。磷酸盐玻璃以 P2O5为主要成分,折射率低、色散低,用于光学仪器中。

(1)普通玻璃(Na2SiO3、CaSiO3、SiO2或Na2O?CaO?6SiO2)
(2)石英玻璃(以纯净的石英为主要原料制成的玻璃,成分仅为SiO2)
(3)钢化玻璃(与普通玻璃成分相同)
(4)钾玻璃(K2O、CaO、SiO2)
(5)硼酸盐玻璃(SiO2、B2O3)
(6)有色玻璃在(普通玻璃制造过程中加入一些金属氧化物。Cu2O??红色;CuO??蓝绿色;CdO??浅黄色;CO2O3??蓝色;Ni2O3??墨绿色;MnO2??紫色;胶体Au??红色;胶体Ag??黄色)
(7)变色玻璃(用稀土元素的氧化物作为着色剂的高级有色玻璃)
(8)光学玻璃(在普通的硼硅酸盐玻璃原料中加入少量对光敏感的物质,如AgCl、AgBr等,再加入极少量的敏化剂,如CuO等,使玻璃对光线变得更加敏感)
(9)彩虹玻璃(在普通玻璃原料中加入大量氟化物、少量的敏化剂和溴化物制成)
(10)防护玻璃(在普通玻璃制造过程加入适当辅助料,使其具有防止强光、强热或辐射线透过而保护人身安全的功能。如灰色??重铬酸盐,氧化铁吸收紫外线和部分可见光;蓝绿色??氧化镍、氧化亚铁吸收红外线和部分可见光;铅玻璃??氧化铅吸收X射线和r射线;暗蓝色??重铬酸盐、氧化亚铁、氧化铁吸收紫外线、红外线和大部分可见光;加入氧化镉和氧化硼吸收中子流。
(11)微晶玻璃(又叫结晶玻璃或玻璃陶瓷,是在普通玻璃中加入金、银、铜等晶核制成,代替不锈钢和宝石,作雷达罩和导弹头等)。
(12)玻璃纤维(由熔融玻璃拉成或吹成的直径为几微米至几千微米的纤维,成分与玻璃相同)
(13)玻璃丝(即长玻璃纤维)
(14)玻璃钢(由环氧树脂与玻璃纤维复合而得到的强度类似钢材的增强塑料)
(15)玻璃纸(用粘胶溶液制成的透明的纤维素薄膜)
(16)水玻璃(Na2SiO3)的水溶液,因与普通玻璃中部分成分相同而得名)
(17)金属玻璃(玻璃态金属,一般由熔融的金属迅速冷却而制得)
(18)萤石(氟石)(无色透明的CaF2,用作光学仪器中的棱镜和透光镜)
(19)有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯) 

性能分类

此外,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40,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。

使用

1、 在运输过程中,一定要注意固定和加软护垫。一般建议采用竖立的方法运输。车辆的行驾也应该注意保持稳定和中慢速。
2、 玻璃安装的另一面是封闭的话,要注意在安装前清洁好表面。最好使用专用的玻璃清洁剂,并且要待其干透后证实没有污痕后方可安装,安装时最好使用干净的建筑手套。
3、 玻璃的安装,要使用硅酮密封胶进行固定,在窗户等安装中,还需要与橡胶密封条等配合使用。
4、 在施工完毕后,要注意加贴防撞警告标志,一般可以用不干贴、彩色电工胶布等予以提示。

工艺

    玻璃生产的主要原料有玻璃形成体、玻璃调整物和玻璃中间体,其余为辅助原料。主要原料指引入玻璃形成网络的氧化物、中间体氧化物和网络外氧化物;辅助原料包括澄清剂、助熔剂、乳浊剂、着色剂、脱色剂、氧化剂和还原剂等。
   
    玻璃生产工艺主要包括:①原料预加工。将块状原料粉碎,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。

特种玻璃制作

1、一种具有防紫外线辐射功能的无色透明玻璃
2、强吸收紫外和红外的绿色玻璃
3、一种牙科微晶玻璃及其制备方法和用途
4、低辐射中空镶嵌玻璃
5、低气孔率微晶玻璃的生产方法
6、自清洁玻璃
7、镀彩色多层膜的玻璃及其生产方法
8、一种制造真空玻璃的新工艺
9、浮法生产压花玻璃的方法及其装置
10、耐火玻璃
11、微晶玻璃釉面砖制备工艺
12、一种纳米二氧化钛自清洁玻璃的低温制备方法
13、纳米真空镀膜彩虹玻璃
14、生产夹层彩色安全玻璃的彩色浆液配方及生产工艺
15、耐热防火超强钢化安全玻璃板的制造方法

特点

    玻璃为什么是透明的?

    一个重要的原因:再坚实的物质,如果从原子的内部去看,它其实是空荡荡的。因为在原子的内部,原子核和电子的体积加起来不到原子体积的1000000000分之一。况且,还没有证据证明原子核和电子就不能被光子穿过!所以,透明才是正常的!
   
    要想弄清楚这个复杂的问题首先得弄清楚下面这个问题:一些物质为什么是不透明的?

    对于不透明的物质,我们可以分为四大类:

1、由于自由电子的阻挡作用导致的不透明:这是金属不透明的原因。

2、能吸收光线的物质导致的不透明:这类物质的分子的电子的激发能比较低,恰好在可见光范围内,分子里往往有苯环、苯醌、联苯胺或其它共轭体系的结构,这种结构可以降低电子的激发能,使电子容易发生跃迁而吸收光子的能量。这样光线就被吸收了。

3、由于透明物质的结构被破坏而造成的不透明。如玻璃是透明的,而玻璃粉则是不透明的;冰是透明的,而冰被砸碎了就是不透明的了。如果一种物质它的结构特点不符合1、2,那它就是可以通过光线的,但如果它的结构里有很多小空隙,那它就是白色。这就是白色物体不透明的原因。

4、 1、2、3原因混合的结果。现实中的许多物体的不透明就是这个原因造成的。

    如果一种物质它的结构里即没有自由电子,又没有容易激发的电子,物质的结构又很紧密,没有许多孔隙等条件。那物质就可以通过光子,即是透明的。所以玻璃是透明的!