玻璃工艺学思考题答案汇总.doc

玻璃工艺学思考题汇总1.简述玻璃制造技术的发展历程：玻璃的制造已有502023以上的历史，一般认为最早的制造者是古代的埃及人，他们以泥罐熔融，以捏塑或压制的方法制造装饰物和简朴的器皿。纪元前一世纪，诺骂人发明用铁管吹制玻璃，用铁管将熔制好的玻璃液吹成中空气泡，然后制成各种形状的制品。十一世纪到十五世纪威尼斯人已经可以制造窗玻璃，玻璃瓶，玻璃镜和其他玻璃饰品，艺术价值较高。十七世纪玻璃制造技术传遍欧洲，玻璃工厂开始出现，并以煤炭取代了木材作为燃料，玻璃工业得到发展。1790年，瑞士人发明了搅拌法制造光学玻璃，高均匀度的玻璃的熔制有了新的途径。十八世纪后期，由于制碱法和蒸汽机的发明，以及机械工业和化学工业的进步，玻璃制造技术得到进一步的提高。十九世纪中叶由于科学技术和材料的革新，出现了玻璃的连续生产以及玻璃的机械成型和加工。进入20世纪，玻璃制造技术得到突波，先后出现了有无槽垂直引上法，平拉法，对辊法等传统的平板玻璃制造技术。1957年，英国皮尔金顿公司发明了浮法玻璃制造技术，它的拉制速度是传统工艺的十倍，但是其成本却与传统工艺相差无几。此后浮法玻璃制造技术成为当前普通玻璃制造的主流技术。2.广义或狭义的玻璃定义是什么？玻璃的通性有哪些？答：玻璃：一种较为透明的液体物质，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。重要成份是二氧化硅。广泛应用于建筑物，用来隔风却透光。玻璃的通性有四点：1.各向同性.2.无固定熔点3.介稳性4.性质变化的连续性和可逆性3.玻璃态物质特性或通性？答：（1）玻璃态物质的通性：玻璃是一种具有无规则结构的非晶态固体，其原子不像晶体在空间作长程有序的排列，而近似于液体具有短程有序，玻璃象固体同样保持一定的外形，而不像液体那样在自重作用下流动。（2）玻璃态物质具有以下四个特性： .各向同性 玻璃态物质的质点总的来说都是无规则的，是记录均匀的，因此，它的物理化学性质在任何方向都是相同的。这一点与液体类似，液体内部质点排列也是无序的，不会在某一方向上发现与其它方向不同的性质。从这个角度来说，玻璃可以近似地看作过冷液。 .无固定熔点 玻璃态物质由熔体转变成固体是在一定温度区域（软化温度范围）内进行的，（从固态到熔融态的转变经常需要经历几百度的温度范围），它与结晶态物质不同，没有固定的熔点。 .介稳性 玻璃态物质一般是由熔融体过冷而得到。在冷却过程中粘度过急剧增大，质点来不及作有规则排列而形成晶体，因而系统内能尚未处在最低值而比相应的结晶态物质具有较高的能量。尚有自发放热转化为内能较低的晶体的倾向。 .性质变化的连续性和可逆性 玻璃态物质从熔融状态到固体状态的性质变化是连续的和可逆的，其中有一段温度区域呈塑性，称“转变”或“反常”区域。4.为什么说玻璃是介稳态，什么叫介稳态？（袁寅）玻璃态物质一般是由熔融体过冷而得到。在冷却过程中粘度过急剧增大，质点来不及作有规则排列而形成晶体，因而系统内能尚未处在最低值而比相应的结晶态物质具有较高的能量。尚有自发放热转化为内能较低的晶体的倾向。因此说玻璃是介稳态。所谓介稳态，既在一定情况下处在稳定状态，而在一定物理化学条件下，会发生化学反映的状态。4.为什么说玻璃态是介稳态，什么是介稳态？(魏琼)解：玻璃态物质一般是由熔融体过冷而得到的。在冷却过程中粘度过急剧增大，质点来不及作有规则排列而形成晶体，因而系统内能尚未处在最低值而比相应的结晶态物质具有较高的能量。尚有自发放热转化为内能较低的晶体的倾向，所以玻璃是介稳态。 在一定的热力学条件下，假如系统处在一个吉布斯自由能极小值状态，而不是处在一个最小值状态，它就有也许转变到这个最小值状态；但也也许会以原状态长期存在， 由于在局部的自由能极小值与最小值之间，存在着一个势垒，这样的状态称为介稳态。5.玻璃结构的晶子学说？晶子和微晶的区别？答：（1）玻璃的晶子学说揭示了玻璃中存在有规则排列区域，即有一定的有序区域，这对于玻璃的分相、晶化等本质的理解有重要价值，但初期的晶子学说机械地把这些有序区域当作微小晶体，并未指出互相之间的联系，因而对玻璃结构的理解是初级和不完善的。总的来说，晶子学说强调了玻璃结构的近程有序性、不均匀性和不连续性。 （2）晶子和微晶的区别微晶具有正规的原子排列并与无定形物质间有明显的界线，微晶的取向无序。“晶子”不同于微晶，是带有点阵变形的有序排列分散在无定形介质中，且从“晶子”到无定形区的过渡是逐步完毕的，两者之间并无明显界线。6.玻璃结构的无规则网络学说？(向智)答：玻璃的无规则网络学说是1932年由查哈里阿森提出的，该学说借助于离子结晶化学的一些原则，并参照玻璃的某些性能（如硬度、热传导、电绝缘性等）与相应的晶体的相似性而提出的。像石英同样，熔融石英玻璃的基本结构单元也是硅氧四周体，玻璃被看作是由硅氧四周体为结构单元的三度空间网络所组成的，但其排列是无序的，缺少对称性和周期性的反复，故不同于晶态石英结构。当熔融的石英玻璃中加入碱金属或碱土金属氧化物时，硅氧网络断裂，碱金属或碱土金属离子均匀而无序地分布于某些硅氧四周体之间的空隙中，以维持网络中局部的电中性。对硼酸盐与磷酸盐玻璃也作了类似的描述。6.玻璃结构的无规则学说是什么？（朱永昌）玻璃结构的无规则网络学说是 1932 年由查哈里阿森 (Zachariasen) 提出的，该学说借助于离子结晶化学的一些原则，描述了离子 - 共价键的化合物，如熔石英、硅酸盐和硼酸盐玻璃。由于共价键的因素，玻璃的近程有序与晶体相似，即形成氧离子多面体 ( 三角体和四周体 ) ，多面体间顶角相连形成三度空间连续的网络，但其排列是拓扑无序的。瓦伦 (Warren) 等人的 X 射线衍射结果先后皆支持这一学说，随后，笛采尔 (Dietzel) 、孙观汉和阿本等人又从结构化学的观点，根据各种氧化物形成玻璃结构网络所起作用的不同，进一步区分为玻璃网络形成体、网络外体 ( 或称网络修饰体 ) 和中间体氧化物。玻璃形成体氧化物应满足：1 每个氧离子应与不超过两个阳离子相联； 2 在中心阳离子周边的氧离子配位数必须是小的，即为 4 或更小； 3 氧多面体互相共角而不共棱或共面； 4 每个多面体至少有三个顶角是共用的。 碱金属离子被认为是均匀而无序地分布在某些四周体之间的空隙中，以保持网络中局部地区的电中性，由于它们的重要作用是提供额外的氧离子，从而改变网络结构，故它们称为“网络修饰体”。比碱金属和碱土金属化合价高而配位数小的阳离子，可以部分地参与网络结构，故称为“中间体”，如 BeO 、 Al 2 0 3 和 ZrO 2 等。 无规则网络学说着重说明了玻璃结构的连续性、记录均匀性与无序性，可以解释玻璃的各向同性、内部性质的均匀性和随成分改变时玻璃性质变化的连续性等，因而在长时间内该理论占主导地位。7.无规则网络学说中各种氧化物在玻璃中的作用是什么？根据元素与氧结合的单键能（即化合物的分解能与配位数之商）的大小和能否生成玻璃及各种氧化物形成玻璃结构网络所起的作用的不同，将氧化物分为玻璃网络形成体、网络外体（或称网络修饰体）和中间体氧化物。（1）网络生成体氧化物：能单独生成玻璃，如SiO2、B2O3、P2O5、GeO2、As2O5等，在玻璃中形成特有的网络体系；（2）网络外体氧化物：不单独形成玻璃，不参与网络，一般处在网络之外。起断网作用，但对玻璃的析晶有一定的作用；（3）中间体氧化物：一般不单独生成玻璃，其作用介于网络生成体和网络外体之间。当配位数大于等于6时，阳离子处在网络外，与网络外体的作用相似，当配位数为4时，能参与网络，起网络生成体的作用（又称补网作用）。8.玻璃结构的两大重要学说的论点,论据以及学说的重点是什么?玻璃结构的特点是什么? 答: 玻璃结构的两大重要学说为晶子学说和无规则网络学说. 晶子学说论点是玻璃是由无数晶子所组成,这些晶子不同于微晶,是带有点阵变形的有序排列区域,分散在无定形介质中,且从晶子到无定型区的过的过度是逐步完毕的,两者间并无明显界线. 晶子学说为X-射线结构分析数据所证实,玻璃的X-射线衍射图,一般发生宽的衍射峰,与相应晶体的强烈锋利的衍射峰有明显的不同,但两者所处的位置是基本相同的.把晶体磨成细粉,颗粒度小于0.1微米时,其X-射线衍射图也发生一种宽广的衍射峰,与玻璃类似,且颗粒度越小,射峰的峰值宽度越大.学说重点强调了玻璃结构的近程有序性,不均匀性和不连续性. 无规则网络学说论点是像石英晶体同样,熔融石英玻璃的基本结构单元也是硅氧四周体,玻璃被看作是由硅氧四周体为结构单元的三度空间网络所组成的,但其排序是无序的,缺少对称性和周期性的反复,故不同于晶态石英结构.论据:瓦伦等人的X-射线衍射结果先后皆支持了这一学说. 无规则网络学说着重说明了玻璃结构的连续性,记录均匀性与无序性,可以解释玻璃的各向同性,内部性质的均匀性和随成分改变时玻璃性质变化的连续性等. 玻璃结构的特点是短程有序和长程无序,从宏观上看玻璃重要表现为无序,均匀和连续性,而从微观上看它又是有序,不均匀和不连续性.9石英玻璃，氧化硼玻璃，磷氧玻璃的结构单元是什么？ 答：石英玻璃： 硅氧四周体 SiO4 氧化硼玻璃：硼氧三角体 BO3磷氧玻璃： 磷氧四周体 PO411什么是塔曼断言？答：任何物质都可以玻璃化。12玻璃形成与析晶的热力学与和动力学特点是什么？ 答：热力学特点：(1).玻璃态物质较相应结晶态物质具有较大内能.玻璃化和分相过程均没有释放出所有多余的能量，因此与结晶化相比这两个状态都处在能量的介稳状态。玻璃态物质总有减少内能向晶体转变的趋势，在一定条件下通过析晶或分相放出能量使其处在低能量稳定状态。(2).晶体与玻璃的内能差别越大，越易结晶，越难形成玻璃假如玻璃与晶体内能差别大，则在不稳定过冷下，晶化倾向大，形成玻璃的倾向小。玻璃体和晶体两种状态的内能差别不大，故析晶的推动力较小，因此玻璃这种能量的亚稳态在事实上可以长时间稳定存在。动力学特点：(1)玻璃的形成与析晶都是非平衡过程，是动力学过程。析晶过程必须克服一定的势垒，假如势垒较大，特别当熔体冷却速率不久时，粘度增长甚大，质点来不及进行有规则排列，晶核形成晶体长大均难以实现，从而有助于玻璃的形成。形成玻璃的关键是熔体的冷却速率。晶核生长速率与晶体生长速率的极大值所处的温度相差越小，熔体越易析晶而不易形成玻璃，反之熔体越不易析晶而形成玻璃。因此，熔体是析晶还是形成玻璃与过冷度、粘度、成核速率、晶体生长速率均有关。(2).热力学方面玻璃是介稳的，动力学方面，玻璃是稳定的。13.粘度的定义？（谭俊） 答：粘度就是液体内部阻碍其相对运动的一种特性。流体的玻璃液中的某一部分假如与相邻的部分之间的流动速度不同样，那么在相邻的界面上就会存在一种阻力，妨碍它们彼此之间作相对运动。13.粘度的定义（朱永昌）粘度是流体的一种特性，流动的玻璃液中的某一部分假如与相邻的部分之间的流动速度不同样，那么在相邻的界面上就会出现一种阻力，妨碍他们彼此之间的相对运动，这种阻力叫粘滞力或内摩擦力。它是指面积为 S 的二平行液层，一定速度梯度 移动时需克服的内摩擦力 f 。 f = S (2 2 1) 式中： 粘度或粘度系数，其单位为帕秒 (Pa s)14.影响玻璃粘度的重要因素有哪些？答：重要因素有化学组成和温度，在转变区域内和时间有关。(1) 与成分的关系a. SiO2、AI2O3、ZrO2提高玻璃粘度b. 碱金属氧化物R2O减少玻璃粘度c. 碱土金属氧化物对玻璃粘度的影响复杂：1.一方面类似碱金属氧化物使大型的四周体解聚，引起粘度减小，在高温时明显。2.另一方面阳离子的电价较高，离子半径不大，键力不如碱金属离子大，有也许夺取四周体群的氧离子于自己的周边，使粘度增大，低温时明显。d. PbO2、CdO、Bi2O3、SnO减少玻璃粘度（2）与温度的关系 玻璃的粘度随着温度的减少而增大，从玻璃液到固态玻璃的转变，粘度是连续变化的。15.碱金属对玻璃粘度有什么影响？答：碱金属氧化物减少玻璃粘度；碱土金属对玻璃粘度的作用较为复杂，一方面类似与碱金属能使大型的四周体群解聚，引起粘度减少，另一方面这些阳离子电价较高，离子半径又不答，故键力较碱金属离子大，有也许夺取四周体群的阳离子与自己周边，使粘度增大。16.玻璃的料性?短性玻璃?长性玻璃?对成型和退火过程有何影响? 答:生产上常把玻璃的粘度随温度变化的快慢称为玻璃的料性,粘度随温度变化快的玻璃称为短性玻璃,反之称为长性玻璃.这一性质对成型作业有直接的关系,例如用压延法生产压花玻璃时最佳选择料性较短的玻璃,这样玻璃被轧花辊压出花纹之后,随温度减少,粘度能迅速地增长,形状可以快速固定下来,从而保证压出的花纹清楚.退火是通过粘滞流动和弹性来消除玻璃中的应力,故这一性质对退火的效率也有很大影响17.玻璃的表面水化反映？答：硅酸盐玻璃在水中的溶解比较复杂。水对玻璃的侵蚀开始于水中的H+和玻璃中的Na+进行互换，而后进行水化中和反映，其反映过程为：-Si-O-Na+ + H+OH- - -Si-OH + NaOH （1）这一互换又引起下列反映：-Si-OH +3/2H2O - Si（OH）4 （2）Si（OH）4 + NaOH - 【Si（OH）3O】-Na+ + H2O (3)反映式(3)的产物硅酸钠其电离度要低于NaOH的电离度。因此，这一反映使溶液中的Na+浓度减少，这就对反映（2）有所促进。这3个反映互为因果，循环进行，而总的速度取决于离子互换反映（1），由于它控制着-Si-OH和NaOH的生成速度 。另一方面，H2O分子也能与硅酸盐骨架直接起反映： -Si-O-Si- + H2O = 2（-Si-OH） 随着这一水化反映的继续进行，Si原子周边原有的四个桥氧所有成为OH， 这是H2O分子对硅氧骨架的直接破坏。18.硅酸盐玻璃的表面与纯二氧化硅的表面结构和成分有何异同？答：硅酸盐玻璃的表面大体与纯二氧化硅的表面相似，但由于具有其他成分，因而出现如下一些情况：1. 假如具有其他网络生成体，他们也将为OH提供结合点，因此，有也许出现AIOH团，BOH和POH团等。2. 表面上的一价阳离子R+与大气中的水分起作用，结果也生成SiOH团，这样一来所得的SiOH是在R+离子的原座上，由于H+尺寸小于R+，上列互换使玻璃表面产生张应力，从而加强了表面反映能力。导致进一步水化，有时候，这一表面张应力会使表面破裂。3. 假如反映的另一产物ROH被冲刷而去，例如碎玻璃受雨水或人工冲洗，则表面层比起内部主体来，短少了R+L离子，玻璃中原有的R2O含量越高，除去的R+离子越多，表面越缺少R+离子。4. 在热加工过程中，表面的R2O类和B2O3等发挥失去，在洗涤过程中R类盐也从表面除去，这是玻璃表面缺陷的一个因素。5. 表面的SiOH团能吸附各种气体如H2、O2、N2、SO2、NH3、和CO2等，这种吸附很牢固。综上所述，玻璃的表面反映，导致了SiOH团的生成和R2O的损失。19. 玻璃表面上比较容易滋生一些霉菌，因素是什么？（彭园） 答：玻璃虽对不少的物质表现出惰性，但在生物领域中往往有很大的活性，玻璃表面的自由能吸附生物中经常存在的原子团如胺基（-NH2），羟基（-OH），甲基（-CH3）等。玻璃与生物的互相作用大部分是属化学性质的，自简朴的互相键合一直到侵蚀反映。 有些人认为，生物霉菌的周边很容易凝聚水滴。因此，认为是它的水分和空气中CO2对玻璃侵蚀的结果，假如进行酸解决后涂上SiO2薄膜，这时水和酸侵蚀困难从而防止生物菌侵蚀。19.玻璃表面上容易滋生一些霉菌因素是什么？（童竞）玻璃虽然对不少物质表现出惰性，但在生物领域中往往有很大的活性。玻璃表面自由键能吸附生物中经常存在的原子团如胺基（NH2），羟基（OH）,甲基（CH3）等。对血液具有凝结作用。玻璃与生物的互相作用大部分是属于化学性质的，自简朴的互相键合一直到侵蚀反映。在有些玻璃的表面上特别容易产生生物发霉。例如，高铅玻璃表面上容易滋生一种霉菌。关于生物霉菌对玻璃的侵蚀因素，有人认为在生物霉菌周边容易产生凝聚水滴，因此认为是它的水分合空气中的二氧化碳对玻璃侵蚀的结果。20. 引入R2O和RO氧化物时，对玻璃密度各有什么影响？答：在硅酸盐、硼酸盐、磷酸盐玻璃中引入R2O和RO氧化物时，随着离子半径的增大，玻璃的密度增大。半径小的阳离子如Li+、Mg2+等可填充于网络空隙中，因此虽然使硅氧四周体的连接断裂，但并不引起网络结构的扩大。阳离婚子如K+、Ba2+、La2+等，其离子半径比网络空隙大，因而使结构网络扩张。因此玻璃中加入前者使结构紧密度增长，加入后者则使结构紧密度下降。21.如何改善玻璃的脆性？玻璃的脆性是指当负荷超过玻璃的极限强度时，立即破裂的特性。玻璃属于脆性此案料，虽然具有微塑性，但它的屈服延伸阶段很小，特别是在受到忽然施加的负荷时，玻璃内部的质点来不及作出适应性的变形流动，就互相分裂。松弛速度低和强度低是引起玻璃脆性高的两个重要因素，玻璃的脆性与玻璃的厚度，形状，热历史，组成，内在均匀性有关。改善玻璃的脆性可以从两个方面入手，在制成成品之前，尽量选择引入小半径阳离子的原料，熔制时保证窑炉内部环境的稳定，务求熔制充足均匀，减小成型和退火时导致的不良应力；制成玻璃制品后，可以通过表面损伤解决，钢化以及喷砂的方法提高玻璃的强度，从而减少玻璃的脆性。22.何谓玻璃的化学稳定性？(李星)玻璃抵抗气体、水、酸、碱、盐或各种化学试剂侵蚀的能力称为玻璃的化学稳定性。可分为耐水性、耐酸性、耐碱性等。玻璃的化学稳定性不仅对于玻璃的使用和存放，并且对玻璃的加工，如磨光，镀银，酸蚀等都有重要意义。22.何谓玻璃的化学稳定性？(徐旭)答：玻璃的化学稳定性是指玻璃抵抗气体、水、酸、碱、盐和各种化学试剂侵蚀的能力，可分为耐水性、耐酸性、耐碱性等。23.试述水对硅酸盐玻璃的侵蚀机理。(徐旭)答：硅酸盐玻璃在水中的溶解比较复杂。水对玻璃的侵蚀开始于水中的H+和玻璃中的Na+进行互换，而后进行水化、中和反映，其反映过程为：| 互换 |SiONa+ +H+OH- SiOH +NaOH （1）| | 这一互换有引起下列反映： OH| （水化） |SiOH +3/2H2O HOSiOH （2）| |OHSi（OH）4 + NaOH Si（OH）3O-Na+ +H2O （3）反映式（3）的产物硅酸钠其电离度要低于NaOH的电离度。因此，这一反映使溶液中Na+离子浓度减少，这就对反映（2）有所促进。这三个反映互为因果， |循环进行，而总的速度取决于离子互换反映（1），由于它控制着SiOH和NaOH的生成速度。另一方面，H2O分子（区别于H+离子）也能与硅酸盐骨架直接起反映： | | 水化 | SiOSi + H2O = 2（SiOH）随着这一水化反映的继续进行，Si原子周边原有的四个桥氧所有成为OH（如式（2），这是H2O 分子对硅氧骨架的直接破坏。反映产物Si（OH）4是极性分子，它能使周边的水分子极化，而定向地吸附在自己的周边，成为Si（OH）4. H2O或简写为:SiO2.XH2O,通常成为硅酸凝胶,除一部分溶于水溶液外,大部分吸附在玻璃表面,形成一层薄膜,它具有较强的抗水和抗酸性能,因此,被称为保护膜层.一些人认为，保护层的存在使Na+离子和H+离子的扩散受到阻挡，离子互换反映速度越来越慢，以致停止。但是，许多实验证明，Na+和H2O分子在凝胶层中的扩散速度比在未被侵蚀的玻璃中要快得多，其因素是：（1）由于Na+被H+代替，使结构变得疏松；（2）由于水分子破坏了网络，导致了断裂，也有助于扩散。因此硅酸盐薄膜不会使扩散变慢。而进一步的侵蚀之所以变慢以至停顿，一方面是由于在薄膜内的一定厚度中，Na+离子含量已很缺少，并且随着Na+含量的减少，其它组分如R2+（碱土金属或其它二价金属离子）的含量相对上升，这些二价阳离子对Na+离子的“克制效应”加强，因而使H+Na+离子互换缓慢，在玻璃表面层中，反映式（1）几乎不能进行，从而反映式（2）、（3）相继停止，结果玻璃在水中的溶解量几乎不再增长，水对玻璃的侵蚀也就停止了。假如玻璃仅含Na2O和SiO2两种组分，则在水中长期继续下去，直到Na+几乎被沥滤为止。但在具有RO、R2O3、RO2的三组分和多组分系统中，情况就大为不同。这些组分的存在，对于Na+扩散有巨大的影响，它们通常能阻挡Na+的扩散，并且Na+的相对浓度（相对于R2+、R3+、R4+的含量来说）越低，则所受阻挡越大，扩散越来越慢，以至于几乎停止。23. 试述水对硅酸盐玻璃的侵蚀机理。（祝吟）答：硅酸盐玻璃在水中的溶解比较复杂。水对玻璃的侵蚀开始于水中的H+和玻璃中的Na+进行互换，而后进行水化、中和反映，其反映过程为：| 互换 |SiONa+ +H+OH- SiOH +NaOH （1）| | 这一互换有引起下列反映： OH| （水化） |SiOH +3/2H2O HOSiOH （2）| |OHSi（OH）4 + NaOH Si（OH）3O-Na+ +H2O （3）反映式（3）的产物硅酸钠其电离度要低于NaOH的电离度。因此，这一反映使溶液中Na+离子浓度减少，这就对反映（2）有所促进。这三个反映互为因果，循环进行，而总的速度取决于离子互换反映（1），由于它控制着SiOH和NaOH的生成速度。另一方面，H2O分子（区别于H+离子）也能与硅酸盐骨架直接起反映： | | 水化 | SiOSi + H2O = 2（SiOH）随着这一水化反映的继续进行，Si原子周边原有的四个桥氧所有成为OH（如式（2），这是H2O 分子对硅氧骨架的直接破坏。反映产物Si（OH）4是极性分子，它能使周边的水分子极化，而定向地吸附在自己的周边，成为Si（OH）4. H2O或简写为:SiO2.XH2O,通常成为硅酸凝胶,除一部分溶于水溶液外,大部分吸附在玻璃表面,形成一层薄膜,它具有较强的抗水和抗酸性能,因此,被称为保护膜层.一些人认为，保护层的存在使Na+离子和H+离子的扩散受到阻挡，离子互换反映速度越来越慢，以致停止。但是，许多实验证明，Na+和H2O分子在凝胶层中的扩散速度比在未被侵蚀的玻璃中要快得多，其因素是：（1）由于Na+被H+代替，使结构变得疏松；（2）由于水分子破坏了网络，导致了断裂，也有助于扩散。因此硅酸盐薄膜不会使扩散变慢。而进一步的侵蚀之所以变慢以至停顿，一方面是由于在薄膜内的一定厚度中，Na+离子含量已很缺少，并且随着Na+含量的减少，其它组分如R2+（碱土金属或其它二价金属离子）的含量相对上升，这些二价阳离子对Na+离子的“克制效应”加强，因而使H+Na+离子互换缓慢，在玻璃表面层中，反映式（1）几乎不能进行，从而反映式（2）、（3）相继停止，结果玻璃在水中的溶解量几乎不再增长，水对玻璃的侵蚀也就停止了。假如玻璃仅含Na2O和SiO2两种组分，则在水中长期继续下去，直到Na+几乎被沥滤为止。但在具有RO、R2O3、RO2的三组分和多组分系统中，情况就大为不同。这些组分的存在，对于Na+扩散有巨大的影响，它们通常能阻挡Na+的扩散，并且Na+的相对浓度（相对于R2+、R3+、R4+的含量来说）越低，则所受阻挡越大，扩散越来越慢，以至于几乎停止。24.玻璃的着色分为几类？其着色机理是什么？颜色玻璃大体可分为离子着色，金属胶体作色，硫硒化物着色三大类。物质呈色的总因素在于光吸取和光散射，当白光投射在不透明物体表面上时，一部分波长的光被物体吸取，另一部分波长的光则从物体表面反射回来，因而呈现颜色；当白光投射到透明物体上时，如所有通过，则呈现无色，假如物体吸取某些波长的光，而透过另一部分波长的光，则呈现与透过部分相应的颜色。根据原子结构的观点，物质之所以能吸取光，是由于原子中电子(重要是价电子)受到光能的激发，从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道，亦即从基态跃迁至激发态所致。因此，只要基态和激发态之间的能量差处在可见光的能量范围时，相应波长的光就被吸取，从而呈现颜色。25.玻璃的重要原料有哪些类型？辅助原料有哪些类型？答:重要颜料是指往玻璃中引入各种组成氧化物的原料，如石英砂、石灰石、长石、纯碱、硼酸、铅化合物、钡化合物等。俺所引入的氧化物性质，又分为酸性氧化物原料，碱性氧化物原料，碱土金属和二价金属氧化物原料，多价氧化物原料。按所引入的氧化物在玻璃结构中的作用，又分为玻璃形成氧化物原料中间体氧化物原料，网络外体氧化物原料。辅助原料，是使玻璃获得某些必要的性质和加速熔制过程的原料。根据作用的不同，分为澄清剂（常用的澄清剂有白砒、硫酸钠、硝酸钠、铵盐、二氧化锰等）、着色剂（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。）、脱色剂（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本来颜色的补色，使玻璃变成无色。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。）、乳浊剂（常用乳浊剂有冰晶石、氟硅酸钠、磷化锡等。它们能形成0.11.0m的颗粒，悬浮于玻璃中，使玻璃乳浊化。）、氧化剂、助熔剂等。26.引入SiO2的原料重要有哪些品种？答：引入SiO2的原料重要有石英砂和砂岩。27.引入Na2 O,CaO,AI2O3,B2O3的常用原料都是哪些？（袁寅）引入Na2O的原料重要是纯碱和芒硝，有时也采用一部分氢氧化钠和硝酸钠。引入Ca2O的原料重要是石灰石，方解石等。引入AI2O3的原料重要是长石，高岭土等。长石有淡红色的钾长石（K2O.AI2O3.6SiO2）,白色的钠长石（Na2O.AI2O3.6SiO2）.高岭土，也叫粘土（AI2O3.2SiO2.2H2O）引入B2O3的重要原料是硼砂。27.引入Na2O,CaO,Al2O3,B2O3常用的原料都是哪些？(魏琼)解：引入Na2O的原料重要是纯碱和芒硝，有时也采用一部分氢氧化钠和硝酸钠； 引入氧化钙的原料重要是石灰石、方解石等； 引入氧化铝的原料重要是长石、高岭土等； 引入氧化硼的原料重要是硼酸，硼砂和含硼矿物。28.玻璃辅助原料类型？答：辅助原料涉及澄清剂、助熔剂、乳浊剂、着色剂、脱色剂、氧化剂和还原剂等。29.玻璃配合料制备环节？答：1.计算玻璃配合料的料方。2.依料方称出各原料重量。3.使原料在混合机中混合。4.送配合料至窑头料仓。30.玻璃组成如何估算？答：(1)列出设计玻璃的性能规定列出重要的性能规定，作为设计组成的指标。针对设计玻璃制品的不同，分别有重点的列出其热膨胀系统，软化点.热稳定性.化学稳定性.机械强度.光学性质.电学性质等等。有时还要将工艺性能的规定一并列出，如熔制温度.成形操作性能和退火稳定等等，作为考虑的因素。(2)拟定玻璃的组成按照上述设计原则，根据设计玻璃性能的规定，参考现有玻璃的组成，采用适当的玻璃系统并结合给定的生产工艺条件，拟定出设计玻璃的最初组成。然后按有关玻璃性质计算公式，对设计玻璃的重要性质进行预算，调整.直至初步合乎规定期，即作为设计玻璃的实验组成。对于新品种玻璃则参考有关相图和玻璃形成图选择组成点，拟定出玻璃的原始组成，再进一部设计出玻璃的实验组成。(3)实验.测试.拟定组成按照拟定的玻璃的实验组成，制备配合料，在实验室电炉中进行熔制实验，并对熔制好的玻璃进行有关性能的测试。通过实验和测试，对组成逐次调整修改，直到设计的玻璃达成给定的性能规定和工艺规定。然后在池炉中进行生产实验。在生产实验时对熔化.澄清.成形.退火等都应取得数据。必要时，再对组成氧化物进行调整，最后即拟定为新设计玻璃的组成。 31.原料除铁的方法？答：除铁的方法很多，一般分为物理除铁法和化学除铁法：物理除铁法涉及筛分，淘洗，水力分离，超声波浮选和磁选等。筛分，淘洗和水力分离与超声波除铁，重要除去石英沙中含铁较多的粘土杂质，含铁的重矿物以及原料的表面含铁层。浮选法是运用矿物颗粒表面湿润性的不同，在浮选剂的作用下，通入空气，使空气与浮选剂所形成的泡沫吸附在有害杂质的表面，从而将有害杂质漂浮分离除去。磁选法是运用磁性，把各种原料中含铁矿物和机械铁除去，由于含铁矿物如菱铁矿，磁铁矿，赤铁矿，氢氧化铁和机械铁等都具有大小不同的磁性，选用不同强度的磁场，就可将他们吸引除去。一般采用滚轮磁选机（装在皮带运送机的末端），悬挂式电磁铁（装在皮带上面），振动磁选机（粉料经磁铁落下）等。他们的磁场强度为4000高斯至2023高斯。化学除铁法分湿法和干法两种，重要用于除去石英原料中的铁化合物。湿法一般用盐酸和硫酸饿溶液活草酸溶液浸洗。有人认为用氢氟酸与次亚硝酸钠溶液浸洗，效果更好。干法则在700摄氏度以上的高温下，通入氯化氢气体，使原料种的铁变为三氯化铁而挥发除去。32、在玻璃的熔制过程中,配合料发生哪些物理,化学及物理化学变化?答：各种配合料在加热形成玻璃过程中，发生许多物理的、化学的和物理化学的变化。具体过程如下：物理过程：涉及配合料的加热、吸附水分的蒸发排除、某些单独组份的熔融、某些组份的多晶转变、个别组份的挥发（Na2O，K2O，B2O3，PbO，SiR4，BF3，F2等）。化学过程：涉及固相反映、各种盐类的分解、水化物的分解、化学结合水的排除、组份间的互相反映及硅酸盐的生产。物理化学过程：涉及低共熔物的生产、组份或生产物间的互相溶解，玻璃和炉气介质之间的互相作用、玻璃液和耐火材料的互相作用及玻璃液和其中夹杂气体的互相作用等等。33.简述玻璃熔制的五个阶段硅酸盐的形成:硅酸盐生成反映在很大限度上是在固体状态下进行的,配合料各组分在加热过程中通过一系列的物理化学变化,重要的固相反映结束了,大部分气态物从配合料中逸出.玻璃形成:烧结物连续加热时即开始熔融，易熔的低共熔混合物一方面开始溶化，在熔化的同时发生硅酸盐和剩余二氧化硅的互溶。玻璃液的澄清：玻璃液继续加热，其粘度减少，并从中放出气态混合物，即进行去除可见气泡的过程，熔制普通玻璃时澄清在1400-1500结束。玻璃液的均化：均化是使玻璃液长时间处在高温下，其化学组成逐渐趋于均一，即由于扩散的作用，使玻璃中条纹，结石消除到允许的限度，变成均一体。玻璃液的冷却：在玻璃液的冷却过程中，不同位置的冷却强度不同样，因而相应的玻璃液的温度也不同样。34.简述玻璃的澄清原理（物、化的）答：澄清的过程就是:一方面使气泡中的气体、窑内气体与玻璃液中物理溶解和化学结合的气体之间建立平衡,再使可见气泡漂浮于玻璃液表面而加以消除。在高温澄清过程中，溶解在玻璃液内的气体、气泡中的气体及炉气这三者间会互相转移与平衡，它决定于某类气体在上述三相中的分压大小，气体总是由分压高的一相转入分压低的另一相中（如图所示）。图中P（炉A）为炉气中的A气体的分压，其余类推。 p炉A p液A炉气中的气体 玻璃液中溶解的气体 漂浮排除 气泡中的气体 澄清过程中发生的气体互换：a.气体从过饱和的玻璃液中分离出来，进入气泡或炉气；b.气泡中气体分离出来进入炉气或溶于玻璃液；c.气体从炉气中扩散到玻璃液。澄清过程中，气泡的消除有两种方式：（1）使气泡体积增大，加速上升，漂浮于玻璃液表面后破裂消除（大于临界泡径的气泡升到液面后排除）；（2）、使小气泡中的气体组分溶解于玻璃液中，气泡被吸取而消失（小于临界泡径的气泡，在玻璃液的表面张力作用下气泡中的气体溶解于玻璃液而消失）。35.在熔制过程中炉内气体，气泡中气体，及溶解在玻璃中气体如何平衡？ 答：炉内气体，气泡中气体，及溶解在玻璃中气体之间的互相转移与平衡，决定于某类气体在上述三相中分压的大小，气体总是由分压高的一相转入分压低的另一相中。澄清过程中发生的气体互换： （1）气体从过饱和的玻璃液中分离出来，进入气泡或炉气；当气体A在玻璃液中分压P(液)A在气泡中分压P（泡），气泡从周边的玻璃液中吸取气体，气泡慢慢变大而上升，进入炉内。 （2）气泡中的气体分离出来进入炉气或溶于玻璃液；当P(泡)P（液），气泡内的气体将被溶解而气泡变小，甚至消失。 （3）气体从炉气中扩散到玻璃液；当气体A在窑内分压P（炉）P（液），气体将溶解于玻璃液至分压相等。 气体间的转化与平衡决定于澄清温度，炉气压力与成分，气泡中气体的种类有密切的关系。36.气泡形成的因素是什么？消除一次气泡所采用的措施有哪些？答：配合料在熔化过程中，由于各组分一系列的化学反映和易挥发祖分的挥发，释放出大量气体。从结构的观点来说，在玻璃熔体中气体使许多硅氧键断裂，形成新的内表面，即生成气泡。通过澄清作用，可以除去玻璃中的气泡，但事实上，玻璃澄清完结后，往往有一些气泡没有逸出，或是由于平衡破坏，使溶解了的气体又重新析出，残留在玻璃中，这种气泡叫做一次气泡。一次气泡产生的重要因素是澄清不良，解决办法重要是适当提高澄清温度和适当调整澄清剂的用量。根据澄清过程消除气泡的两种方式来说，提高温度可以促使大气泡逸出。要使小气泡溶解吸取，则应减少温度，以增长玻璃溶解气体的能力。此外，改变玻璃的组成或减少窑内气体压力，减少熔体的黏度和玻璃与气体界面上的表面张力也可以促使气体逸出。在操作上严格遵守对的的熔化制度是防止一次气泡的重要措施。37.产生条纹和节瘤有哪些途径？ 答：节瘤也许是由于结石通过高温与周边玻璃中组分长期作用而成，或也许是由于碹滴转化而成的玻璃状的团块。 条纹是初期形成的不均匀玻璃液在液流作用下和在搅拌过程中被分散而尚未挥扩散均化而