2玻璃的粘度
什么是玻璃黏度的计算公式
什么是玻璃黏度的计算公式玻璃黏度的计算公式。
玻璃黏度是指玻璃在一定温度下的流动性能，是玻璃材料的重要物理性质之一。
在工业生产和科研领域中，对玻璃黏度的准确计算和控制具有重要意义。
本文将介绍玻璃黏度的计算公式及其相关知识。
玻璃黏度的计算公式可以通过斯托克斯-爱因斯坦公式来进行计算。
斯托克斯-爱因斯坦公式是描述玻璃黏度与温度之间关系的经验公式，其表达式为：η = A exp(B/T)。
其中，η表示玻璃的黏度，A和B为常数，T为温度（单位为K）。
A和B是与玻璃化学成分和结构有关的常数，它们可以通过实验测定得到。
公式中的指数函数exp表示自然对数的底e的幂函数。
在这个公式中，温度T是玻璃黏度的一个重要影响因素。
随着温度的升高，玻璃的黏度会逐渐减小。
这是因为温度升高会增加玻璃分子的热运动能量，使得分子之间的相互作用减弱，从而降低了玻璃的黏度。
因此，通过斯托克斯-爱因斯坦公式可以很好地描述玻璃黏度随温度变化的规律。
除了斯托克斯-爱因斯坦公式，还有其他一些描述玻璃黏度的计算公式，如沃格尔-弗洛伊德公式、阿伦尼乌斯公式等。
这些公式在不同的条件下有着不同的适用范围，可以根据实际情况选择合适的公式进行计算。
在实际应用中，玻璃黏度的计算不仅仅依靠公式，还需要考虑玻璃的化学成分、结构特征、加工工艺等因素。
一般来说，通过实验测定得到的黏度数据更为准确可靠。
实验测定可以通过旋转粘度计、旋转圆盘粘度计、振荡粘度计等仪器来进行。
通过实验测定得到的数据可以用来验证计算公式的准确性，并为工程设计和生产操作提供参考依据。
在工业生产中，控制玻璃黏度是非常重要的。
玻璃黏度的大小直接影响了玻璃的流动性能、成型工艺和产品质量。
因此，通过准确计算和控制玻璃黏度，可以提高玻璃制品的生产效率和质量稳定性。
总之，玻璃黏度的计算公式是描述玻璃黏度与温度之间关系的重要工具。
斯托克斯-爱因斯坦公式是其中一种常用的计算公式，通过该公式可以很好地描述玻璃黏度随温度变化的规律。
武汉理工材料科学基础第三章部分习题
瓷釉结构中各离子所处的位置。 5、 在硅酸盐玻璃和硼酸盐玻璃中，随着R2O的引入(<25mol％), 玻璃熔体的粘度怎样变化？试用聚合物理论解释。 6、 解释B2O3含量10mol％，SiO2含量90mol％的熔体，在冷却过 程中各自形成两个互不相容的分层玻璃，而加入适量Na2O后， 能得到均匀的玻璃。 7、 论证形成玻璃必须具有混合键。 8、 说明为什么镁橄榄石熔体不易形成玻璃而长石熔体易形成玻 璃？
分析：要应用关系式，必须换算成mol%。
解：玻璃组成
Na2O
CaO
SiO2
wt%
mol mol%
13
0.21 12.6
13
0.23 13.8
74
1.23 73.6
O 12.6 13.8 73.6 2 R ＝ ＝ ＝ 2.36 Si 73.6
Z＝4
X＝2R－Z＝2×2.36－4＝0.72 Y＝Z－X＝4－0.72＝3.28
3-7 (b) 上述数据是在恒压下取得，在恒容下，预计活化能 会有所不同。因为恒容时熔体所受压力应增加，这将使其粘
度增大，从而改变了活化能值。
3－9 在SiO2中应加入多少Na2O,使玻璃的O/Si＝2.5，此时析晶能力是增强还是 削弱？
解；假定引入的Na2O的mol含量为 x ， 则SiO2的mol含量为 1－x
网络状，且聚合程度高，故可形成玻璃。但当O/Si＝3时， 由于碱金属氧化物明显增加，使熔体中分子较小的低聚合 物增加，熔体粘度变小，故可易结晶而不易形成玻璃。
3、 在硅酸盐熔体析晶的成核速率、生长速率随T变化的关系图 中，标出哪一条曲线代表成核速率，哪一条曲线代表生长速率？ 为什么？
速 率
u IV
第三章 熔体和玻璃体
第4章玻璃的粘度及表面性质
第4章 玻璃的粘度及表面性质玻璃的粘度在重力、机械力和热应力等的作用下，玻璃液（或玻璃熔体）中的结构组元（离子或离子组团）彼其间发生流动。
若是这种流动是通过结构组元依次占据结构空位的方式来进行，那么称为粘滞流动。
看成使劲超过“内摩擦”阻力时，就能够发生粘滞流动。
粘滞流动用粘度衡量。
粘度是指面积为S 的两平行液面，以必然的速度梯度dxdV移动时需克服的内摩擦阻力f 。
dxdVSf η= （4-1） 式中： η—粘度或粘滞系数S —两平行液面间的接触面积dx dV /—沿垂直于液流方向液层间速度梯度粘度是玻璃的一个重要物理性质，它贯穿于玻璃生产的全进程。
在熔制进程中，石英颗粒的溶解、气泡的排除和各组分的扩散都与粘度有关。
在工业上，有时应用少量助熔剂降低熔融玻璃的粘度，以达到澄清和均化的目的。
在成形进程中，不同的成形方式与成形速度要求不同的粘度和料性。
在退火进程中，玻璃的粘度和料性对制品内应力的排除速度都有重要作用。
高粘度的玻璃具有较高的退火温度，料性短的玻璃退火温度范围一样较窄。
阻碍玻璃粘度的要紧因素是化学组成和温度，在转变区范围内，还与时刻有关。
不同的玻璃对应于某必然粘度值的温度不同。
例如粘度为1012s Pa •时，钠钙硅玻璃的相应温度为560℃左右，钾铅硅玻璃为430℃左右，而钙铝硅玻璃为720℃左右。
在玻璃生产中，许多工序（和性能）都能够用粘度作为操纵和衡量的标志（见表4-1）。
利用粘度来描述玻璃生产全进程较温度更确切与周密，但由于温度测定简便、直观，而粘度和组成关系的复杂性及适应性，因此适应上用温度来描述和规定玻璃生产工艺进程的工艺制度。
4.1.1粘度与温度关系由于结构特性的不同，因此玻璃熔体与晶体的粘度随温度的转变有显著的不同。
晶体在高于熔点时，粘度转变很小，当抵达凝固点时，由于熔融态转变成晶态的缘故，粘度呈直线上升。
玻璃的粘度那么随温度下降而增大。
从玻璃液到固态玻璃的转变，粘度是持续转变的，其间没有数值上的突变。
粘度
粘度在玻璃生产中的重要意义
粘度是玻璃的一个重要物理性质， 它贯穿于玻璃生产的全过程。 在工业上，有时应用少量助熔剂 降低熔融玻璃的粘度，以达到澄 清和均化的目的。
粘度在玻璃生产中的重要意义
在熔制过程中，石英颗粒的溶解、气 泡的排除和各组分的扩散都与粘度有 关。 在成形过程中，不同的成形方法与成 形速度要求不同的粘度和料性。 在退火过程中，玻璃的粘度和料性对 制品内应力的消除速度都有重要作用。
在玻璃生产中，许多工序（和性能） 都可以用粘度作为控制和衡量的标志。 使用粘度来描述玻璃生产全过程较温度 更确切与严密，但由于温度测定简便、 直观，而粘度和组成关系的复杂性及习 惯性，因此习惯上用温度来描述和规定 玻璃生产工艺过程的工艺制度。
粘度与温度的关系
由于结构特性的不同，因而玻璃熔 体与晶体的粘度随温度的变化有显著的 差别。时，由于熔融态转变 成晶态的缘故，粘度呈直线上升。玻璃 的粘度则随温度下降而增大。从玻璃液 到固态玻璃的转变，粘度是连续变化的， 其间没有数值上的突变。
粘度与温度的关系
所有实用硅酸盐玻璃，其粘度随 温度的变化规律都属于同一类型， 只是粘度随温度的变化速率以及对 应于某给定粘度的温度有所不同。
粘度与温度的关系
这两种玻璃随 着温度变化其粘度 变化速率不同，称 为具有不同的料性。 曲线斜率大的 玻璃 B 属于“短性” 玻璃；曲线斜率小 的玻璃A属于“长 性”玻璃。
粘度
成员：熊常久 黄菲 李军 温力伦 苏文强 嵇建鹏 高贺 史迎杰
主要解决以下两个问题：
粘度在玻璃生产中的重要意义？ 粘度与温度的关系？
什么是粘度？
粘度是指面积为 S 的两平行液 面，以一定的速度梯度 dV/dx 移 动时 需克服的内摩擦阻力f。
第2章玻璃的粘度及表面性质
第2章玻璃的黏度及表面性质2.1玻璃的黏度生产上常把玻璃的粘度随温度变化的快慢称为玻璃的料性。
粘度随温度变化快的玻璃称为短性玻璃，反之称为长性玻璃。
图中分三个温度区:A区：温度较高，表现为典型的黏性液体，其弹性性质近于消失。
黏度决定于玻璃的组成和温度B区：（转变区）黏度、弹性模量随温度的↓而↑↑。
黏度与组成、温度和时间有关。
C区：温度↓而弹性模量↑，黏滞流动变得非常小。
黏度决定于组成和温度，与时间无关黏度与玻璃组成的关系（1）氧硅比氧硅比大（如熔体中碱含量增大，游离氧增多），非桥氧多，网络结构不牢固，熔体黏度减小；反之增大。
（表4－3 ）（2）键强：在其它条件相同的前提下，粘度随阳离子与氧的键强增大而增大。
黏度按Li2O－Na2O－K2O依次递减(3）离子极化：离子极化力大的阳离子对桥氧的极化力强，使得Si－O键作用减弱，网络结构易于调整与移动，使η↓。
(4）结构对称性：网络基本结构单元的结构不对称，可能在结构中存在缺陷或弱点，使结构不稳定，粘度下降。
(5）配位数：4配位形成四面体进入网络结构，使结构紧密，粘度增大。
其它配位时就从网络中分离出来，使黏度降低。
如B2O3和A2O3硼反常现象：由硼离子配位数变化引起性能曲线上出现转折的现象，称为“硼反常现象”。
总结氧化物组成对玻璃粘度作用可归纳如下SiO2Al2O3 ZrO提高粘度。
K2O Na2O 降低粘度，Li2O高温时降低粘度，低温时增加粘度。
RO降低高温粘度，增加低温粘度。
PbO CdO Bi2O3 SnO等降低粘度。
2.2玻璃的表面张力熔融玻璃表面层的质点受到内部质点的作用而趋向于熔体的内部，使表面有收缩的趋势，因此玻璃液表面分子间存在着作用力，即表面张力。
总结：依组成对表面张力的不同作用，将组成氧化物分为Ⅰ类：非表面活性组份：一般是增加玻璃表面张力，符合加合性法则Ⅱ类：中间活性组份：加入量大时，可降低表面张力，不符合加合性法则Ⅲ类：难熔表面活性强的组份：有强的降低表面张力的能力，不符合加合性法则表面张力与温度、气氛和湿度的关系1、σ与T的关系温度升高，质点热运动能增大，体积膨胀。
i,ii,iii型玻璃分类
i,ii,iii型玻璃分类
摘要：
i,ii,iii 型玻璃分类
1.玻璃的分类概述
2.i 型玻璃的特点和应用
3.ii 型玻璃的特点和应用
4.iii 型玻璃的特点和应用
正文：
玻璃是一种常见的无机非晶固体材料，广泛应用于建筑、家居、医疗、电子等领域。
根据其性能和用途的不同，玻璃可以分为很多种类，其中最常见的分类方法是按照膨胀系数分为i, ii, iii 型玻璃。
i 型玻璃，也被称为硼硅玻璃，其膨胀系数在3.3×10^-6/℃，具有良好的耐热性能和化学稳定性。
因此，i 型玻璃广泛应用于实验室器皿、医药包装、光学仪器等领域。
ii 型玻璃，也被称为碱土硅玻璃，其膨胀系数在6.5×10^-6/℃，比i 型玻璃稍低，但在光学性能和机械强度方面表现更优。
因此，ii 型玻璃常用于生产平板玻璃、光学玻璃、器皿等。
iii 型玻璃，也被称为铅硅玻璃，其膨胀系数在10×10^-6/℃，是三种玻璃中膨胀系数最大的，具有良好的保温性能。
因此，iii 型玻璃主要用于生产保温瓶、热水杯等保温容器。
总的来说，i, ii, iii 型玻璃因其不同的膨胀系数和性能特点，在各自的领域
发挥着重要的作用。
玻璃的粘度,表面性质,力学和热学性质
C 玻璃的硬度主要取决于化学组成和结构，还与温度和 D 热处理历史有关。对玻璃冷加工影响非常大。 S
抗冲击强度
测量方法：落球法，压痕破坏法
5.1.4
玻璃的密度
密度主要取决于构成玻璃原子的质量， 也与原子的堆积紧密程度及配位数有关。
网络形成体
体积： [BO4]<[SiO4]<[AlO4]
影响热导率因素：
玻璃内部的导热包括：热传导，热辐射
低温时，热传导占主要地位，其大小主要取决 于玻璃的化学组成：键强越大，热传导性能越 好
高温时，热辐射占主要地位，温度越高，传导 性能越高。玻璃的颜色越深，导热性越差。
5.2.4
玻璃的热稳定性
玻璃经受剧烈的温度变化而不破坏的性能。
P K E cd
第4章
玻璃的粘度和表面性质
4.1
玻璃的粘度
定义 粘度是指面积为S的两平行液面，以一定的速 度梯度dV/dx移动时所需克服的内摩擦阻力f。 f=ηS dV
dx
粘度在玻璃生产过程中的作用
在熔制过程中，原料的溶解、气泡的排除、各组分的扩散均化
影响粘度的因素：化学组成、温度、热处理时间 在成形过程中，不同的成型方法与成形速度要求不同的粘度和料性
4.1.3
粘度与组成的关系
有利于形成大阴离子基团的组成使粘度增大（SiO2、 Al2O3、ZrO2等）
提供游离氧，破坏网络结构的，则使粘度减小；场 氧硅比较大，意味着大型的[SO4] 强较大的可能产生复杂的作用：高温降粘，低温增 群分解为小型[SO4]群，粘滞活化能降 粘 氧硅比 键强、离子的极化（R2O－SiO2） 结构的对称性（B2O3、P2O5、SiO2） 配位数（B2O3、Al2O3） 总体来说，键强大，则粘度大
玻璃常用的几种温度对应的粘度
房 地 产 行 业 在 一 定 程 度 上 受 挫 ， 并 影 响 到 与 其 相 关 的 上 下 游 行 业 ， 平 板 玻 璃 产 业 首 当 其 冲 。 平 板 玻璃在 ２０ ０ ９年 被 国 务 院 列 为 六 大 产 能 过 剩 行 业 ，
构 。 另 外 ， 由 于 有 机 粘 合 剂 是 以 单 分 子 层 的 状 态 在
原 料 粒 子 表 面 接 合 的 ， 因此 就 能 防 止 原 料 粒 子 与 有
机 粘合 剂 的相 互分 离。
（ 自亚 太 卫 浴 网） 摘
性 ； 其 次 ， 缺 乏 对 上 游 市 场 的 敏 感 性 ， 在 房 地 产
气 泡 的 玻 璃 有 多 种 办 法 可 以 处 理 ， 比 如 夹 铁 夹 子
回 釜 ， 注 射 二 丁 脂 等 ， 气 泡 产 生 在 内 部 或 者 气 泡
十 分 严 重 的 夹 层 玻 璃 甚 至 可 以 解 板 重 新 夹 入 胶 片
国 家 采 取 一 系 列 措 施 加 以调 控 。 然 而 ２年 间这 一 行 业 重 复 建 设 并 没 有 得 到 遏 制 ， 反 而 有 愈 演 愈 烈 的 迹 象 。 最 新 数 据 显 示 ，２ １ ０ １年 全 年 国 内 平 板 玻 璃 产 量 ７ ８ 万 重 箱 ， 比 ２ １ ３７ ９ ０ ０年 增 长 １ ． ５ ８个 百 分 点 。 而 产 能 过 剩 直 接 导 致 价 格 下 滑 ， 以 福 建 省 为 例 ，２ １ ０ １年 １ ９ 月 ， 平 板 玻 璃 出 口量 为 ２ １８ ～ ２ ． 万 ｍ 比 ２ １ 年 同 期 增 加 ９ ８ ； 总 价 值 １１ ８ ， ００ ．％ １
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lg = +
T
2.1 玻璃的黏度 2.1.3 黏度与熔体结构的关系（掌握）
对硅酸盐熔体 ☺ 存在着大小不同的硅氧四面体群或络合阴离 子，它们在玻璃中存在着不同的结构，该结构与 温度有很大的关系。 ☺ 熔体中的硅氧四面体群有较大的空隙，可容纳 小型的硅氧四面体群穿插活动。高温时空隙较多、 大，有利用小型的穿插活动。则η↓。 ☺ 碱金属和碱土金属以离子状态存在，高温 时，它们较自由移动并且有减弱硅氧键的作用， 则η↓。当温度↓时，上述作用↓并且使硅氧四 面体由小变大，则η↑。
B 2O 3
2.1 玻璃的黏度
总结 氧化物组成对玻璃粘度作用可归纳如下 ☺ SiO2 Al2O3 ZrO提高粘度。 ☺ K2O Na2O 降低粘度，Li2O高温时降低 粘度，低温时增加粘度。
☺ RO降低高温粘度，增加低温粘度。 碱土金属离子对黏度增大的顺序为：
2
Mg
☺
Caቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2
Sr
2
Ba
2.1 玻璃的黏度
图中分三个温度区
A区：温度较高，表现为典型 的黏性液体，其弹性性 质近于消失。黏度决定 于玻璃的组成和温度。 B区：（转变区）黏度、弹性模量随温度的↓而↑↑。 黏度与组成、温度和时间有关。 C区：温度↓而弹性模量↑，黏滞流动变得非常小。 黏度决定于组成和温度，与时间无关。 表4－1
第2章 玻璃的黏度及表面性质
2.1 玻璃的黏度 2.2 玻璃的表面张力 2.3 玻璃的表面性质
2.1 玻璃的黏度
2.1.1 概念（熟悉） 2.1.2 黏度与温度的关系（掌握） 2.1.3 黏度与熔体结构的关系（掌握） 2.1.4 黏度与玻璃组成的关系（掌握） 2.1.5 黏度参考点（熟悉）
2.1 玻璃的黏度 2.1.1 概念（熟悉）
PbO CdO Bi2O3 SnO等降低粘度。
2.1 玻璃的黏度 2.1.5 黏度参考点（熟悉）
粘度参考点：在玻璃温度－粘度曲线上，存在着 一些有代表性的点。 (1) 应变点：η＝1013.6，即应力在几小时内消除 的温度。 (2) 转变点（Tg）： η＝1012.4Pa·S的温度。 (3) 退火点： η＝1012Pa·S的温度，应力在几分 钟内消除。 (4) 变形点： η＝1010～1011Pa·S的温度范围。 (5) 软化温度（Tf）： η＝3×106～1.5×107 Pa·S的温度范围，相当于操作温度的下限
黏滞流动：在外力作用下，玻璃液中的结构组 份(离子或离子基团）发生流动，如 该流动以占据结构空位的方式来进 行的，称～ 发生黏滞流动的条件：外力＞内磨擦阻力 黏度又称黏滞系数，是流体抵抗流动的量度。
式中：η为黏度，单位为Pa·s
dV f S dx
2.1 玻璃的黏度 2.1.2 黏度与温度的关系（掌握）
• 所有实用硅酸盐玻璃，其黏度随温度的变化规 律属于同一类型。
• 在η ＝10－1011Pa·S范围内，粘度由温度及化学 组成所决定； • 在η ＝1011－1014Pa·S范围内，粘度与时间有关。 注：生产上常把玻璃的粘度随温度变化的快慢 称为玻璃的料性。粘度随温度变化快的玻 璃称为短性玻璃，反之称为长性玻璃。
2.1 玻璃的黏度
(6) 操作范围：相当于成形时玻璃液表面的温 度范围。T上限～T下限， T上限指准备成形操 作的温度； T下限指成形时能保持制品形状 的温度；η＝103～106.6Pa·S (7) 熔化温度：η＝10Pa·S (8) 自动机供料的黏度：102～103Pa·S 表4－4
黏度按Li2O－Na2O－K2O依次递减 （3）离子极化：离子极化力大的阳离子对桥氧的极化 力强，使得Si－O键作用减弱，网络 结构易于调整与移动，使η↓。
说明
非惰性气体型（外层电子数不充满） 阳离子的极化比惰性气体型的大。
2.1 玻璃的黏度
（4）结构对称性：网络基本结构单元的结构不对称， 可能在结构中存在缺陷或弱点， 使结构不稳定，粘度下降。 （5）配位数：4配位形成四面体进入网络结构，使结 构紧密，粘度增大。其它配位时就从网 络中分离出来，使黏度降低。如B2O3 和A2O3 当B3＋是4配位时形成[BO4]时，黏度增大，而当6配 位形成八面体或3配位形成三角体时，黏度降低。 硼反常现象：由硼离子配位数变化引起性能曲线上出 现转折的现象，称为“硼反常现象”。
2.1 玻璃的黏度 2.1.4 黏度与玻璃组成的关系（掌握）
氧硅比 键强 离子极化 结构对称性 配位数 （1）氧硅比 氧硅比大（如熔体中碱含量增大，游离氧增 多），非桥氧多，网络结构不牢固，熔体黏 度减小；反之增大。（表4－3 ）
2.1 玻璃的黏度
（2）键强：在其它条件相同的前提下，粘度随阳离 子与氧的键强增大而增大。 R2O－SiO2玻璃