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1、 第一节第一节 熔体的结构熔体的结构聚合物理论聚合物理论主要内容：主要内容：1.聚合物的形成聚合物的形成 2.影响聚合物聚合程度的因素影响聚合物聚合程度的因素 要求：要求：1.掌握硅酸盐熔体的结构掌握硅酸盐熔体的结构 2.理解熔体结构的聚合物理论理解熔体结构的聚合物理论第1页/共42页图图3 32 2 气体、熔体、玻璃体、白硅石的气体、熔体、玻璃体、白硅石的X X射线衍射强度射线衍射强度 气体气体熔体熔体晶体晶体玻璃玻璃强度强度 Isin第2页/共42页一、聚合物的形成聚合物：聚合物：聚合物：聚合物：由两个、三个或由两个、三个或由两个、三个或由两个、三个或n n个个个个SiOSiO4 4 4-
2、4-四面体构成的络四面体构成的络四面体构成的络四面体构成的络 阴离子团阴离子团阴离子团阴离子团 SiSi2 2OO7 7 6-6-，SiSi3 3OO1010 8-8-，SiSin nOO3n+3n+2(n+1)-2(n+1)-低聚物：低聚物：低聚物：低聚物：聚合物中含有聚合物中含有聚合物中含有聚合物中含有SiOSiO4 4 4-4-四面体较少的四面体较少的四面体较少的四面体较少的高聚物：高聚物：高聚物：高聚物：聚合物中含有聚合物中含有聚合物中含有聚合物中含有SiOSiO4 4 4-4-四面体较多的四面体较多的四面体较多的四面体较多的1 1、熔融石英的分化、熔融石英的分化、熔融石英的分化、熔融
3、石英的分化2 2、缩聚并伴随着变形、缩聚并伴随着变形、缩聚并伴随着变形、缩聚并伴随着变形SiOSiO4 4NaNa4 4+Si+Si2 2OO7 7NaNa6 6=(Si=(Si3 3OO1010)Na)Na8 8+Na+Na2 2OO2Si2Si3 3OO1010NaNa8 8=Si=Si6 6OO1818NaNa1212+2Na+2Na2 2OO3 3、缩聚、缩聚、缩聚、缩聚分化（解聚）达平衡分化（解聚）达平衡分化（解聚）达平衡分化（解聚）达平衡 多种聚合物同时并存而不是一种独立存在，这就多种聚合物同时并存而不是一种独立存在，这就多种聚合物同时并存而不是一种独立存在，这就多种聚合物同时并存
4、而不是一种独立存在，这就是熔体结构远程无序的实质。是熔体结构远程无序的实质。是熔体结构远程无序的实质。是熔体结构远程无序的实质。如图3-4第3页/共42页返回第4页/共42页二、影响聚合物程度的因素二、影响聚合物程度的因素1、温度：温度升高，低聚物浓度增加；、温度：温度升高，低聚物浓度增加；反之，低聚物浓度降低。反之，低聚物浓度降低。2、组成：、组成：R=O/Si比比 R R越大，越大，越大，越大，O/SiO/Si比越高，碱含量越高，低聚物越多比越高，碱含量越高，低聚物越多比越高，碱含量越高，低聚物越多比越高，碱含量越高，低聚物越多（越小越小越小越小）。）。）。）。R R越小，越小，越小，越小
5、，O/SiO/Si比越低，碱含量越低，高聚物越多比越低，碱含量越低，高聚物越多比越低，碱含量越低，高聚物越多比越低，碱含量越低，高聚物越多（越大越大越大越大）。）。）。）。如图3-5如图3-6第5页/共42页 结论：结论：聚合物的形成可分为三个阶段聚合物的形成可分为三个阶段:初期：初期：初期：初期：主要是石英颗粒分化；主要是石英颗粒分化；主要是石英颗粒分化；主要是石英颗粒分化；中期：中期：中期：中期：缩聚并伴随变形；缩聚并伴随变形；缩聚并伴随变形；缩聚并伴随变形；后期：后期：后期：后期：在一定时间和一定温度下，聚合在一定时间和一定温度下，聚合在一定时间和一定温度下，聚合在一定时间和一定温度下，
6、聚合解聚达到解聚达到解聚达到解聚达到平衡。平衡。平衡。平衡。产物中有低聚物、高聚物、产物中有低聚物、高聚物、产物中有低聚物、高聚物、产物中有低聚物、高聚物、“三维碎片三维碎片三维碎片三维碎片”及吸及吸及吸及吸附物、游离碱。最后得到的熔体是附物、游离碱。最后得到的熔体是附物、游离碱。最后得到的熔体是附物、游离碱。最后得到的熔体是不同聚合程度的不同聚合程度的不同聚合程度的不同聚合程度的各种聚合体的混合物。各种聚合体的混合物。各种聚合体的混合物。各种聚合体的混合物。聚合体的种类、大小和数量聚合体的种类、大小和数量聚合体的种类、大小和数量聚合体的种类、大小和数量随熔体的组成和温度而变化。随熔体的组成和
7、温度而变化。随熔体的组成和温度而变化。随熔体的组成和温度而变化。第6页/共42页返回第7页/共42页第二节第二节 熔体的性质熔体的性质一、粘度一、粘度 粘度的含义、影响粘度的因素粘度的含义、影响粘度的因素二、表面张力二、表面张力 表面张力的含义、影响表面张力的因表面张力的含义、影响表面张力的因素素第8页/共42页一、粘度一、粘度1 1、定定定定义义义义：是是是是流流流流体体体体抵抵抵抵抗抗抗抗流流流流动动动动的的的的量量量量度度度度.当当当当液液液液体体体体流流流流动动动动时时时时一一一一层层层层液液液液体体体体受受受受到到到到另另另另一一一一层层层层液液液液体体体体的的的的牵牵牵牵制制制制,
8、其其其其内内内内摩摩摩摩擦擦擦擦力力力力的的的的大大大大小小小小与与与与两两两两层层层层液液液液体体体体间间间间的的的的接接接接触触触触面面面面积积积积及及及及其其其其垂垂垂垂直直直直流流流流动动动动方方方方向向向向的的的的速速速速度梯度成正比度梯度成正比度梯度成正比度梯度成正比.f=sdv/dx f=sdv/dx f f 两层液体间的内摩擦力两层液体间的内摩擦力两层液体间的内摩擦力两层液体间的内摩擦力 s s 两层液体间的接触面积两层液体间的接触面积两层液体间的接触面积两层液体间的接触面积 比例系数比例系数比例系数比例系数,称为粘滞系数称为粘滞系数称为粘滞系数称为粘滞系数,简称粘度简称粘度简
9、称粘度简称粘度.粘粘粘粘度度度度的的的的物物物物理理理理意意意意义义义义:单单单单位位位位接接接接触触触触面面面面积积积积单单单单位位位位速速速速度度度度梯梯梯梯度度度度下下下下两两两两层层层层液体间的液体间的液体间的液体间的内摩擦力。内摩擦力。内摩擦力。内摩擦力。单位：帕秒（单位：帕秒（单位：帕秒（单位：帕秒（PaPa S S）=1/=1/熔体的流动度熔体的流动度熔体的流动度熔体的流动度第9页/共42页2 2、影响粘度的主要因素、影响粘度的主要因素温度：温度：粘度随温度升高而剧烈地下降粘度随温度升高而剧烈地下降绝对速度理论绝对速度理论 自由体积理论自由体积理论 过剩熵理论过剩熵理论 第10页
10、/共42页组成：组成：组成：组成：粘度随碱性氧化物含量增加而剧烈降低。粘度随碱性氧化物含量增加而剧烈降低。粘度随碱性氧化物含量增加而剧烈降低。粘度随碱性氧化物含量增加而剧烈降低。原原原原因因因因：粘粘粘粘度度度度的的的的大大大大小小小小是是是是由由由由熔熔熔熔体体体体中中中中硅硅硅硅氧氧氧氧四四四四面面面面体体体体网网网网络络络络连连连连接接接接程程程程度度度度决决决决定定定定的的的的。即即即即粘粘粘粘度度度度随随随随O/SiO/Si比比比比值值值值的的的的上上上上升升升升而而而而下降。下降。下降。下降。表表3-3 3-3 在在14001400时时NaNa2 2O-SiOO-SiO系统玻璃粘度
11、表系统玻璃粘度表第11页/共42页、R+对对粘粘度度的的影影响响：与与熔熔体体中中的的O/Si比比有有关。关。O/SiO/Si比比比比较较较较低低低低时时时时，加加加加入入入入正正正正离离离离子子子子半半半半径径径径越越越越小小小小，降降降降低低低低粘粘粘粘度度度度的的的的作作作作用用用用越越越越大大大大，粘粘粘粘度度度度按按按按LiLi2 2OO、NaNa2 2OO、K K2 2OO次序增加。次序增加。次序增加。次序增加。O/SiO/Si比较高时，比较高时，比较高时，比较高时，SiOSiO4 4 连接方式已接近岛状，连接方式已接近岛状，连接方式已接近岛状，连接方式已接近岛状，四面体在很大程度
12、上依靠四面体在很大程度上依靠四面体在很大程度上依靠四面体在很大程度上依靠RORO相连，此时键相连，此时键相连，此时键相连，此时键力最大的力最大的力最大的力最大的LiLi+具有最高的粘度，粘度按具有最高的粘度，粘度按具有最高的粘度，粘度按具有最高的粘度，粘度按LiLi2 2OO、NaNa2 2OO、K K2 2OO顺序递减。顺序递减。顺序递减。顺序递减。如图如图如图如图3-173-17第12页/共42页图图3 317 17 2 2O OSiOSiO2 2熔体在熔体在14001400R R对粘度的影响对粘度的影响 0.1110100100010000010203040KKLiLiNaNa（P）R2
13、O(mol%)返回第13页/共42页、R2+对对粘粘度度的的影影响响：降降低低粘粘度度程程度度与与R2+有关。有关。除除R2+对对O/Si比比例例影影响响与与一一价价离离子子相相同同外外，离离子子间间的的相相互互极极化化对对也也有有显显著著的的影影响响，一般一般R2+对粘度降低的次序：对粘度降低的次序：Pb2+Ba2+Cd2+Zn2+Ca2+Mg2+第14页/共42页、某某些些氧氧化化物物对对硅硅酸酸盐盐熔熔体体粘粘度度的的影影响响关关系系比较复杂。比较复杂。如如如如:Al:Al2 2OO3 3、ZrOZrO2 2使粘度增加；使粘度增加；使粘度增加；使粘度增加；对对对对于于于于B B2 2OO
14、3 3而而而而言言言言，开开开开始始始始B B3+3+代代代代替替替替SiSi4+4+形形形形成成成成BOBO4 4，使使使使 上上上上升升升升；随随随随着着着着B B含含含含量量量量增增增增加加加加，B B B B3+3+3+3+处处处处于于于于BOBO3 3 三三三三角体中，使结构疏松，角体中，使结构疏松，角体中，使结构疏松，角体中，使结构疏松，下降下降下降下降硼反常现象。硼反常现象。硼反常现象。硼反常现象。第15页/共42页二、表面张力二、表面张力表面能表面能1 1 1 1、定义、定义、定义、定义表表表表面面面面张张张张力力力力：在在在在液液液液体体体体表表表表面面面面切切切切线线线线方
15、方方方向向向向上上上上作作作作用用用用着着着着一一一一种种种种使使使使表面缩小的力，这种力叫表面张力。表面缩小的力，这种力叫表面张力。表面缩小的力，这种力叫表面张力。表面缩小的力，这种力叫表面张力。物物物物理理理理意意意意义义义义：作作作作用用用用于于于于表表表表面面面面单单单单位位位位线线线线段段段段长长长长度度度度上上上上与与与与表表表表面面面面相相相相切的力。切的力。切的力。切的力。单位：单位：单位：单位：N/mN/m表表表表面面面面能能能能：在在在在恒恒恒恒温温温温、恒恒恒恒压压压压下下下下，增增增增加加加加一一一一个个个个单单单单位位位位表表表表面面面面积积积积所做的功。所做的功。所
16、做的功。所做的功。单位：单位：单位：单位：J/mJ/m2 2。第16页/共42页2、影响表面张力的因素、影响表面张力的因素（1 1）硅酸盐熔体的表面张力与组成有关）硅酸盐熔体的表面张力与组成有关）硅酸盐熔体的表面张力与组成有关）硅酸盐熔体的表面张力与组成有关 AlAl2 2OO3 3、CaOCaO、MgOMgO、SiOSiO2 2没没没没有有有有活活活活性性性性,能能能能提提提提高高高高表表表表面面面面张张张张力力力力,称称称称为表面惰性物质为表面惰性物质为表面惰性物质为表面惰性物质.V V2 2OO5 5、MoOMoO3 3、WOWO3 3等等等等引引引引入入入入少少少少量量量量,剧剧剧剧烈
17、烈烈烈降降降降低低低低熔熔熔熔体体体体表表表表面面面面张张张张力力力力,称为表面活性物质称为表面活性物质称为表面活性物质称为表面活性物质.K K2 2OO、PbOPbO、B B2 2OO3 3、SbSb2 2OO3 3、CrCr2 2OO3 3等等等等引引引引入入入入量量量量较较较较大大大大时时时时能能能能显显显显著降低熔体表面张力。著降低熔体表面张力。著降低熔体表面张力。著降低熔体表面张力。（2 2）熔体内质点间的键型对表面张力的影响很大）熔体内质点间的键型对表面张力的影响很大）熔体内质点间的键型对表面张力的影响很大）熔体内质点间的键型对表面张力的影响很大 规律：金属键规律：金属键规律：金属
18、键规律：金属键 共价键共价键共价键共价键 离子键离子键离子键离子键 分子键分子键分子键分子键 共价键共价键共价键共价键 硅酸盐熔体表面张力硅酸盐熔体表面张力硅酸盐熔体表面张力硅酸盐熔体表面张力 离子键离子键离子键离子键（3 3）温温温温度度度度：温温温温度度度度上上上上升升升升，表表表表面面面面张张张张力力力力降降降降低低低低.一一一一般般般般当当当当温温温温度度度度提提提提高高高高1001001001000 0 0 0C C C C时，表面张力减少时，表面张力减少时，表面张力减少时，表面张力减少1%1%1%1%。第17页/共42页 第三节第三节 玻璃的通性玻璃的通性一、各向同性一、各向同性二
19、、介稳性二、介稳性 如图如图3-19三、熔融态向玻璃态转化的可逆与渐变性三、熔融态向玻璃态转化的可逆与渐变性四、熔融态向玻璃态转化时物理、化学性四、熔融态向玻璃态转化时物理、化学性质随温度变化的连续性质随温度变化的连续性 如图如图3-20第18页/共42页图图3 319 19 物质体积与内能随温度变化示意图物质体积与内能随温度变化示意图过冷液体玻璃快冷慢冷晶体ABCDKFETg1Tg2TMTV、Q返回M第19页/共42页图图3 320 20 玻璃性质随温度的变化玻璃性质随温度的变化 abcdabcdd”c”b”a”TgTf温度温度性性质质返回第20页/共42页 第四节第四节 玻璃的形成玻璃的形
20、成 1 1玻璃态物质的形成方法简介玻璃态物质的形成方法简介 2 2玻璃形成的热力学观点玻璃形成的热力学观点 3 3形成玻璃的动力学手段形成玻璃的动力学手段 4 4玻璃形成的结晶化学条件玻璃形成的结晶化学条件 （1 1）键强）键强 （2 2）键型）键型 第21页/共42页一、玻璃态物质的形成方法简介一、玻璃态物质的形成方法简介第22页/共42页二、玻璃形成的热力学观点玻璃形成的热力学观点熔融体是物质在熔融温度以上存在的一种高能量熔融体是物质在熔融温度以上存在的一种高能量状态。随着温度降低，熔体释放能量大小不同，状态。随着温度降低，熔体释放能量大小不同，可以有可以有三种冷却途径：三种冷却途径：（1
21、）结晶化，）结晶化，即有序度不断增加，直到释放全部即有序度不断增加，直到释放全部多余能量而使整个熔体晶化为止。多余能量而使整个熔体晶化为止。（2）玻璃化，）玻璃化，即过冷熔体在转变温度即过冷熔体在转变温度Tg硬化为固硬化为固态玻璃的过程。态玻璃的过程。（3）分相，）分相，即质点迁移使熔体内某些组成偏聚，即质点迁移使熔体内某些组成偏聚，从而形成互不混溶的组成从而形成互不混溶的组成不同的两个玻璃相不同的两个玻璃相。第23页/共42页玻璃形成的热力学观点：玻璃形成的热力学观点：同组成的晶体与玻璃体的内能同组成的晶体与玻璃体的内能相差越多，熔体越容易析晶，不相差越多，熔体越容易析晶，不易形成玻璃。易形
22、成玻璃。第24页/共42页三、玻璃形成的动力学条件三、玻璃形成的动力学条件熔体的结晶过程：熔体的结晶过程：熔体的结晶过程：熔体的结晶过程：（1 1）晶核生成）晶核生成）晶核生成）晶核生成 I Iv v 晶核生成速率晶核生成速率晶核生成速率晶核生成速率 （2 2）晶体生长）晶体生长）晶体生长）晶体生长 uu晶体生长速率晶体生长速率晶体生长速率晶体生长速率 (I(Iv v与与与与u u均与过冷度（均与过冷度（均与过冷度（均与过冷度（T=Tm-T )T=Tm-T )有关有关有关有关)若若若若I Iv v与与与与u u的的的的极极极极大大大大值值值值所所所所处处处处的的的的温温温温度度度度范范范范围围
23、围围很很很很靠靠靠靠近近近近，熔熔熔熔体体体体易易易易析析析析晶晶晶晶而而而而不不不不易易易易形形形形成成成成玻玻玻玻璃璃璃璃；反反反反之之之之，不不不不易易易易析析析析晶晶晶晶而而而而易易易易形形形形成成成成玻璃。玻璃。玻璃。玻璃。1 1、临界冷却速率、临界冷却速率、临界冷却速率、临界冷却速率 给给给给熔熔熔熔体体体体以以以以足足足足够够够够快快快快的的的的冷冷冷冷却却却却速速速速率率率率，使使使使晶晶晶晶体体体体的的的的体体体体积积积积分分分分数数数数1010-6-6，此时的冷却速率为玻璃形成的临界冷却速率，此时的冷却速率为玻璃形成的临界冷却速率，此时的冷却速率为玻璃形成的临界冷却速率，此
24、时的冷却速率为玻璃形成的临界冷却速率，V Vc c=dT/dt.=dT/dt.如图3-22第25页/共42页2、临临界界冷冷却却速速率率的的求求法法绘绘制制3T图图（时时间间-温度温度-转变率）转变率）步骤：步骤：（1 1）给给给给定定定定一一一一特特特特定定定定的的的的晶晶晶晶体体体体分分分分数数数数1010-6-6，在在在在一一一一系系系系列列列列温温温温度度度度下下下下计计计计算算算算成成成成核核核核速速速速率率率率I Iv v (817(817）、生生生生长长长长速速速速率率率率u u（882121）。）。）。）。（2 2）将将将将计计计计算算算算所所所所得得得得的的的的I Iv v和
25、和和和u u对对对对应应应应值值值值代代代代入入入入公公公公式式式式(3-23)(3-23)，求出对应的时间。求出对应的时间。求出对应的时间。求出对应的时间。（3 3）以以以以过过过过冷冷冷冷度度度度TT为为为为纵纵纵纵坐坐坐坐标标标标，冷冷冷冷却却却却时时时时间间间间t t为为为为横横横横坐坐坐坐标标标标，作出作出作出作出3T3T图。图。图。图。（4 4）求临界冷却速率）求临界冷却速率）求临界冷却速率）求临界冷却速率V Vc c=dT/dt=T=dT/dt=Tn n/t/tn n TTn n三三三三T T曲线头部突出点对应的过冷度曲线头部突出点对应的过冷度曲线头部突出点对应的过冷度曲线头部突
26、出点对应的过冷度 t tn n三三三三T T曲线头部突出点对应的时间曲线头部突出点对应的时间曲线头部突出点对应的时间曲线头部突出点对应的时间 dT/dtdT/dt越大，则形成玻璃困难，而析晶容易。越大，则形成玻璃困难，而析晶容易。越大，则形成玻璃困难，而析晶容易。越大，则形成玻璃困难，而析晶容易。第26页/共42页 如图如图3-23为为n个不同物质的个不同物质的3T图。图。由于质点的迁移速率随温度的降低而降低，由于质点的迁移速率随温度的降低而降低，因此，在温度降低时，析晶所需时间增加。因此，在温度降低时，析晶所需时间增加。而当温度较高时，质点的可动性增大，积聚而当温度较高时，质点的可动性增大，
27、积聚成核困难，成核速率较低，亦不易析晶，造成核困难，成核速率较低，亦不易析晶，造成析晶所需时间亦增加，因而在成析晶所需时间亦增加，因而在3T图上出现图上出现弯曲和头部突出点。弯曲和头部突出点。3T曲线头部的突出点对曲线头部的突出点对应于析出晶体体积分数为应于析出晶体体积分数为10-6时的最短时间。时的最短时间。第27页/共42页图3-22 成核、生长速率与过冷度的关系uuTIvIvuuTIvIv返回第28页/共42页图图3-23 3-23 析晶体积分数为析晶体积分数为1010-6-6时具有不同熔点物质时具有不同熔点物质的的T-T-TT-T-T曲线曲线A-Tm=356.6K B-Tm=316.6
28、K C-Tm=276.6KABC1041021021041061081010112010080604020时间（时间（s）过冷度（过冷度（K）返回第29页/共42页四、玻璃形成的结晶化学条件四、玻璃形成的结晶化学条件 1 1、键强、键强、键强、键强(氧化物的键强是决定它能否形成玻璃的重要标志氧化物的键强是决定它能否形成玻璃的重要标志氧化物的键强是决定它能否形成玻璃的重要标志氧化物的键强是决定它能否形成玻璃的重要标志)单键能：各化合物的分解能除以该化合物的配位数。单键能：各化合物的分解能除以该化合物的配位数。单键能：各化合物的分解能除以该化合物的配位数。单键能：各化合物的分解能除以该化合物的配位
29、数。据单键能的大小，可将氧化物分为三类。据单键能的大小，可将氧化物分为三类。据单键能的大小，可将氧化物分为三类。据单键能的大小，可将氧化物分为三类。（1 1）玻玻玻玻璃璃璃璃网网网网络络络络形形形形成成成成体体体体（正正正正离离离离子子子子为为为为网网网网络络络络形形形形成成成成离离离离子子子子），单单单单键强度键强度键强度键强度335KJmol335KJmol-1 -1 ，单独形成玻璃单独形成玻璃单独形成玻璃单独形成玻璃SiOSiO2 2 、B B2 2OO3 3。（2 2）玻玻玻玻璃璃璃璃网网网网络络络络变变变变形形形形体体体体（正正正正离离离离子子子子为为为为网网网网络络络络变变变变形形
30、形形离离离离子子子子），单单单单键键键键强强强强度度度度250 250 KJmolKJmol-1-1，不不不不能能能能形形形形成成成成玻玻玻玻璃璃璃璃但但但但能能能能改改改改变变变变网网网网络络络络结结结结构。构。构。构。（3 3）中中中中间间间间体体体体（中中中中间间间间离离离离子子子子）单单单单键键键键强强强强度度度度250335 250335 KJmolKJmol-1-1，其作用介于玻璃形成体和网络变形体之间。，其作用介于玻璃形成体和网络变形体之间。，其作用介于玻璃形成体和网络变形体之间。，其作用介于玻璃形成体和网络变形体之间。表表表表3-73-7 2 2、键型、键型、键型、键型 离子键
31、、共价键、金属键化合物易析晶而不易形成玻璃；离子键、共价键、金属键化合物易析晶而不易形成玻璃；离子键、共价键、金属键化合物易析晶而不易形成玻璃；离子键、共价键、金属键化合物易析晶而不易形成玻璃；具有具有具有具有极性共价键或金属键共价键极性共价键或金属键共价键极性共价键或金属键共价键极性共价键或金属键共价键的物质易形成玻璃。的物质易形成玻璃。的物质易形成玻璃。的物质易形成玻璃。第30页/共42页表表3 37 7 一些氧化物的单键强度与形成玻璃的关系一些氧化物的单键强度与形成玻璃的关系返回第31页/共42页第五节 玻璃的结构一、晶子学说一、晶子学说二、无规则网络学说二、无规则网络学说三、玻璃结构参
32、数三、玻璃结构参数 玻玻璃璃结结构构是是指指玻玻璃璃中中质质点点在在空空间间的的几几何何配置、有序程度及它们彼此间的结合状态。配置、有序程度及它们彼此间的结合状态。第32页/共42页一、晶子学说一、晶子学说要点：要点：硅酸盐玻璃是由无数硅酸盐玻璃是由无数“晶子晶子”组成，组成，“晶子晶子”的化学组成取决于玻璃的化学组成。所的化学组成取决于玻璃的化学组成。所谓谓“晶子晶子”不同于一般微晶，而是带有晶格变不同于一般微晶，而是带有晶格变形的有序区域。形的有序区域。“晶子晶子”分散在无定型介质中，分散在无定型介质中，并从并从“晶子晶子”部分到无定型部分的过渡是逐步部分到无定型部分的过渡是逐步完成的，两
33、者之间无明显界线。完成的，两者之间无明显界线。晶子学说揭示玻璃结构的一个晶子学说揭示玻璃结构的一个特征：特征：微不均匀性微不均匀性与近程序性。与近程序性。第33页/共42页二、无规则网络学说二、无规则网络学说要点：要点：P98 无无网网络络学学说说强强调调玻玻璃璃中中离离子子与与多多面面体体相相间排列的均匀性、连续性和无序性。间排列的均匀性、连续性和无序性。两两学学说说的的不不同同点点：晶晶子子学学说说强强调调玻玻璃璃结结构构的的微微不不均均匀匀性性和和近近程程有有序序性性，无无规规则则网网络络学学说说强调玻璃结构的均匀性、连续性和无序性。强调玻璃结构的均匀性、连续性和无序性。两两学学说说的的
34、共共同同点点：玻玻璃璃是是具具有有近近程程有有序序而而远远程无序结构特点的无定形物质。程无序结构特点的无定形物质。第34页/共42页三、玻璃结构参数三、玻璃结构参数 X氧多面体的平均非桥氧数氧多面体的平均非桥氧数 Y氧多面体的平均桥氧数氧多面体的平均桥氧数 Z包包围围一一种种网网络络形形成成离离子子的的氧氧离离子子的的数数目目（即即每每个个氧氧多多面面体体中中的的氧氧离离子子的的平均数）（即网络形成离子的配位数）平均数）（即网络形成离子的配位数）R玻玻璃璃中中全全部部氧氧离离子子与与网网络络形形成成离离子总数之比子总数之比第35页/共42页四个参数之间的关系：四个参数之间的关系：X+Y=Z X
35、+Y=Z 或或或或 X=2RX=2RZ Z X+1/2Y=R Y=2Z X+1/2Y=R Y=2Z2R2R 1 1、举例、举例、举例、举例 2 2、结构参数的意义、结构参数的意义、结构参数的意义、结构参数的意义 Y Y越越越越大大大大，网网网网络络络络连连连连接接接接越越越越紧紧紧紧密密密密，玻玻玻玻璃璃璃璃强强强强度度度度越越越越高高高高；反反反反之之之之，Y Y越越越越小小小小，网网网网络络络络连连连连接接接接越越越越疏疏疏疏松松松松，网网网网络络络络空空空空隙隙隙隙越越越越大大大大，网网网网络络络络中中中中变变变变性性性性离离离离子子子子越越越越易易易易移移移移动动动动，玻玻玻玻璃璃璃璃
36、强强强强度度度度越越越越小小小小，随之热膨胀系数增加，粘度减小，电导增加。随之热膨胀系数增加，粘度减小，电导增加。随之热膨胀系数增加，粘度减小，电导增加。随之热膨胀系数增加，粘度减小，电导增加。第36页/共42页注：注：注：注：1.1.并不是所有玻璃都能简单地计算四个结构并不是所有玻璃都能简单地计算四个结构并不是所有玻璃都能简单地计算四个结构并不是所有玻璃都能简单地计算四个结构参数，因为有些玻璃中的离子不属典型的网参数，因为有些玻璃中的离子不属典型的网参数，因为有些玻璃中的离子不属典型的网参数，因为有些玻璃中的离子不属典型的网络形成离子或网络变形离子络形成离子或网络变形离子络形成离子或网络变形
37、离子络形成离子或网络变形离子(Al(Al3+3+、PbPb2+)2+)，这，这，这，这时不能准确地确定时不能准确地确定时不能准确地确定时不能准确地确定R R值。值。值。值。2.2.硅酸盐玻璃中硅酸盐玻璃中硅酸盐玻璃中硅酸盐玻璃中,若组成中若组成中若组成中若组成中 (R(R2 2O+RO)/AlO+RO)/Al2 2OO3 31,1,则则则则AlAl3+3+作为网络形成离子作为网络形成离子作为网络形成离子作为网络形成离子计算；若组成中计算；若组成中计算；若组成中计算；若组成中(R(R2 2O+RO)/AlO+RO)/Al2 2OO3 31 1，AlAl3+3+作作作作为网络变形离子。为网络变形离
38、子。为网络变形离子。为网络变形离子。第37页/共42页作业作业:3-5 3-6第38页/共42页第六节 常见玻璃类型第39页/共42页一、硅酸盐玻璃一、硅酸盐玻璃1 1、石英玻璃、石英玻璃、石英玻璃、石英玻璃 结结结结构构构构：SiOSiO4 4 四四四四面面面面体体体体以以以以顶顶顶顶角角角角相相相相连连连连而而而而组组组组成成成成的的的的三三三三维维维维架架架架状状状状网网网网络结构，无规则重复排列。络结构，无规则重复排列。络结构，无规则重复排列。络结构，无规则重复排列。主主主主要要要要氧氧氧氧化化化化物物物物：SiOSiO2 2，它它它它在在在在玻玻玻玻璃璃璃璃中中中中的的的的结结结结构
39、构构构、状状状状态态态态对对对对玻玻玻玻璃璃璃璃性质起着决定性影响。性质起着决定性影响。性质起着决定性影响。性质起着决定性影响。2 2、二元玻璃、二元玻璃、二元玻璃、二元玻璃 NaNa2 2O-SiOO-SiO2 23 3、三元玻璃、三元玻璃、三元玻璃、三元玻璃 NaNa2 2OO、CaOCaO、SiOSiO2 2、网络形成离子网络形成离子网络形成离子网络形成离子 SiSi4+4+SiOSiO4 4 65%65%75%SiO75%SiO2 2网络变形离子网络变形离子网络变形离子网络变形离子 CaCa2+2+6%6%9%9%9%9%CaOCaONaNa2 2OO助熔剂助熔剂助熔剂助熔剂第40页/
40、共42页二、硼酸盐玻璃二、硼酸盐玻璃1 1、B B2 2OO3 3玻璃玻璃玻璃玻璃 主要氧化物主要氧化物主要氧化物主要氧化物B B2 2OO3 3，以，以，以，以BOBO3 3 三角体作为基本结构单元三角体作为基本结构单元三角体作为基本结构单元三角体作为基本结构单元 Z=3 R=3/2 X=0 Y=2ZZ=3 R=3/2 X=0 Y=2Z2R=32R=3 结结结结构构构构是是是是BOBO3 3 三三三三角角角角体体体体无无无无序序序序连连连连接接接接组组组组成成成成两两两两维维维维空空空空间间间间发发发发展展展展的的的的网网网网络。络。络。络。2 2、NaNa2 2OOB B2 2OO3 3玻
41、璃玻璃玻璃玻璃 加加加加N N2 2OO于于于于B B2 2OO3 3中中中中一一一一起起起起熔熔熔熔融融融融，N N2 2OO给给给给出出出出“游游游游离离离离氧氧氧氧”，使使使使BOBO3 3 变变变变为为为为BOBO4 4，使使使使B B2 2OO3 3玻玻玻玻璃璃璃璃由由由由两两两两维维维维空空空空间间间间的的的的层层层层状状状状结结结结构构构构部部部部分分分分转转转转变变变变为为为为三三三三维维维维空空空空间间间间的的的的架架架架状状状状，加加加加强强强强了了了了结结结结构构构构网网网网络络络络，并并并并使玻璃性能良好。使玻璃性能良好。使玻璃性能良好。使玻璃性能良好。第41页/共42页感谢观看！感谢观看！第42页/共42页