包装材料学第七章玻璃的结构与性质课件.ppt
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- 包装材料 第七 玻璃 结构 性质 课件
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1、第七章 玻璃的结构与性质第一节概述 第二节玻璃的结构 第三节玻璃的物理性质 第四节玻璃的化学稳定性 第一节第一节 概述概述一 玻璃发展简史最古的包材及容器4500年前在美索不达米亚制作玻璃饰品。公元前1500年,埃及人用“砂芯”法制造出玻璃容器。公元前1世纪,叙利亚发明玻璃吹制技术。12-15世纪,在威尼斯建立玻璃制造中心。19世纪中叶,欧文斯真空吸料全自动制瓶机研制成功。1925年,出现了行列式制瓶机,用吹-吹法制造小口瓶。1940年,吹-吹法制大瓶。20世纪,计算机控制制瓶生产线。这里指无机玻璃:定义为熔融体冷却为固体时,不结晶的无机产物。苏联时期的定义:由过冷熔体制得的无定形物体,不论其
2、化学成分如何,冷凝范围多大,统称为玻璃。二 玻璃的定义及分类2.组成与分类1.定义:(1)组成:玻璃形成体氧化物,“碱金属和碱土金属”改变体氧化 物,中间体氧化物三部分组成。(2)种类:元素玻璃,氧化物玻璃,卤化玻璃,硫属玻璃。也可分为:平板、瓶罐、器皿、医疗、光学、电真空、乳浊、有色、玻纤等玻璃。其他分法见下表 通性:卫生安全,文雅,易脆,运输费用高发展:面临竞争三.玻璃包装材料的通性及其发展第二节第二节 玻璃的结构玻璃的结构一 晶体与玻璃晶体与玻璃的比容-温度曲线比容温度过冷熔体TmTg熔融态液态玻璃态玻璃结构:短程有序,长程无序。晶体结构是有序的。二.玻璃的结构1.石英晶体与石英玻璃的结
3、构见图7-2。石英组成,它以晶体与玻璃两种结构存在,石英结构有序,石英玻璃为“短程有序,长程无序”。2.NaOCaO系玻璃的结构见图7-3 钠钙玻璃,其结构为石英玻璃网络中引入Na和Ca的氯化物。3.系玻璃的结构2Na O23B O向石英玻璃中引入大量的形成硼硅酸盐玻璃,其结构为两种:的三角形平面 和 四面体结构。3BO3BO2SiO4.普通玻璃的结构属于Na,Ca,Si,Al,Mg的氯化物,结构为四面体加骨架网络。第三节玻璃的物理性质第三节玻璃的物理性质 概念:玻璃的性质,组成,结构之间存在有规律和共性 可将玻璃性质分为两大类:其一,粘度、电导、离子扩散及化学稳定性等。其二,密度,硬度,折射
4、率,弹性模量,热膨胀系数等。主要研究:密度,硬度,机械强度,粘度,热学性质,光学性质是表征玻璃的重要物理量。不同玻璃有不同的密度,石英类为2.21 ,3/g cm特种为8.0 ,瓶类包装玻璃(普通)为2.5 。3/g cm3/g cm一.密度玻璃硬度决定于原子半径,电荷大小及堆积密度。在硅酸盐玻璃中,石英玻璃硬度最大。加入 ,和 可降低硬度NaKPb二.硬度玻璃为脆材,其机械强度用耐压,耐折,抗张,抗冲击强度来表示。其分有理论和实际两种强度。理论强度指玻璃不存在任何缺陷时的强度。三.机械强度理论强度计算公式(格里菲斯公式):2/Eal式中:为玻璃断裂应力(断裂强度);Ea为玻璃弹性摸量;为表面
5、积;l 为裂纹长度。玻璃理论强度大约为10000MPa,实际强度不到理论强度的1/100。影响玻璃强度的因素有:湿度,组成及表面状态。小范围内玻璃强度与组成有线性加和关系,即(抗张或抗压强度)1122.f pf p式中:f为计算因素;p为各组成氧化物的质量百分数。四.玻璃的粘度 重点1.粘度是表征流体内摩擦力或表示阻碍液体流动性质的物理量。由流体力学中两平面移动演示可知。2.玻璃的粘度与玻璃的组成和温度有关,其粘度随温度变化为:expQART式中:A 为与温度无关的常数;Q 为粘流活化能;R 是气体常数,T 是绝对温度。3.玻璃的粘度随温度升高逐渐减小;而晶态物质的粘度在熔点TM附近有一突变,
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