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玻璃最初由火山噴出的酸性巖凝固而得。約公元前3700年前,古埃及人已制出玻璃裝飾品和簡單玻璃器皿,當時只有
有色玻璃,約公元前1000年前,中國制造出無色玻璃。公元12世紀,出現了商品玻璃,并開始成為工業材料。18世紀,為適應研制望遠鏡的需要,制出
光學玻璃。1873年,比利時首先制出
平板玻璃。1906年,美國制出
平板玻璃引上機。此后,隨著玻璃生產的工業化和規模化,各種用途和各種性能的玻璃相繼問世。現代,玻璃已成為日常生活、生產和科學技術領域的重要材料。
種類玻璃通常按主要成分分為
氧化物玻璃和
非氧化物玻璃。非氧化物玻璃品種和數量很少,主要有
硫系玻璃和
鹵化物玻璃。硫系玻璃的陰離子多為硫、硒、碲等,可截止短波長光線而通過黃、紅光,以及近、遠紅外光,其電阻低,具有開關與記憶特性。鹵化物玻璃的
折射率低,色散低,多用作光學玻璃。
氧化物玻璃又分為
硅酸鹽玻璃、
硼酸鹽玻璃、
磷酸鹽玻璃等。
硅酸鹽玻璃指基本成分為SiO2的玻璃,其品種多,用途廣。通常按玻璃中SiO2以及堿
金屬、堿土
金屬氧化物的不同含量,又分為:①
石英玻璃。SiO2含量大于99.5%,
熱膨脹系數低,耐高溫,
化學穩定性好,透紫外光和紅外光,熔制溫度高、
粘度大,成型較難。多用于半導體、電光源、光導通信、激光等技術和光學儀器中。②
高硅氧玻璃。SiO2含量約96%,其性質與
石英玻璃相似。③
鈉鈣玻璃。以SiO2含量為主,還含有15%的Na2O和16%的CaO,其成本低廉,易成型,適宜大規模生產,其產量占實用玻璃的90%。可生產玻璃瓶罐、平板玻璃、器皿、燈泡等。④
鉛硅酸鹽玻璃。主要成分有SiO2和PbO,具有獨特的高折射率和高體積電阻,與金屬有良好的浸潤性,可用于制造燈泡、
真空管
芯柱、晶質玻璃器皿、火石光學玻璃等。含有大量PbO的
鉛玻璃能阻擋X射線和γ射線。⑤
鋁硅酸鹽玻璃。以SiO2和Al2O3為主要成分,軟化
變形溫度高,用于制作放電燈泡、
高溫玻璃溫度計、化學燃燒管和
玻璃纖維等。⑥
硼硅酸鹽玻璃。以SiO2和B2O3為主要成分,具有良好的
耐熱性和化學
穩定性,用以制造烹飪器具、實驗室儀器、金屬焊封玻璃等。
硼酸鹽玻璃以B2O3為主要成分,
熔融溫度低,可抵抗鈉蒸氣
腐蝕。含稀土元素的硼酸鹽玻璃折射率高、色散低,是一種新型光學玻璃。磷酸鹽玻璃以P2O5為主要成分,折射率低、色散低,用于光學儀器中。
此外,玻璃按性能特點又分為:
鋼化玻璃、
多孔玻璃(即
泡沫玻璃,孔徑約40,用于海水淡化、病毒過濾等方面)、
導電玻璃(用作電極和飛機風擋玻璃)、
微晶玻璃、
乳濁玻璃(用于照明器件和裝飾物品等)和
中空玻璃(用作
門窗玻璃)等。
生產
工藝玻璃生產的主要原料有玻璃形成體、玻璃調整物和玻璃中間體,其余為輔助原料。主要原料指引入玻璃形成網絡的氧化物、中間體氧化物和網絡外氧化物;輔助原料包括澄清劑、
助熔劑、
乳濁劑、
著色劑、
脫色劑、
氧化劑和
還原劑等。
玻璃生產工藝主要包括:①原料預加工。將塊狀原料粉碎,使潮濕原料
干燥,將含鐵原料進行除鐵處理,以保證玻璃質量。②配合料制備。③熔制。玻璃配合料在池窯或
坩堝窯內進行高溫
加熱,使之形成均勻、無
氣泡,并符合成型要求的
液態玻璃。④成型。將液態玻璃加工成所要求形狀的制品,如平板、各種器皿等。⑤
熱處理。通過
退火、
淬火等工藝,消除或產生玻璃內部的
應力、分相或晶化,以及改變玻璃的結構狀態。【完】