【新手学堂】——玻璃

古浪

　玻璃，英文名称Glass，在中国古代亦称琉璃，日语汉字以硝子代表。是一种较为透明的固体物质，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。普通玻璃化学氧化物的组成为Na2O•CaO•6SiO2，主要成份是二氧化硅。　　玻璃在日常环境中呈化学惰性，亦不会与生物起作用，因此用途非常广泛。玻璃一般不溶于酸(例外：氢氟酸与玻璃反应生成SiF4，从而导致玻璃的腐蚀)，但溶于强碱，例如氢氧化铯。制造工艺是将各种配比好的原料经过融化，迅速冷却，各分子因为没有足够时间形成晶体而形成玻璃。玻璃在常温下是固体，它是一种易碎的东西，摩氏硬度6.5。
　　1.1.2  玻璃的历史
　　玻璃最初由火山喷出的酸性岩凝固而得。公元前3700年前， 古埃及人已经能制造出玻璃装饰品和简单的玻璃器皿。当时只有有色玻璃。公元前1000 年前，中国制造出无色玻璃
　　公元12世纪，出现了用于交换的商品玻璃，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，比利时率先制造出平板玻璃。1906年，美国研制出平板玻璃引上机。1959年英国皮尔金顿玻璃公司向世界宣告平板玻璃的浮法成型工艺研制成功，这是对原来的有槽引上成型工艺的一次革命。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之一。
　　1.2 玻璃的原料构成
　　玻璃原料比较复杂，按其作用可分为主要原料与辅助原料。主要原料构成玻璃的主体并确定玻璃的主要物理化学性质，辅助原料赋予玻璃特殊性质和给生产工艺带来方便。
　　1.2.1  玻璃的主要原料
　　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、纯碱或芒硝。纯碱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，但含量过多使玻璃析晶和降低耐热性。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，以降低玻璃熔化温度。
　　1.2.2  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等。
　　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。

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公元前3700年前， 古埃及人已经能制造出玻璃装饰品和简单的玻璃器皿。当时只有有色玻璃

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1873年，比利时率先制造出平板玻璃。1906年，美国研制出平板玻璃引上机。1959年英国皮尔金顿玻璃公司向世界宣告平板玻璃的浮法成型工艺研制成功，这是对原来的有槽引上成型工艺的一次革命。

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纯碱或芒硝。纯碱和芒硝引入玻璃的主要成分是氧化钠，起了助熔作用，使玻璃易于成型。