1、第七章 稀土玻璃与陶瓷一、玻璃一、玻璃1 1、原料：、原料：纯碱、石灰石和石英纯碱、石灰石和石英 2 2、主要设备：、主要设备：玻璃窑玻璃窑3 3、生产过程：、生产过程：原料粉碎，玻璃窑中强热，成型冷却原料粉碎，玻璃窑中强热，成型冷却4 4、反应原理：、反应原理：复杂的物理、化学变化，主要反应复杂的物理、化学变化，主要反应Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2 高温 CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2 高温玻璃玻璃SiO2 、 、 Na2SiO3、 、CaSiO3 （Na2OCaO6SiO2）6 6、主要性能：、主要性能：玻璃态物质，没有固定的熔玻璃态物质，没有固定的熔点，在一
2、定温度范围内逐渐点，在一定温度范围内逐渐软化，化学性质稳定，但易软化，化学性质稳定，但易被被HFHF酸腐蚀。酸腐蚀。 5 5、主要成分：、主要成分：二、玻璃的基本特性二、玻璃的基本特性1 1、强度、强度玻璃的强度取决于其化学组玻璃的强度取决于其化学组成、杂质含量及分布、制品成、杂质含量及分布、制品的形状、表面状态和性质、的形状、表面状态和性质、加工方法等。玻璃是一种脆加工方法等。玻璃是一种脆性材料，其强度一般用抗压，性材料，其强度一般用抗压，抗张强度等来表示。玻璃的抗张强度等来表示。玻璃的抗张强度较低，由于玻璃的抗张强度较低，由于玻璃的脆性和玻璃表面的瑚裂纹所脆性和玻璃表面的瑚裂纹所引起的。玻
3、璃的抗压强度约引起的。玻璃的抗压强度约为抗张强度的为抗张强度的14151415倍。倍。2 2、硬度、硬度玻璃的硬度较大硬度较大，硬度仅次子金刚石、炭化硅等材料，它比一般金属硬，不能用普通刀和锯进行切割；可根据玻璃的硬度选择磨料、磨具和加工方法，如雕刻、抛光、研磨和切割等。3 3、光学性、光学性 玻璃是一种高度透明的物质，具有一定的光学常数、光谱特性，具有吸收或透过紫外线和红外线、感光、光变色、光储存和显示等重要光学性能通常光线透过愈多，玻璃质越好由干玻璃品种较多，各种玻璃的性能也有很大的差别，如有的铅玻璃具有防辐射的特性一般通过改变玻璃的成分及工艺条件可使玻璃的性能有很大的变化。(玻璃光学纤维
4、：纯度很高的玻璃核心+硅外套，光线可转弯、打圈)4 4、电学性能、电学性能 常温下玻璃是电的不良导体。温度升高时，玻璃的导电性迅速提高，熔融状态时则变为良导体。5 5、热性质、热性质玻璃的导热性很差，一般经受不了温度的急剧变化。制品越厚，承受温度急剧变化的能力越差。6、化学、化学稳稳定性定性玻璃的化学性质较稳定。大多数工业用玻璃都能抵抗除氢氟酸以外酸的腐蚀玻璃耐碱腐蚀性较差。玻璃长期在大气和雨水的侵蚀下，表面光泽会失去，变得晦暗尤其是一些光学玻璃仪器易受周围介质(如潮湿空气)等作用，表面形成白色斑点或雾膜，破坏玻璃的透光性，所以在使用和保存中应加以注意。三、玻璃加工工艺三、玻璃加工工艺（一）玻
5、璃的工艺特性（一）玻璃的工艺特性1、玻璃原料 根据用量和作用的不同，玻璃原料可以分为主要原料和辅助原料两大类。主要原料决定了玻璃制品的物理化学性能。辅助原料是为了使玻璃制品具有某些特殊性能和加速熔制过程所加入的物质玻璃原料玻璃原料主要原料 玻璃的主要原料有：硅砂（石英砂）、长石、纯碱、石灰石、硼玻璃的主要原料有：硅砂（石英砂）、长石、纯碱、石灰石、硼砂、碳酸钡、硫酸钡、含铅化合物及碎玻璃等。砂、碳酸钡、硫酸钡、含铅化合物及碎玻璃等。 硅砂：是玻璃生产中的主要原料，约占硅砂：是玻璃生产中的主要原料，约占70%以上。长石的引人主以上。长石的引人主要是为了提高玻璃的化学稳定性。要是为了提高玻璃的化学
6、稳定性。 纯碱：作用在于降低玻璃熔体的黏度，有助于玻璃的纯碱：作用在于降低玻璃熔体的黏度，有助于玻璃的 熔化。石灰熔化。石灰石提供了氧化钙，能在玻璃中起到稳定剂的作用。石提供了氧化钙，能在玻璃中起到稳定剂的作用。 硼砂：作用是提高玻璃的化学稳定性，降低玻璃的膨胀系数，提硼砂：作用是提高玻璃的化学稳定性，降低玻璃的膨胀系数，提高玻璃的折光率，使之具有良好的光泽。高玻璃的折光率，使之具有良好的光泽。 碳酸钡、硫酸钡：可吸收射线，常用于防辐射玻璃。碳酸钡、硫酸钡：可吸收射线，常用于防辐射玻璃。 含铅化合物：降低玻璃熔体的黏度，降低玻璃的熔制温度，提高含铅化合物：降低玻璃熔体的黏度，降低玻璃的熔制温度
7、，提高玻璃的折光率，使玻璃具有特殊的光泽。玻璃的折光率，使玻璃具有特殊的光泽。 碎玻璃：降低能耗。碎玻璃：降低能耗。玻璃原料辅助原料澄清剂澄清剂：向玻璃配合料或玻璃溶液中加入一种高温时本身能气化：向玻璃配合料或玻璃溶液中加入一种高温时本身能气化或分解放出气体，以促进排除玻璃中气泡的添加物称为澄清剂或分解放出气体，以促进排除玻璃中气泡的添加物称为澄清剂. .着色剂着色剂：使玻璃制品着色的添加剂你为着色剂，通常使用锰钻、：使玻璃制品着色的添加剂你为着色剂，通常使用锰钻、镍、铜、金、硫、硒等金属和非金属化合物，其作用是使玻璃对光镍、铜、金、硫、硒等金属和非金属化合物，其作用是使玻璃对光线产生选择性吸
8、收，从而显出一定的颜色线产生选择性吸收，从而显出一定的颜色. .脱色剂脱色剂；为了提高无色玻璃的透明度，常在玻璃熔制时，向配合；为了提高无色玻璃的透明度，常在玻璃熔制时，向配合料中加入脱色剂，以去除玻璃原料中含有铁铬、钛、钒等化合物料中加入脱色剂，以去除玻璃原料中含有铁铬、钛、钒等化合物和有机物的有害杂质。和有机物的有害杂质。乳浊剂乳浊剂：使玻璃制品对光线产生不透明的乳浊状态的添加物祢为：使玻璃制品对光线产生不透明的乳浊状态的添加物祢为乳浊剂乳浊剂助熔剂助熔剂：能促使玻璃熔制过程加速的添加物称为助熔剂或加速剂。：能促使玻璃熔制过程加速的添加物称为助熔剂或加速剂。2、玻璃的熔制、玻璃的熔制 玻璃
9、的熔制是指将配合料经过高温熔融，形成均匀玻璃的熔制是指将配合料经过高温熔融，形成均匀无气泡并符合成形要求的玻璃液的过程，它是玻璃生产无气泡并符合成形要求的玻璃液的过程，它是玻璃生产中很重要的环节，是获得优质玻璃制品的重要保证。玻中很重要的环节，是获得优质玻璃制品的重要保证。玻璃的熔制是一个非常复杂的工艺过程它包括一系列物璃的熔制是一个非常复杂的工艺过程它包括一系列物理化学反应过程，其结果是使各种原料混合物变成复杂理化学反应过程，其结果是使各种原料混合物变成复杂的熔融物，即玻璃液。的熔融物，即玻璃液。 各种配合料在加热至高温并形成玻璃的过程中所发生各种配合料在加热至高温并形成玻璃的过程中所发生的
10、变化，从工艺角度而论，大致可以分为硅酸盐的形成、的变化，从工艺角度而论，大致可以分为硅酸盐的形成、玻璃的形成、澄清、均化和冷却五个阶段，下表所列是玻璃的形成、澄清、均化和冷却五个阶段，下表所列是对常用的钠对常用的钠钙钙硅玻璃熔制过程以及所产生的反应、硅玻璃熔制过程以及所产生的反应、生成物和工艺条件的说明。生成物和工艺条件的说明。玻璃的加工工艺玻璃制品的工艺过程配料加热熔融成型热处理玻璃制品二次加工玻璃的成型压制成型吹制成型拉制成型压延成型压制成型吹制成型吹制成型吹制成型手工吹制的灯罩 拉制成型拉制成型拉制玻璃纤维纱布压延成型几种成型工艺制品形态的对比玻璃的热处理热处理的原因： 玻璃制品的加工过
11、程中，由于温度剧烈变化和受热不均匀，造成内部热应力，会影响最终制品的机械性能，因此需要进行热处理。退退 火火消除热应力，使内部结构均匀淬淬 火火在制品表面形成压力层，提高机械强度及热稳定性退退 火火创建匀热和结构调整所需的、均匀的温度场，减小各部之间的结构差，随温度均匀而消除暂时应力，防止玻璃制品炸裂。淬淬 火火淬火是通过热处理来制造钢化玻璃的一种方式。玻璃的热处理玻璃的热处理 玻璃制品在生产中，由于要经受激烈和不均匀的玻璃制品在生产中，由于要经受激烈和不均匀的温度变化，导致制品内部产生热应力。结构变化的不温度变化，导致制品内部产生热应力。结构变化的不均匀及热应力的存在会降低制品的强度和热稳定
12、性，均匀及热应力的存在会降低制品的强度和热稳定性，很可能在成型后的冷却、存放和机械加工过程中自行很可能在成型后的冷却、存放和机械加工过程中自行破裂；制品内部结构变化的不均匀性。又可能造成玻破裂；制品内部结构变化的不均匀性。又可能造成玻璃制品光学性质的不均匀。因此玻璃制品成型后，璃制品光学性质的不均匀。因此玻璃制品成型后，一般都要经过热处理。一般都要经过热处理。 玻璃制品的热处理。一般包括退火和淬火两种工玻璃制品的热处理。一般包括退火和淬火两种工艺。艺。 退火就是消除或减小玻璃制品中的热应力的热处退火就是消除或减小玻璃制品中的热应力的热处理过程，对光学玻璃和某些特种玻璃制品，通过退火理过程，对光
13、学玻璃和某些特种玻璃制品，通过退火可使内部结构均匀，以达到要求的光学性能；可使内部结构均匀，以达到要求的光学性能； 淬火就是使玻璃表面形成一个有规律，均匀分布淬火就是使玻璃表面形成一个有规律，均匀分布的压力层以提高玻璃制品的机械强度和热稳定性。的压力层以提高玻璃制品的机械强度和热稳定性。玻璃的二次加工成型加工表面处理+冷加工热加工表面精加工表面涂饰（二）玻璃制品的二次加工（二）玻璃制品的二次加工成型后的玻璃制品，除极少数成型后的玻璃制品，除极少数能直接符合要求外能直接符合要求外( (如瓶罐等如瓶罐等) )，大多数还须作进一步加工，以大多数还须作进一步加工，以得到符合要求的制品。经过二得到符合要
14、求的制品。经过二次加工可以改善玻璃制品的表次加工可以改善玻璃制品的表面性质、外观质量和外观效面性质、外观质量和外观效果果玻璃制品的二次加工可分为冷玻璃制品的二次加工可分为冷加工、热加工和表面处理三大加工、热加工和表面处理三大类。类。(1)(1)玻璃制品的冷加工玻璃制品的冷加工 冷加工是指在常温下通过冷加工是指在常温下通过机械方法来改变玻璃制品的外机械方法来改变玻璃制品的外形和表面状态所进行的工艺过形和表面状态所进行的工艺过程。冷加工的基本方法包括研程。冷加工的基本方法包括研磨、抛光、切割、喷砂，钻孔磨、抛光、切割、喷砂，钻孔和雕刻等。和雕刻等。玻玻璃璃制制品品的的二二次次加加工工、研磨是为了去
15、除玻璃制品的表面缺陷或成形后残存的凸出部分，使制品获得所要求的形状，尺寸和平整度。、抛光是用抛光材料消除玻璃表面在研磨后仍残存的凹凸层和裂纹，以获得光滑平整的表面。、切割是用金刚石或硬质合金刀具划割玻璃表面并使之在划割处断开的加工过程。、磨边是磨除玻璃边缘棱角和粗糙截面的方法。、喷砂则是通过喷枪用压缩空气将磨料喷射到玻璃表面以形成花纹图案或文字的加工方法。、钻孔是利用硬质合金钻头、钻石钻头或超声波等方法对玻璃制品进行打孔。、雕刻又称刻花，是用砂轮在玻璃制品表面刻磨图案的加工方法。(2)(2)玻璃制品的热加工玻璃制品的热加工 有很多形状复杂和要求特殊的玻璃制品，需要通有很多形状复杂和要求特殊的玻
16、璃制品，需要通过热加工进行最后成型。此外，热加工还用来改善制过热加工进行最后成型。此外，热加工还用来改善制品的性能和外观质量。热加工的方法主要有：火焰切品的性能和外观质量。热加工的方法主要有：火焰切割、火抛光钻孔、锋利边缘的烧口等。割、火抛光钻孔、锋利边缘的烧口等。(3)(3)玻璃制品的表面处理玻璃制品的表面处理 表面处理包括玻璃制品光滑面与敞光面的形成表面处理包括玻璃制品光滑面与敞光面的形成( (如如器皿玻璃的化学刻蚀。灯泡的毛蚀、玻璃化学抛光等器皿玻璃的化学刻蚀。灯泡的毛蚀、玻璃化学抛光等) )、表面着色和表面涂层表面着色和表面涂层( (如镜子镀银、表面导电如镜子镀银、表面导电) )等等。
17、等等。玻璃彩饰：利用彩色釉料对玻璃制品进行装饰的过玻璃彩饰：利用彩色釉料对玻璃制品进行装饰的过程。常见的彩饰方法有：描绘、喷花、贴花和印花等。程。常见的彩饰方法有：描绘、喷花、贴花和印花等。彩饰方法可单独采用，也可组合采用。描绘是按图案彩饰方法可单独采用，也可组合采用。描绘是按图案设计要求用笔将釉料涂绘在制品表面设计要求用笔将釉料涂绘在制品表面。喷花是按图案花样制成镂空型版紧喷花是按图案花样制成镂空型版紧贴在制品表面，用喷枪将釉料喷到贴在制品表面，用喷枪将釉料喷到制品上；贴花是先用彩色釉料将图制品上；贴花是先用彩色釉料将图案印刷在特殊纸上制成花纸，然后案印刷在特殊纸上制成花纸，然后将花纸贴到制
18、品表面；印花是采用将花纸贴到制品表面；印花是采用丝网印刷方式用釉料将花纹图案印丝网印刷方式用釉料将花纹图案印在制品表面；在制品表面；所有玻璃制品彩饰后所有玻璃制品彩饰后都需要进行彩烧，才能使釉料牢固都需要进行彩烧，才能使釉料牢固的熔附在玻璃表面，并使色釉平滑、的熔附在玻璃表面，并使色釉平滑、光亮、鲜艳，且经久耐用。光亮、鲜艳，且经久耐用。玻璃蚀刻：利用氢氟酸的腐蚀作玻璃蚀刻：利用氢氟酸的腐蚀作用，使玻璃获得不透明毛面的方法。用，使玻璃获得不透明毛面的方法。先在玻璃表面涂层石蜡、松节油等先在玻璃表面涂层石蜡、松节油等作为保护层并在其上刻绘图案，再作为保护层并在其上刻绘图案，再用氢氟酸溶液腐蚀刻绘
19、所露出的部用氢氟酸溶液腐蚀刻绘所露出的部分。蚀刻程度可通过调节酸液浓度分。蚀刻程度可通过调节酸液浓度和腐蚀时间来控制，蚀刻完毕除去和腐蚀时间来控制，蚀刻完毕除去保护层。多用于玻璃仪器的刻度和保护层。多用于玻璃仪器的刻度和标字，玻璃器皿和平板玻璃的装饰。标字，玻璃器皿和平板玻璃的装饰。四、玻璃的深加工制品四、玻璃的深加工制品（一）、装饰玻璃（一）、装饰玻璃 1.1.压花玻璃压花玻璃 用压延法生产的表面带有花纹图案的无色或彩色平板玻璃。用压延法生产的表面带有花纹图案的无色或彩色平板玻璃。 有普通压花、真空镀膜压花、彩色膜压花等工艺。有普通压花、真空镀膜压花、彩色膜压花等工艺。 压花玻璃具有透光不透
20、视的特点，光线通过时产生漫射，压花玻璃具有透光不透视的特点，光线通过时产生漫射，具有遮断视线的效果，可使室内光线柔和悦目，在灯光照射具有遮断视线的效果，可使室内光线柔和悦目，在灯光照射下晶莹光洁，具有良好的装饰性。下晶莹光洁，具有良好的装饰性。 压花玻璃主要用于室内的间壁、窗门，会客室、浴室、压花玻璃主要用于室内的间壁、窗门，会客室、浴室、卫生间等需要透光又需要遮断视线的场所。卫生间等需要透光又需要遮断视线的场所。 热熔玻璃：热熔玻璃： 把平板玻璃烧熔把平板玻璃烧熔, ,玻璃呈液化状态时倒入模具，凹陷入模成玻璃呈液化状态时倒入模具，凹陷入模成形，待冷却后即形成独有的形状和花纹。形，待冷却后即形
21、成独有的形状和花纹。 压铸玻璃：压铸玻璃： 玻璃呈液化状态时压注入模具，待冷却后即形成独有的形玻璃呈液化状态时压注入模具，待冷却后即形成独有的形状和花纹。状和花纹。 2. 2. 磨砂、喷砂玻璃磨砂、喷砂玻璃 磨砂玻璃又叫毛玻璃或暗玻璃，采用喷砂或研磨等磨砂玻璃又叫毛玻璃或暗玻璃，采用喷砂或研磨等机械方法，或者用氢氟酸溶液磨蚀等化学方法将玻璃机械方法，或者用氢氟酸溶液磨蚀等化学方法将玻璃表面处理成均匀毛面。其表面呈精细凹凸，可使光线表面处理成均匀毛面。其表面呈精细凹凸，可使光线产生漫射，只有透光性而不能透视，具有均匀柔和的产生漫射，只有透光性而不能透视，具有均匀柔和的效果。常用于建筑物中要求透光
22、而不透像的门窗，以效果。常用于建筑物中要求透光而不透像的门窗，以及玻璃黑板及灯罩等。及玻璃黑板及灯罩等。3. 3. 磨花、喷花玻璃磨花、喷花玻璃 用毛玻璃的加工方法，在平板玻璃上加工出花纹或用毛玻璃的加工方法，在平板玻璃上加工出花纹或风景人物等图案。风景人物等图案。 具有部分透光透视，部分透光不透视的特点。光具有部分透光透视，部分透光不透视的特点。光线通过后形成漫射使图案清晰、美观。线通过后形成漫射使图案清晰、美观。 用作屏风、桌面、家具等。用作屏风、桌面、家具等。4.4.蚀刻玻璃蚀刻玻璃 以氢氟酸溶液按事先设计好的图以氢氟酸溶液按事先设计好的图案腐蚀加工而成。案腐蚀加工而成。5 5、磨光玻璃
23、、磨光玻璃 磨光玻璃又称镜面玻璃，采用平板玻璃抛光而得。分为单磨光玻璃又称镜面玻璃，采用平板玻璃抛光而得。分为单面磨光和双面磨光两种。磨光玻璃表面平整光滑，有光泽，面磨光和双面磨光两种。磨光玻璃表面平整光滑，有光泽，透光率达透光率达8484，物象透过玻璃不变形。磨光玻璃主要用于安，物象透过玻璃不变形。磨光玻璃主要用于安装大型门窗，制作镜子等。装大型门窗，制作镜子等。 6 6、雕刻玻璃、雕刻玻璃 分为人工雕刻和电脑雕刻两种，通过雕刻使玻璃表面分为人工雕刻和电脑雕刻两种，通过雕刻使玻璃表面形成深浅不一的图案和质感。形成深浅不一的图案和质感。7 7、彩色玻璃、彩色玻璃 彩色玻璃是对通过的可彩色玻璃是
24、对通过的可见光具有一定的选择性吸收见光具有一定的选择性吸收的玻璃。根据着色工艺，可的玻璃。根据着色工艺，可分为本体着色和表面着色两分为本体着色和表面着色两种本体着色是在玻璃原料种本体着色是在玻璃原料中加入金属氧化物，熔融后中加入金属氧化物，熔融后能产生的颜色有茶色、兰色、能产生的颜色有茶色、兰色、灰色、绿色等。表面着色则灰色、绿色等。表面着色则是在玻璃表面覆敷一层金属是在玻璃表面覆敷一层金属氧化物或有机物的颜色涂层，氧化物或有机物的颜色涂层，使玻璃呈色。彩色玻璃分透使玻璃呈色。彩色玻璃分透明和不透明两种，其色泽有明和不透明两种，其色泽有多种，可拼成各种花纹图案，多种，可拼成各种花纹图案，产生独
25、特的装饰效果产生独特的装饰效果。8 8、彩釉玻璃：、彩釉玻璃： 彩釉玻璃是在退火玻璃的表面镀上一层陶瓷釉料，然后再彩釉玻璃是在退火玻璃的表面镀上一层陶瓷釉料，然后再经过钢化等热处理所得的产品经过钢化等热处理所得的产品。 （二）、节能玻璃（二）、节能玻璃1.1.中空玻璃中空玻璃 由两片或多片平板玻璃，用边框隔开，四周密封，中间由两片或多片平板玻璃，用边框隔开，四周密封，中间充入干燥空气或其他气体的玻璃制品。充入干燥空气或其他气体的玻璃制品。 中空玻璃保温隔热性好，能有效降低噪声，还可以避免中空玻璃保温隔热性好，能有效降低噪声，还可以避免冬季窗户结露。冬季窗户结露。 中空玻璃主要用于需要采暖、空调
26、、防止噪声或结露以中空玻璃主要用于需要采暖、空调、防止噪声或结露以及需要无直射阳光的建筑物的门窗、幕墙等，可节能。及需要无直射阳光的建筑物的门窗、幕墙等，可节能。2.2.热反射玻璃热反射玻璃 镀膜玻璃的一种，有较高的热反射能力而又保持良好镀膜玻璃的一种，有较高的热反射能力而又保持良好的透光性的平板玻璃。的透光性的平板玻璃。 真空磁控溅射法，形成铬、钛或不锈钢金属膜真空磁控溅射法，形成铬、钛或不锈钢金属膜 热反射玻璃对太阳辐射有较高的反射能力，日晒时，热反射玻璃对太阳辐射有较高的反射能力，日晒时，室内温度稳定，光线柔和，避免眩光，改善室内环境。室内温度稳定，光线柔和，避免眩光，改善室内环境。 热
27、反射玻璃，具有单向透像的特性。热反射玻璃，具有单向透像的特性。 热反射玻璃主要用于避免太阳辐射而增热的建筑物的热反射玻璃主要用于避免太阳辐射而增热的建筑物的门窗，汽车或轮船的玻璃窗，常作玻璃幕墙及艺术装饰。门窗，汽车或轮船的玻璃窗，常作玻璃幕墙及艺术装饰。3. 3. 吸热玻璃（有色玻璃）吸热玻璃（有色玻璃） 一般为整体着色玻璃，通过引入着色剂，制备能一般为整体着色玻璃，通过引入着色剂，制备能吸收大量红外线辐射能量而又保持可见光透过率的平板吸收大量红外线辐射能量而又保持可见光透过率的平板玻璃。玻璃。 6mm6mm蓝色吸热玻璃能挡住蓝色吸热玻璃能挡住50%50%的太阳辐射热，的太阳辐射热，茶色、茶
28、色、古铜色吸热玻璃仅能透过古铜色吸热玻璃仅能透过25%25%的太阳光的太阳光，可降低夏季室，可降低夏季室内温度，避免暖房效应。内温度，避免暖房效应。 吸热玻璃用于炎热地区空调房，避免眩光的建筑物吸热玻璃用于炎热地区空调房，避免眩光的建筑物门窗或外墙体，火车、汽车、轮船挡风玻璃，起隔热、门窗或外墙体，火车、汽车、轮船挡风玻璃，起隔热、空调、防眩作用。空调、防眩作用。（三）、安全玻璃（三）、安全玻璃1.1.夹层玻璃夹层玻璃 夹层玻璃是利用透明、粘接力强的塑夹层玻璃是利用透明、粘接力强的塑料膜片将两块或两块以上的平板玻璃在料膜片将两块或两块以上的平板玻璃在高温高压作用之下粘接起来的玻璃。粘高温高压作
29、用之下粘接起来的玻璃。粘接用的塑料膜片常为聚乙烯醇缩丁醛树接用的塑料膜片常为聚乙烯醇缩丁醛树脂和聚碳酸酯树脂。脂和聚碳酸酯树脂。 夹层玻璃的强度高，有优异的抗冲夹层玻璃的强度高，有优异的抗冲击和抗穿透性能，破碎时玻璃碎片被塑击和抗穿透性能，破碎时玻璃碎片被塑料膜片粘结，不易脱离飞散。料膜片粘结，不易脱离飞散。 夹层玻璃主要用作汽车、飞机的风夹层玻璃主要用作汽车、飞机的风挡玻璃，防弹玻璃，也用于有特殊安全挡玻璃，防弹玻璃，也用于有特殊安全要求的建筑物门窗、幕墙及展示陈列等要求的建筑物门窗、幕墙及展示陈列等方面。图方面。图9-119-11为防弹玻璃的结构示意图为防弹玻璃的结构示意图。聚乙烯醇缩丁醛
30、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)(PVB)中间膜中间膜 2.2.夹丝玻璃夹丝玻璃 夹丝玻璃又称防碎玻璃和钢丝玻夹丝玻璃又称防碎玻璃和钢丝玻璃。它是把普通平板玻璃加热到红璃。它是把普通平板玻璃加热到红热软化状态，将预热处理的金属丝热软化状态，将预热处理的金属丝或金属网压入玻璃中间而制成的。或金属网压入玻璃中间而制成的。 夹丝玻璃具有防火性能，高温开夹丝玻璃具有防火性能，高温开裂后并不散开，隔绝火势。具有耐裂后并不散开，隔绝火势。具有耐冲击性及一定的装饰性（表面压花冲击性及一定的装饰性（表面压花或磨光）。或磨光）。 夹丝玻璃可用于防火门窗；亦可夹丝玻璃可用于防火门窗；亦可用于震动较大的厂房、高层建筑与用于
31、震动较大的厂房、高层建筑与公共建筑的天窗，仓库门窗，地下公共建筑的天窗，仓库门窗，地下采光窗等。采光窗等。 3. 3. 钢化玻璃钢化玻璃 又称强化玻璃，分为物理钢化和化学钢化两种。又称强化玻璃，分为物理钢化和化学钢化两种。 物理钢化物理钢化是是是将玻璃加热到是将玻璃加热到700700左右，然后急速冷却，使玻左右，然后急速冷却，使玻璃表面形成压应力，可分为全钢化和半钢化玻璃（又称热增强玻璃表面形成压应力，可分为全钢化和半钢化玻璃（又称热增强玻璃）。璃）。经强化处理，具有良好的机械性能和耐热、防震性能。破碎经强化处理，具有良好的机械性能和耐热、防震性能。破碎后不带尖锐棱角。后不带尖锐棱角。 化学钢
32、化是通过改变玻璃表面的化学组成来提高玻璃的强度。化学钢化是通过改变玻璃表面的化学组成来提高玻璃的强度。 钢化玻璃由于内应力的存在，不能切割、刨削或冲眼，产品钢化玻璃由于内应力的存在，不能切割、刨削或冲眼，产品都是定型的，配件也预先加工好。都是定型的，配件也预先加工好。 钢化玻璃常用作电话亭、车、船设备等门窗、观察孔、采光钢化玻璃常用作电话亭、车、船设备等门窗、观察孔、采光顶棚等。可做成无框玻璃门；作幕墙时可提高抗风压能力，防止热顶棚等。可做成无框玻璃门；作幕墙时可提高抗风压能力，防止热炸裂，可增大单块玻璃的面积，减少支撑结构。炸裂，可增大单块玻璃的面积，减少支撑结构。 钢化玻璃钢化玻璃( (安
33、全玻璃安全玻璃) )是使用普通玻璃经过玻璃钢化炉是使用普通玻璃经过玻璃钢化炉均匀加热后，使玻璃接近软化点，然后根据不同厚度以相应的冷均匀加热后，使玻璃接近软化点，然后根据不同厚度以相应的冷却速度对其进行均匀冷却而成。这个工序会使玻璃内部产生强大却速度对其进行均匀冷却而成。这个工序会使玻璃内部产生强大的、永久的内应力，使玻璃的内层张应力和外层压应力处于稳定的、永久的内应力，使玻璃的内层张应力和外层压应力处于稳定的应力平衡状态。改变了玻璃原有的物理性能，增强了玻璃原有的应力平衡状态。改变了玻璃原有的物理性能，增强了玻璃原有的使用性能，增大了使用范围的使用性能，增大了使用范围. . 经过钢化工艺处理
34、的玻璃产品抗压力耐冲击性能提高经过钢化工艺处理的玻璃产品抗压力耐冲击性能提高51005100倍倍, ,钢化玻璃具有抗冲击强度高，抗弯强度大钢化玻璃具有抗冲击强度高，抗弯强度大( (比普通平板比普通平板玻璃高玻璃高5 5倍倍),),热稳定性好以及光洁热稳定性好以及光洁, ,透明透明, ,可切割等特点可切割等特点. .在遇超强在遇超强冲击破坏时冲击破坏时, ,碎片呈分散小颗粒状碎片呈分散小颗粒状, ,无尖锐棱角无尖锐棱角, ,故又称安全玻璃故又称安全玻璃. . 根据塑钢门窗建筑标准，目前已知是大于根据塑钢门窗建筑标准，目前已知是大于1.51.5平方米的，平方米的，7 7层以上外开窗，推拉门及平开门
35、玻璃须钢化。层以上外开窗，推拉门及平开门玻璃须钢化。 同时，根据业主同时，根据业主使用需求，或者在盖阳光房，玻璃顶，玻璃房时，顶面需要承受使用需求，或者在盖阳光房，玻璃顶，玻璃房时，顶面需要承受人力或物力的压力时，必须使用钢化玻璃人力或物力的压力时，必须使用钢化玻璃( (安全玻璃安全玻璃) )，或者采用，或者采用更好的夹胶钢化玻璃。更好的夹胶钢化玻璃。7.17.1稀土玻璃概述稀土玻璃概述补充：玻璃和琉璃* 琉璃曾是早期玻璃的一个名称。* 琉璃是在玻璃原料中加入氧化铅，被称为水晶玻璃，也称铅玻璃，实质是一种仿天然水晶人造玻璃。* 在玻璃原料中加入铅，可以增加玻璃的折射率，也可以略微降低表面硬度，
36、利于琢磨。7.1.1 7.1.1 稀土光学玻璃稀土光学玻璃稀土光学玻璃主要是指含有稀土氧化物的硼稀土光学玻璃主要是指含有稀土氧化物的硼酸盐和硅酸盐系统的光学玻璃。酸盐和硅酸盐系统的光学玻璃。在普通光学玻璃中加入稀土元素对玻璃的光在普通光学玻璃中加入稀土元素对玻璃的光学特性会产生很大的影响。学特性会产生很大的影响。什么是光学玻璃？什么是光学玻璃？ 种能改变光的传播方向，并能改变紫外、可见或红外光的相对光谱分布的玻璃。狭义的光学玻璃是指无色光学玻璃；广义的光学玻璃还包括有色光学玻璃、激光玻璃、石英光学玻璃、抗辐射玻璃、紫外红外光学玻璃、纤维光学玻璃、声光玻璃、磁光玻璃和光变色玻璃。光学玻璃有什么用
37、途？光学玻璃有什么用途？ 光学玻璃可用于制造光学仪器中的透镜、棱镜、反射镜及窗口等。由光学玻璃构成的部件是光学仪器中的关键性元件。补充：光学玻璃补充：光学玻璃无色光学玻璃无色光学玻璃 分类：分类：按色散又分为两类：色散较小的为冕玻璃，色散较大的按色散又分为两类：色散较小的为冕玻璃，色散较大的为火石玻璃为火石玻璃。 PbOPbO3%3%的玻璃称为的玻璃称为冕玻璃冕玻璃（折射率（折射率n n低而阿贝数低而阿贝数 55 55 ）PbOPbO含量含量3%3%的玻璃称为的玻璃称为火石玻璃火石玻璃 （折射率（折射率n n低而阿贝数低而阿贝数 50 50 ）光学玻璃光学玻璃 - - 生产方法生产方法 生产光
38、学玻璃的原料是一些氧化物、氢氧化物、生产光学玻璃的原料是一些氧化物、氢氧化物、硝酸盐和碳酸盐硝酸盐和碳酸盐, ,并根据配方的要求并根据配方的要求, ,引入磷酸盐或氟引入磷酸盐或氟化物。为了保证玻璃的透明度，必须严格控制着色杂化物。为了保证玻璃的透明度，必须严格控制着色杂质的含量，如铁、铬、铜、锰、钴、镍等。配料时要质的含量，如铁、铬、铜、锰、钴、镍等。配料时要求准确称量、均匀混合。主要的生产过程是熔炼、成求准确称量、均匀混合。主要的生产过程是熔炼、成型、退火和检验。型、退火和检验。 稀土光学玻璃的发展与现状稀土光学玻璃的发展与现状2020世纪世纪2020年代稀土光学玻璃就问世了，年代稀土光学玻
39、璃就问世了， 距今已经快有近百年的距今已经快有近百年的历史了，历史了，19251925年美国开始研究硼酸盐的稀土光学玻璃，年美国开始研究硼酸盐的稀土光学玻璃，19381938年又年又创造了高折射、低色散特性的含镧光学玻璃，从而扩大了光学玻创造了高折射、低色散特性的含镧光学玻璃，从而扩大了光学玻璃的光学常数范围。二次世界大战后，稀土在光学玻璃中的应用璃的光学常数范围。二次世界大战后，稀土在光学玻璃中的应用日益广泛。随后，世界各国都纷纷进行镧硼酸盐日益广泛。随后，世界各国都纷纷进行镧硼酸盐 系光学玻璃的系光学玻璃的研究，生产和应用。至今，这种玻璃材料向着更高级的系列化趋研究，生产和应用。至今，这种
40、玻璃材料向着更高级的系列化趋势迅速发展。势迅速发展。我国对稀土玻璃的研究起步较晚，技术上与其他国家的差别还比我国对稀土玻璃的研究起步较晚，技术上与其他国家的差别还比较大，我国是最大的光玻冷加工国，稀土光玻精密型料产品需求较大，我国是最大的光玻冷加工国，稀土光玻精密型料产品需求巨大。但是由于稀土光学玻璃精密型料技术难度高，此前国内生巨大。但是由于稀土光学玻璃精密型料技术难度高，此前国内生产企业与科研机构一直未能掌握，致使稀土光学玻璃精密型料全产企业与科研机构一直未能掌握，致使稀土光学玻璃精密型料全部依赖进口。日本等少数发达国家应用技术几乎垄断了稀土光学部依赖进口。日本等少数发达国家应用技术几乎垄
41、断了稀土光学玻璃精密型料的市场。玻璃精密型料的市场。目前，稀土光学玻璃的品种已达目前，稀土光学玻璃的品种已达300300多种，广泛的应用于显多种，广泛的应用于显微镜、望远镜微镜、望远镜. .潜望镜、电影机、照相机、摄像机、航空潜望镜、电影机、照相机、摄像机、航空摄影和其他光学仪器的制作中。摄影和其他光学仪器的制作中。添加稀土可制得不同用途的其他特种玻璃：通过红外线的添加稀土可制得不同用途的其他特种玻璃：通过红外线的玻璃、能吸收紫外线的玻璃、能耐玻璃、能吸收紫外线的玻璃、能耐X X射线的玻璃、耐酸玻射线的玻璃、耐酸玻璃、耐热玻璃等。璃、耐热玻璃等。1 1、无机玻璃结构的学说很多，目前普遍为人们所
42、接受的是无、无机玻璃结构的学说很多，目前普遍为人们所接受的是无规则网络学说和微晶子学说。规则网络学说和微晶子学说。无规则网络：氧多面体相连形成连续的三维空间网络，但无规则网络：氧多面体相连形成连续的三维空间网络，但其排列完全无规则，反映了玻璃内部结构近程有序，远程其排列完全无规则，反映了玻璃内部结构近程有序，远程无序的特点。无序的特点。微晶子：玻璃结构是高分散的微晶子以不规则形式排列的微晶子：玻璃结构是高分散的微晶子以不规则形式排列的集合体。集合体。7.1.2 7.1.2 稀土光学玻璃的组成及结构稀土光学玻璃的组成及结构2 2、根据玻璃生成规律，不同氧化物在玻璃结构中所起的、根据玻璃生成规律，
43、不同氧化物在玻璃结构中所起的作用可分为三类：作用可分为三类：玻璃生成体，它们能单独生成玻璃玻璃生成体，它们能单独生成玻璃网络修饰体：它不能单独形成玻璃，但能改变玻璃的网络修饰体：它不能单独形成玻璃，但能改变玻璃的性质性质网络中间体：其作用介于玻璃生成体和网络修饰体之网络中间体：其作用介于玻璃生成体和网络修饰体之间。间。 由于稀土氧化物属于网络修饰体，其离子的场强高，半径大，具由于稀土氧化物属于网络修饰体，其离子的场强高，半径大，具有强烈的集聚作用，使稀土二元玻璃系统形成范围小，能够形成玻璃有强烈的集聚作用，使稀土二元玻璃系统形成范围小，能够形成玻璃的系统也不多。的系统也不多。稀土三元玻璃系统主
44、要有：硼酸盐系统、硅酸盐系统、磷酸盐系统等。稀土三元玻璃系统主要有：硼酸盐系统、硅酸盐系统、磷酸盐系统等。硼酸盐系统：硼酸盐系统：B B2 2O O3 3-La-La2 2O O3 3, B, B2 2O O3 3-Nd-Nd2 2O O3 3硅酸盐系统：硅酸盐系统：SiOSiO2 2-La-La2 2O O3 3, SiO, SiO2 2-Nd-Nd2 2O O3 3磷酸盐系统：磷酸盐系统：P P2 2O O5 5-Nd-Nd2 2O O3 3-Na-Na2 2O O1 1、稀土着色离子中，除了、稀土着色离子中，除了CeCe3+3+在在310nm310nm附近的强烈吸收峰属于附近的强烈吸收峰
45、属于4f-4f-5d5d跃迁外，其余离子在可见区到近红外区的锐而弱的吸收峰是跃迁外，其余离子在可见区到近红外区的锐而弱的吸收峰是4f4f内层禁戒跃迁引起的，故在晶体、溶液和玻璃中，稀土离子内层禁戒跃迁引起的，故在晶体、溶液和玻璃中，稀土离子的光谱极其相似。的光谱极其相似。2 2、稀土氧化物的纯度是影响稀土光学玻璃光吸收的主要因素，、稀土氧化物的纯度是影响稀土光学玻璃光吸收的主要因素，其次是过渡金属离子（其次是过渡金属离子（3d3d轨道）的影响。基质玻璃成分对稀土轨道）的影响。基质玻璃成分对稀土玻璃中稀土离子着色的影响不大。玻璃中稀土离子着色的影响不大。3 3、镧是光学玻璃中不可缺少的重要成分之
46、一。、镧是光学玻璃中不可缺少的重要成分之一。7.1.37.1.3稀土在光学玻璃中的作用稀土在光学玻璃中的作用LaLa2 2O O3 3在玻璃中溶解度高。在玻璃中溶解度高。镧可提高玻璃的折射率，降低色散镧可提高玻璃的折射率，降低色散镧还可以提高玻璃的化学稳定性，防止玻璃表面因水和酸而镧还可以提高玻璃的化学稳定性，防止玻璃表面因水和酸而引起表面变质，增加化学活性弱的硼酸盐玻璃的寿命，增大引起表面变质，增加化学活性弱的硼酸盐玻璃的寿命，增大玻璃硬度，提高软化温度等玻璃硬度，提高软化温度等 注意：为降低含注意：为降低含LaLa2 2O O3 3的玻璃析晶度，可采用一定量其它稀土的玻璃析晶度，可采用一定
47、量其它稀土元素代替，如可采用与元素代替，如可采用与LaLa2 2O O3 3有相似作用的有相似作用的 Y Y2 2O O3 3( 515%( 515%）和）和GdGd2 2O O3 3（1525% 1525% ），从而使组成复杂化，提高玻璃的高温粘度。），从而使组成复杂化，提高玻璃的高温粘度。4、CeO2具有强烈的脱氧能力，是一种很好的玻璃脱色剂。铁具有强烈的脱氧能力，是一种很好的玻璃脱色剂。铁在玻璃中的着色效应在技术上有很重要的意义，因为玻璃在在玻璃中的着色效应在技术上有很重要的意义，因为玻璃在熔炼时所用的工具中含有许多铁，而熔炼时所用的工具中含有许多铁，而CeO2对铁有很强的氧对铁有很强的
48、氧化作用，可促使玻璃内所含有的大部分铁氧化为无色，还可化作用，可促使玻璃内所含有的大部分铁氧化为无色，还可产生一种附加色，将铁的颜色去掉。产生一种附加色，将铁的颜色去掉。 7.2 7.2 稀土的光学功能玻璃稀土的光学功能玻璃7.2.17.2.1稀土激光玻璃稀土激光玻璃 激光玻璃是一种以玻璃为基质的固体激光材料。它广泛应用于激光玻璃是一种以玻璃为基质的固体激光材料。它广泛应用于各类型固体激光光器中，并成为高功率和高能量激光器的主要各类型固体激光光器中，并成为高功率和高能量激光器的主要激光材料。激光材料。因稀土离子电子云尺寸小因稀土离子电子云尺寸小. .与周围基质离子的电子轨道不发生重与周围基质离
49、子的电子轨道不发生重迭，而且基质的局部电场难以使能级发生变化迭，而且基质的局部电场难以使能级发生变化( (外层电子的屏蔽外层电子的屏蔽作用作用).).所以在玻璃基质中最适于作激光激活离子的是稀土离子所以在玻璃基质中最适于作激光激活离子的是稀土离子。Nd3+Nd3+为四能级机构。在光泵区域有较多和较强的吸收带，而在为四能级机构。在光泵区域有较多和较强的吸收带，而在近红外区有较窄和较集中的荧光线，能在室温下工作。因此它近红外区有较窄和较集中的荧光线，能在室温下工作。因此它是最佳的激活离子。是最佳的激活离子。Nd3+Nd3+在许多玻璃系统中都得到受激发射。在许多玻璃系统中都得到受激发射。其吸收带分布
50、在可见到近红外区。掺钕激光玻璃是最先获得实其吸收带分布在可见到近红外区。掺钕激光玻璃是最先获得实际应用的。也是目前使用最广泛的的激光玻璃。际应用的。也是目前使用最广泛的的激光玻璃。近年来人们认识到掺稀土玻璃激光器可应用于激光核聚变近年来人们认识到掺稀土玻璃激光器可应用于激光核聚变. .从而从而发展成为核聚变激光玻璃发展成为核聚变激光玻璃. .其组成是掺钕的磷酸盐玻璃或氟磷酸其组成是掺钕的磷酸盐玻璃或氟磷酸盐玻璃盐玻璃. . 7.2.27.2.2稀土光学纤维稀土光学纤维光学纤维是指由透明材料（如玻璃）制成的能导光的纤维。光学纤维是指由透明材料（如玻璃）制成的能导光的纤维。它可以单独使用，也可用来
