玻璃工艺学4-2玻璃的化学稳定性质详解
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5-玻璃的化学稳定性分解
➢碱对玻璃侵蚀是不会产生高硅保护膜的， 侵蚀会不断的进行下去。
➢碱的侵蚀速度很大程度上决定于侵蚀中形成 的硅酸盐的溶解度，溶解度小侵蚀慢。
➢玻璃的耐碱性与R－O键强有关，键强越大， 耐碱性好。因此，高场强的阳离子能提高玻璃 的耐碱性。
《无机非金属材料》-玻璃工艺学“玻璃的化学稳定性”
College of Chemistry & Materials Science
➢玻璃表面涂以对玻璃具有良好粘附力，对侵蚀 介质有低亲和力的物质。可涂有机物与无机物。
《无机非金属材料》-玻璃工艺学“玻璃的化学稳定性”
5.2.4
College of Chemistry & Materials Science
5.1.5 大气对玻璃的侵蚀
大气中含有H2O 、CO2、 SO2等对玻璃都有 一定的侵蚀作用，其中潮湿大气最为严重。
过程：玻璃表面吸附水分子后，形成一层水膜 类似于水的侵蚀开始，并且在玻璃表面释 出碱而在原地不断的积累，到一定程度类 似于碱的侵蚀，其速度大为加快。
《无机非金属材料》-玻璃工艺学“玻璃的化学稳定性”
《无机非金属材料》-玻璃工艺学“玻璃的化学稳定性”
College of Chemistry & Materials Science
(2) 原溶液中存在（或出玻璃中溶出）的多价金属离 子，在玻璃表面层形成含水硅酸盐薄膜后剥离。
(3) 保温瓶脱片的主要成分是含低SiO2和高CaO、 MgO等物质
结论
蒸馏水几乎不发生脱片；自来水易脱片；pH 值低的不易脱片，高的易脱片；同样条件下 的水，对于碱溶出量多的玻璃和组成中引入 MgO的玻璃，易发生脱片；温度↑和侵蚀时 间延长，则脱片加剧。
第八节玻璃的化学稳定性
2．酸对玻璃的侵蚀：高碱玻璃的耐酸性 小于耐水性，而高硅玻璃的耐酸性大于 耐水性。因酸不与硅质玻璃发生反应， 只是酸中的水与玻璃起作用。同时，玻 璃侵蚀产生的碱可被中和，阻止侵蚀反 应进一步进行。
3 ． 碱 对 玻 璃 的 侵 蚀 ： Si-（OH）4+ NaOH==[Si（OH）30]-Na+（ 硅 酸 钠 ） +H2O 可破坏玻璃中的 Si-O键，从而腐 蚀严重。
第二篇 玻璃工艺学
第一章 引言
一、定义
广义：凡是具有非晶钛结构的固体材料 统称为玻璃。 狭义：从熔体中冷却，在室温下还保持 熔体结构的固体材料。即无机玻璃。
二、分类
按成分：单质玻璃、有机玻璃、无机玻 璃。 按用途：平板玻璃（建筑、日用玻 璃）、光学玻璃、器皿玻璃、工艺玻璃 （医用、仪器、激光玻璃）。 平板玻璃按生产工艺又分为：浮法玻 璃、垂直引上玻璃（提拉玻璃）、压延 玻璃等。
四、玻璃粘度与温度的关系
总体上玻璃粘度与温度成反比。图 2 ～ 2 。 满足： Logη =a+b/T （a、b为常数）
图2～2 硅酸盐玻璃弹性、粘度与温度关系图
五、玻璃粘度的近似计算
1．奥霍琴法：适用于含MgO、Al2O3的Na-CaSi系玻璃。且各主要氧化物含量范围为 Na2O 12%～16%，CaO+MgO 5%～12%， Al2O3<5%，SiO2 64%～80% T=AX+BY+CZ+D T—某粘度对应的温度；X、Y、Z 分别为 Na2O 、（CaO+MgO）、Al2O3的质量百分数； A、B、C、D为各氧化物的特性常数，见表2～ 1。
三、玻璃工业发展史
15 万年前人类首先就利用天然黑曜岩薄 片做窗户玻璃， 7000B.C. 海盗船无意中 发现了人造玻璃的配方。3500～1500年 前开始制造玻璃纤维。直到200A.D.才开 始“平板”玻璃。 1957 年，英国首先首 先发明浮法玻璃专利， 1963年美国购买 了该专利。 1975 年，美国发明新浮法专 利。我国 1971 年在洛阳首先引进浮法生 产线，现有 30 多条生产线。目前我国浮 法玻璃供不应求，各地正在加紧上线。
玻璃4-玻璃耐水化学稳定性的测定
此外，H2O分子也能对硅氧骨架直接反应，而 导致玻璃网络骨架的破坏。 由于大多数玻璃都具有较高的化学稳定性，这 就使得完全按实际条件来测定玻璃的化学稳定性变 得很困难。因此，采用强化实验条件的方法，如增 加试祥表面积、提高实验温度、加大侵蚀介质的浓 度等缩短测试时间。
三、测试仪器及设备
1．水浴锅 1台 2．酸式微量滴定管 1支 3．带盖聚四氟乙烯烧杯 6个 4．烘箱(公用)。 5．钢制研钵。6．筛子(孔尺寸0.42mm及0.25mm) 7．分析天平(公用) 8．水银温度计(100℃)1支 9．镊子1把 10．无水酒精 11．中性蒸馏水 12．0.01N标准盐酸 13．甲基红指示剂(0.1％) 14．磁铁1块 15. 量筒50m1 16．×5或×10放大镜
废；
特别是医用的包装瓶，如药瓶、盐水瓶等，会因玻璃溶解而影响瓶中
药液的质量，甚至危及生命。
因此，在这些玻璃制品的生产中必须严格检测其化学 稳定性，对于化学稳定性不合格的产品应禁止出厂。
测定玻璃化学稳定性的方法很多，如重量法、 滴定法、比色法等，目前工业上最常用的粉末法 和表面法。粉末法是在规定的粒度范围和条件下， 测定玻璃粉末的侵蚀量，表面法是在规定的测试 条件下测定玻璃制品单位表面的侵蚀程度。 本实验根据国际委员会推荐方法，采用德国 工业标准DIN12111测定玻璃的耐水性。
将0.42~0.25mm的玻璃粉末铺在光滑的白纸上， 用磁铁吸去研钵上落下的铁屑。
将玻璃粉末倒在倾斜光滑的木板上(其大小约为 70×50cm) ，用手轻敲木板的上部边缘，圆粒即滚 下。而扁粒停留在木板上弃去。将滚落下来的玻璃 颗粒撒在黑纸上，（借助放大镜)用镊子选取大小相 近的圆形颗粒，尖角的、较小的以及针状的颗粒弃 去。选好的颗粒用无水酒精洗掉粉尘，在 110~120℃的温度下烘干，装在磨口玻璃瓶中，存 在干燥器内备用。
2016材料科学4-2
1、实验 玻璃的x－衍射图
说明：a
. 由于石英玻璃和方石英的特征谱线重合，瓦伦认为
石英玻璃和方石英中原子间距大致一致。峰值的存在并不说
明晶体的存在。计算晶体的尺寸：7.7A0， 方石英晶胞的尺
寸：7.0A0 b：石英玻璃中没有象硅胶一样的小角度衍射，从而说明
是一种密实体，结构中没有不连续的离子或空隙。(此结构
B、多面体中阳离子的配位数 ≤ 4。
C、多面体共点而不共棱或共面。
D、多面体至少有3个角与其它相邻多面体共用。
4、硅酸盐玻璃的结构网络
（1）硅酸盐玻璃的结构
通过桥氧形成网络结构的玻璃称为氧化物玻璃，典型的玻璃形成的氧 化物是SiO2、B2O3、P2O5、和GeO2制取的玻璃。其中石英玻璃是由[SiO4]四面 体以顶角相连而组成的三维网络，Si的配位数为4，O的配位数为2，Si－O键 长为0.162nm,O－O键长为0.265nm 。 在石英玻璃中加入碱金属或碱土金属氧化物， 则这种硅酸盐玻璃的结构网络和硅酸盐熔体结构 一样出现网络的破裂。当R2O、RO等氧化物引入 石英玻璃，形成二元、三元甚至多元硅酸盐玻璃 时，由于O/Si比增加——三维骨架破坏——玻璃
与晶子假说的微不均匀性相矛盾。)
2、用傅利叶分析法，画出石英玻璃的径向分布曲线
峰的位臵：表示原子的间距 ；峰的面积：表示配位数
10.000
Si－O 间距1.62 A0 面积4.3 第一峰： O－O 间距2.65 A0 第二峰：
8.000
6.000 4.000 2.000
第三峰： Si－Si
性 质
Tg
Tf
温度
第一类性质：玻璃的电导、比容、黏度等
第二类性质：玻璃的热容、膨胀系数、密度、折射率等 第三类性质：玻璃的导热系数和弹性系数等
说明：a
. 由于石英玻璃和方石英的特征谱线重合，瓦伦认为
石英玻璃和方石英中原子间距大致一致。峰值的存在并不说
明晶体的存在。计算晶体的尺寸：7.7A0， 方石英晶胞的尺
寸：7.0A0 b：石英玻璃中没有象硅胶一样的小角度衍射，从而说明
是一种密实体，结构中没有不连续的离子或空隙。(此结构
B、多面体中阳离子的配位数 ≤ 4。
C、多面体共点而不共棱或共面。
D、多面体至少有3个角与其它相邻多面体共用。
4、硅酸盐玻璃的结构网络
（1）硅酸盐玻璃的结构
通过桥氧形成网络结构的玻璃称为氧化物玻璃，典型的玻璃形成的氧 化物是SiO2、B2O3、P2O5、和GeO2制取的玻璃。其中石英玻璃是由[SiO4]四面 体以顶角相连而组成的三维网络，Si的配位数为4，O的配位数为2，Si－O键 长为0.162nm,O－O键长为0.265nm 。 在石英玻璃中加入碱金属或碱土金属氧化物， 则这种硅酸盐玻璃的结构网络和硅酸盐熔体结构 一样出现网络的破裂。当R2O、RO等氧化物引入 石英玻璃，形成二元、三元甚至多元硅酸盐玻璃 时，由于O/Si比增加——三维骨架破坏——玻璃
与晶子假说的微不均匀性相矛盾。)
2、用傅利叶分析法，画出石英玻璃的径向分布曲线
峰的位臵：表示原子的间距 ；峰的面积：表示配位数
10.000
Si－O 间距1.62 A0 面积4.3 第一峰： O－O 间距2.65 A0 第二峰：
8.000
6.000 4.000 2.000
第三峰： Si－Si
性 质
Tg
Tf
温度
第一类性质：玻璃的电导、比容、黏度等
第二类性质：玻璃的热容、膨胀系数、密度、折射率等 第三类性质：玻璃的导热系数和弹性系数等
玻璃工艺学___第一章玻璃的物理化学特性(共47张PPT)
晶子学说 无规那么网络学说
结束
主要的玻璃结构学说之晶子学说
1) 晶子学说〔1921年前苏联学者列别捷 夫提出〕
2) 列别捷夫主要论点：
3) 玻璃是由无数“晶子〞所组成，晶子 是具有晶格变形的有序排列的区域，分散 在无定形的介质中，从“晶子〞局部到无 定形局部是逐步过渡的，两者之间没有明 显的界限。晶子的化学性质取决于玻璃的 化学组成
4)过渡键 〔离子-共价、金属-共价〕
形成大阴离子，易成玻璃。
如离子-共价键，既有离子键的易变键角、形成 无对称变形的趋势，造成长程无序；又有共价 键的方向、饱和性，不易改变键长、键角倾向， 造成短程有序。
Ⅳ孙光汉单键能理论
键能大，键的破坏、重组也难，成核位垒 高，不易析晶。
键能>335 KJ/mol的氧化物可单独成玻。
Mn+2[Sin+1O3n+4 ]+MO
②负离子团形状不规那么，短程有序
③负离子团的种类、大小随熔体组成及温度变化而
变化。
④离子半径大而电荷小的的氧化物可使硅氧集团断
裂出现，负离子团变小；
⑤硅酸盐熔体中的分相现象是普遍的
3)玻璃结构与熔体结构的关系
①继承性
②结构对应性
Ⅱ熔体结构
熔体冷却时，分子、原子动能减小，聚合形成大阴离
结束
玻璃的结构、性能和成分的关系
玻璃性能
提供离子的电价、大小
玻璃 总的规律：玻璃的成分 玻璃
成分 通过结构结化学构等决规律定性质 结构
热、电、光、机械力、化学介质等
结束
性质的分类：第一类性质和第二类性质
第二一类性性质质：：是是属属于于可与以玻依璃据的玻成璃分的不成是分简和单
的某加些和特关性系的，加并和可法以那用么离进子行迁推移算过，程并中由克玻服璃的 势网垒络的单能独量起来作标用志或的网性络质与。网如络：外电离导子、共电同阻作 粘用度的、性介质电。损如失：、折离射子率扩、散分速子度体和积化、学色稳散定、 性密等度。、玻 弹璃 性从 模熔 数融、态扭经变转模变数区、域 硬冷 度却 、时 热， 膨这 胀 些系性 数质和一 介般 电是 常随 数温 等度 。的 玻变 璃化 从而 熔逐 融渐 态变 经化 过的 转。 变 区域冷却时，这些性质将产生突变。
结束
主要的玻璃结构学说之晶子学说
1) 晶子学说〔1921年前苏联学者列别捷 夫提出〕
2) 列别捷夫主要论点：
3) 玻璃是由无数“晶子〞所组成，晶子 是具有晶格变形的有序排列的区域，分散 在无定形的介质中，从“晶子〞局部到无 定形局部是逐步过渡的，两者之间没有明 显的界限。晶子的化学性质取决于玻璃的 化学组成
4)过渡键 〔离子-共价、金属-共价〕
形成大阴离子，易成玻璃。
如离子-共价键，既有离子键的易变键角、形成 无对称变形的趋势，造成长程无序；又有共价 键的方向、饱和性，不易改变键长、键角倾向， 造成短程有序。
Ⅳ孙光汉单键能理论
键能大，键的破坏、重组也难，成核位垒 高，不易析晶。
键能>335 KJ/mol的氧化物可单独成玻。
Mn+2[Sin+1O3n+4 ]+MO
②负离子团形状不规那么，短程有序
③负离子团的种类、大小随熔体组成及温度变化而
变化。
④离子半径大而电荷小的的氧化物可使硅氧集团断
裂出现，负离子团变小；
⑤硅酸盐熔体中的分相现象是普遍的
3)玻璃结构与熔体结构的关系
①继承性
②结构对应性
Ⅱ熔体结构
熔体冷却时，分子、原子动能减小，聚合形成大阴离
结束
玻璃的结构、性能和成分的关系
玻璃性能
提供离子的电价、大小
玻璃 总的规律：玻璃的成分 玻璃
成分 通过结构结化学构等决规律定性质 结构
热、电、光、机械力、化学介质等
结束
性质的分类：第一类性质和第二类性质
第二一类性性质质：：是是属属于于可与以玻依璃据的玻成璃分的不成是分简和单
的某加些和特关性系的，加并和可法以那用么离进子行迁推移算过，程并中由克玻服璃的 势网垒络的单能独量起来作标用志或的网性络质与。网如络：外电离导子、共电同阻作 粘用度的、性介质电。损如失：、折离射子率扩、散分速子度体和积化、学色稳散定、 性密等度。、玻 弹璃 性从 模熔 数融、态扭经变转模变数区、域 硬冷 度却 、时 热， 膨这 胀 些系性 数质和一 介般 电是 常随 数温 等度 。的 玻变 璃化 从而 熔逐 融渐 态变 经化 过的 转。 变 区域冷却时，这些性质将产生突变。
玻璃的性质
2013-7-31/18:29:37
17
3.2玻璃的力学性质
机械强度、弹性、硬度和脆性。
（一）机械强度
玻璃是一种脆性材料，它的机械强度一般用耐压、抗折、抗张、抗冲击强度 等指标表示。玻璃具有耐压强度高，硬度高，抗折和抗张强度不高，特别是脆性 较大，使得玻璃的应用受到了一定的限制。 为了改善玻璃的机械性质，可采用多种方法，例如：退火、钢化(淬火)，表 面处理与涂层、微晶化，与其它材料制成复合材料等。这些方法都是行之有效的， 有的可能使玻璃抗折强度成倍增加，有的甚至增强十几倍以上。
2013-7-31/18:29:37 20
（1）玻璃的弹性模量与成分的关系
（2）玻璃的弹性模量与热处理的关系
应变的存在使玻璃的弹性模量下降，因此相同组成淬火玻璃的 弹性模量较退火玻璃小，一般要低2-7%。 玻璃纤维的弹性模量要比同组成的退火玻璃为低；这是由于玻璃 纤维是在几十分之一秒的瞬间凝固而成的，例如，块状玻璃的弹性 模量E为803.6×108Pa，而同成分的玻璃纤维E仅为774.2×108Pa， 这可能解释为常温下玻璃纤维的结构在一定程度上保持了高温状态 的结构，但玻璃纤维只要在300-350C热处理若干时间后再冷却至室 温，弹性模量与块状玻璃的就相同。
水侵蚀的产物---金属氢氧化物，受到酸的中和，起着两种相反的效果： 一是使玻璃和水溶液之间的离子交换反应加速进行，从而增加玻璃的失重； 二是降低溶液的pH值，使Si(OH)4的溶解度减小，从而减少玻璃的失重。 当玻璃中R2O含量较高时，前一种效果是主要的； 反之，当玻璃含SiO2较高时，则后一种效果是主要的。 就是说，高碱玻璃的耐酸性<耐水性；而高硅玻璃的耐酸性>耐水性。
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玻璃工艺学第五章
OH- OH- OH- OHOH- OH- OH- OHOH-
OH-
OH-
OH-
2.如果Na2O、CaO等碱性氧化物含量较少，这些薄层形成后就 不再发展；如果碱性氧化物含量较多，被吸附的水膜就变成了氢 氧化物的溶液，并进一步吸收水分，使玻璃表面受到破坏。
水气的侵蚀机理：
实践证明，对于玻璃来讲，水气比溶液对其侵蚀更大。 水溶液对玻璃的侵蚀是由于玻璃中的Na+与溶液中H+的交换， 当表面层中Na+逐渐减少后，使侵蚀变得缓慢，最后趋于停止。 但是，水气是以微粒水滴粘附在玻璃表面的。释放出的碱没 有被移走，而是在不断积累。随着侵蚀的进行，碱浓度越来越 大，使PH值上升，最后类似于碱，从而大大加速对玻璃的侵 蚀。 因此，水气对玻璃的侵蚀，先是以离子交换为主的释碱过程， 后来逐步过渡到以破坏网络结构为主的溶蚀过程。
2.过滤膜。
通常采用火山灰制备的CaO-Al2O3-B2O3-SiO2系统制 备微孔玻璃膜，该体系孔径单一并且孔径大小易于控 制。机械强度高、耐热性好，化学稳定性高。
2.3表面状态的影响
介质对玻璃的侵蚀首先从玻璃表面开始。 通常可以用表面处理的方法改变玻璃的表面状态， 达到提高化学稳定性的目的。方法主要有两大类： 一.从玻璃表面移除对侵蚀介质具有亲和力的成分， 如碱金属氧化物。通常采用酸性气体、水和酸性溶液 等来进行处理，使玻璃表面生成一定厚度的高硅氧膜， 以提高化学稳定性。
2.2热处理的影响
在退火处理的过程中，玻璃当中的碱性氧化物要转 移到表面。
当酸性气体（比如SO2）存在的条件下,部分碱性氧 化物会被酸性气体中和，而形成“白霜”（主要为硫 酸钠），通常称为“硫霜化”。这部分白霜可以阻止 碱性氧化物的继续逸出，并且容易被除掉，因此提高 了玻璃的化学稳定性。
玻璃的化学稳定性测试实验
温等
此处添加标题
玻璃的化学稳定性： 不易与其他物质发生
化学反应
此处添加标题
实验原理：通过测试 玻璃在不同环境下的 化学稳定性，了解其
性能和用途。
玻璃在不同环境下的化学反应
添加 标题
添加 标题
添加 标题
添加 标题
添加 标题
酸碱反应：玻璃在酸性 氧化还原反应：玻璃在 热反应：玻璃在高温环 光化学反应：玻璃在光 机械反应：玻璃在机械
应用于产品研发：为玻璃制品 的研发提供基础数据，推动产 品创新。
04
应用于行业标准制定：为制定 玻璃化学稳定性测试的行业标 准提供参考。
05
实验注意事项
实验安全
穿戴实验服和手套， 避免皮肤直接接触
化学物质
实验过程中，避免 眼睛直接接触化学
物质
实验过程中，避免 吸入化学物质
实验结束后，及时 清理实验台和实验 器具，避免化学物
样品处理：确保样品处理方法一致， 如清洗、干燥等
数据记录：确保数据记录准确无误， 如时间、浓度等
实验报告：确保实验报告格式一致， 如格式、内容等
实验总结
实验的收获
添加 标题
添加 标题
添加 标题
添加 标题
添加 标题
掌握了玻璃化学稳定性 学会了如何正确使用实 提高了实验操作技能和 加深了对玻璃化学稳定 培养了严谨的科学态度
发展。
01
02
03
04
05
06
实验数据的处理和分析
添加标题
数据采集：使用仪器设备采集 实验数据
添加标题
数据分析：使用统计分析方法 对数据进行分析，如方差分析、 回归分析等
添加标题
数据处理：使用软件对数据进 行处理，如去除异常值、平滑
此处添加标题
玻璃的化学稳定性： 不易与其他物质发生
化学反应
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实验原理：通过测试 玻璃在不同环境下的 化学稳定性，了解其
性能和用途。
玻璃在不同环境下的化学反应
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酸碱反应：玻璃在酸性 氧化还原反应：玻璃在 热反应：玻璃在高温环 光化学反应：玻璃在光 机械反应：玻璃在机械
应用于产品研发：为玻璃制品 的研发提供基础数据，推动产 品创新。
04
应用于行业标准制定：为制定 玻璃化学稳定性测试的行业标 准提供参考。
05
实验注意事项
实验安全
穿戴实验服和手套， 避免皮肤直接接触
化学物质
实验过程中，避免 眼睛直接接触化学
物质
实验过程中，避免 吸入化学物质
实验结束后，及时 清理实验台和实验 器具，避免化学物
样品处理：确保样品处理方法一致， 如清洗、干燥等
数据记录：确保数据记录准确无误， 如时间、浓度等
实验报告：确保实验报告格式一致， 如格式、内容等
实验总结
实验的收获
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掌握了玻璃化学稳定性 学会了如何正确使用实 提高了实验操作技能和 加深了对玻璃化学稳定 培养了严谨的科学态度
发展。
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实验数据的处理和分析
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数据采集：使用仪器设备采集 实验数据
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数据分析：使用统计分析方法 对数据进行分析，如方差分析、 回归分析等
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数据处理：使用软件对数据进 行处理，如去除异常值、平滑
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在水中的溶出度（毫克/米2）
（一）组成
300
1. [SiO4]量越多，化稳越好。
2. R2O 使化稳减弱。
200
混合碱效应：
100
含两种碱的稳定性好
在铅玻璃中更明显
04
14 10
3. RO 压制效应使化稳性提高。
４. 在xNa2O-yCaO-zSiO2中
当 z=3(x2/y+y) 时化稳性最好
玻璃工艺学
玻璃的表面组成和结构 熔制时组分挥发使表面与内部组成不同 各种氧化物对表面能作用不同，降低 表面能 的组分在表面富集。 大气等的作用使表面富硅少碱。
新鲜表面 Si–O–Si Si–O– + Si
表面析晶能力强 使表面具有活性
玻璃工艺学
1
第五节 玻璃的化学稳定性
定义：玻璃抵抗水、酸、碱等化学试剂的能力。
高碱玻璃耐水性优于耐酸性
HF直接使Si-O键断裂，生成可溶的盐; 磷酸能将SiO2转化为可溶的水化硅酸盐
玻璃工艺学
6
第五节 玻璃的化学稳定性
（三）碱对玻璃的侵蚀
1.侵蚀过程
①阳离子吸附
②（阳离子）吸附OH-
③生成硅酸离子或硅酸盐。
硅酸盐玻璃一般不耐碱
2.影响因素
(1) 碱中阳离子吸附能力。能力大侵蚀强。 (2) 碱性强弱。 碱性强，OH- 浓度大 (3) 硅酸盐溶解度 易溶的侵蚀强。 (4) R-O键力大，耐碱性好。 （5）侵蚀程度与时间呈直线关系
一、侵蚀机理 侵蚀剂分类
第一类：破坏网络外体，形成保护膜 第二类：不仅破坏网络外体，还破坏网络骨架，不形
成保护膜 第三类：高温气体与SiO2反应，Si沉积于玻璃表面发
黑，如钠光灯
玻璃工艺学
2
第五节 玻璃的化学稳定性
（一）水对玻璃的侵蚀 1.侵蚀过程
(1)离子交换反应 － Si－O－Na + H+OH - －Si－OH + NaOH
实际是水汽、CO2、SO2等作用的总和。 水汽比水的侵蚀性强。
（五）玻璃的发霉
温度25~37 C ，相对湿度70% ， PH=5的条件下，玻璃 只能储存10天左右。
1、防潮 2、杀菌剂 3、减小表面Na+含量：如曝气法、电场法 4、增加表面PH值
玻璃工艺学
9
第五节 玻璃的化学稳定性
二、影响化学稳定性的因素
8 12 K2O% 6 2 Na2O%
10
第五节 玻璃的化学稳定性
５. R2O3
* 硼反常: [BO3]时化稳性差，[BO4]时化稳性好 * Al2O3 : 少量提高化稳，四面体补网
大量减弱化稳，四面体体积较大。
６. ZrO2对耐酸、水、碱性都有提高
Al2O3 、ZnO、CaO亦有作用 BaO不好
玻璃工艺学
4
第五节 玻璃的化学稳定性
（二）酸对玻璃的侵蚀 1. 侵蚀过程 酸（除HF酸、磷酸外）是通过水来侵蚀玻璃的。
稀酸的侵蚀性 > 浓酸
不同在于： （1）酸中H+浓度大于水中H+浓度，离子交换速度大
于在水中 （2）酸与ROH发生中和反应
玻璃工艺学
5
第五节 玻璃的化学稳定性
2、侵蚀特征：
SiO2含量高时，置换反应速度慢，反应以“中和”、“破坏骨 架”为主——反应更慢 R2O含量高时，置换反应速度快，反应以“置换”、“水化”为 主——反应更快 即：高硅玻璃耐酸性优于耐水性
玻璃工艺学
12
第五节 玻璃的化学稳定性
四、化学稳定性的测定 （一）粉末法 （二）表面法
玻璃工艺学
13
（二）表面状态
通过表面处理可提高化稳性。（霜化、涂膜）
玻璃工艺学
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第五节 玻璃的化学稳定性
（三）热处理
一般退火玻璃化稳性较好（结构紧密） •硼硅酸盐退火时会分相，可能降低化稳性。与分相形貌有关。
（五）温度和压力
高温高压 化稳降低。 <100C，T10C侵蚀速度提高50~150%
（六）侵蚀介质
种类、浓度、阳离子吸附力等。
Ba+2＞Sr+2＞Na+≈Li+＞Ca+2
玻璃工艺学
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第五节 玻璃的化学稳定性
3.玻璃的脱片现象
原因： ①表面 可溶性成分溶出后，不溶的高硅
氧成膜脱落。 ②溶液中（或溶出的）多价离子在表面形成含
水硅酸盐薄膜后脱落。 成分：水合硅酸钙镁
药用玻璃不加MgO
玻璃工艺学
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第五节 玻璃的化学稳定性
（四）大气对玻璃的侵蚀
(2)水分子可直接进入玻璃破坏网络
Si-O#43;半径比Na+小，玻璃结构疏松化
玻璃工艺学
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第五节 玻璃的化学稳定性
2.影响因素
R+使化稳变差 。 R2+可提高化稳性，因有压制效应。 高价氧化物可提高耐水性:
ZrO2>Al2O3>SnO2>MgO>CaO>BaO>R2O