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1、熔体的性质熔体的性质一、粘度 粘度是流体（液体或气体）抵抗流动的量度。当液体流动时： F FS S dv/dxdv/dx FF两层液体间的内摩擦力；SS两层液体间的接触面积；dv/dxdv/dx垂直流动方向的速度梯度；比例系数，称为粘滞系数，简称粘度。 因此，因此，粘度物理意义是指单位接触面积、单位速度梯粘度物理意义是指单位接触面积、单位速度梯度下两层液体间的内摩擦力度下两层液体间的内摩擦力。粘度单位是。粘度单位是Pas（帕（帕秒）。秒）。1Pas1Ns/m210dynescm210P（泊）或（泊）或1dPas（分帕（分帕秒）秒）1P（泊）。粘度的倒数称（泊）。粘度的倒数称液体流液体流动度动度
2、，即，即=1/。影响熔体粘度的主要因素是温度和化学组成。硅酸盐熔体在不同温度下的粘度相差很大，可以从10102 2变化至10101515 Pa Pas s；组成不同的熔体在同一温度下的粘度也有很大差别。在硅酸盐熔体结构中，有聚合程度不同的多种聚合物交织而成的网络，使得质点之间的移动很困难，因此硅酸盐熔体的粘度比一般液体高得多。1 1粘度一温度关系粘度一温度关系（1 1）VFTVFT公式（VogelVogelFulcherFulcherTammannTammann公式） 适用于整个温度范围适用于整个温度范围式中式中 A A、B B、T T0 0均是与熔体组成有关的常数。均是与熔体组成有关的常数。
3、某些熔体的粘度温度曲线某些熔体的粘度温度曲线a.a.应变点应变点: :粘度相当于粘度相当于 10101313PaPas s的温度，在该温度，的温度，在该温度，粘性流动事实上不复存在，粘性流动事实上不复存在，玻璃在该温度退火时不能除玻璃在该温度退火时不能除去其应力。去其应力。b.b.退火点（退火点（TgTg）: :粘度相当于粘度相当于10101212 PaPas s的温度，是消除玻的温度，是消除玻璃中应力的上限温度，也称璃中应力的上限温度，也称为玻璃转变温度。为玻璃转变温度。3 3） 特征温度特征温度某些熔体的粘度温度曲线某些熔体的粘度温度曲线c.c.变形点变形点: :粘度相当于粘度相当于101
4、01010101010.510.5PaPas s的温度，是指变形开的温度，是指变形开始温度，对应于热膨胀曲线上始温度，对应于热膨胀曲线上最高点温度，又称为膨胀软化最高点温度，又称为膨胀软化点。点。d.d.软化点软化点: :粘度相当于粘度相当于4 4.5.510106 6PaPas s的温度，它是用的温度，它是用 0.550.550.75mm0.75mm直径，直径，23cm23cm长的长的玻璃纤维在特制炉中以玻璃纤维在特制炉中以minmin速率加热，在自重下达到每速率加热，在自重下达到每分钟伸长一毫米时的温度。分钟伸长一毫米时的温度。3 3） 特征温度特征温度e.e.操作点操作点 : : 粘度相
5、当于粘度相当于1 10 04 4PaPas s时的温度，是玻璃成时的温度，是玻璃成形的温度。形的温度。f.f.成形温度范围成形温度范围: : 粘度相当于粘度相当于10103 310107 7PaPas s的温度。指准备的温度。指准备成形操作与成形时能保持制品成形操作与成形时能保持制品形状所对应的的温度范围。形状所对应的的温度范围。 g.g.熔化温度熔化温度: :粘度相当于粘度相当于10Pa10Pas s的温度。在此温度下，的温度。在此温度下，玻璃能以一般要求的速度熔化。玻璃能以一般要求的速度熔化。玻璃液的澄清、均化得以完成。玻璃液的澄清、均化得以完成。某些熔体的粘度温度曲线某些熔体的粘度温度曲
6、线3 3） 特征温度特征温度粘度粘度组成关系组成关系熔体中熔体中O/Si比值与结构及粘度的关系比值与结构及粘度的关系（1 1） O/SiO/Si比比硅酸盐熔体的粘度首先取决于硅氧四面体网络的聚合程硅酸盐熔体的粘度首先取决于硅氧四面体网络的聚合程度，即随度，即随O/SiO/Si比的上升而下降。比的上升而下降。(2)(2)一价碱金属氧化物一价碱金属氧化物通常通常碱金属氧化物（碱金属氧化物（LiLi2 2O O、NaNa2 2O O、K K2 2O O、RbRb2 2O O、CsCs2 2O O）能降低熔体粘度）能降低熔体粘度。这些正离子由于电荷少、。这些正离子由于电荷少、半径大、和半径大、和O O
7、2 2的作用力较小，提供了系统中的的作用力较小，提供了系统中的“自由氧自由氧”而使而使O/SiO/Si比值增加，导致原来硅氧负离比值增加，导致原来硅氧负离子团解聚成较简单的结构单位，因而使活化能减子团解聚成较简单的结构单位，因而使活化能减低、粘度变小。低、粘度变小。网络改变剂氧化物对熔融石英粘度的影响网络改变剂氧化物对熔融石英粘度的影响=Li2O-SiO21400；K2O-SiO21600；=BaO-SiO21700132046875901020304050Log(:P)金属氧化物（金属氧化物（mol%）R2O的作用的作用解聚解聚微聚微聚一次极化一次极化Si4+O-RSi-O+R+二次极化二次
8、极化-O-Si-O+R+-O-Si+O-+R+SiO键断裂键断裂R+连接硅氧四面体中的非桥氧连接硅氧四面体中的非桥氧（主要）（主要）（次要）（次要） 在简单碱金属硅酸盐系统中，碱金属离子R R对粘度的影响与本身含量有关1)1)当2 2O O含量较低时（O/SiO/Si较低），），熔体中硅氧负离子团较大，对粘度起主要作用的是四面体SiOSiO4 4 间的键力。这时，加入的正离子的半径越小，降低粘度的作用越大，其次序是LiLiNaNa RbRbCsCs。 这是由于R R除了能提供“游离”氧，打断硅氧网络以外，在网络中还对SiSiO OSiSi键有反极化作用，减弱了上述键力。LiLi离子半径最小，电
9、场强度最强，反极化作用最大，故它降低粘度的作用最大。2)2)当熔体中2 2O O含量较高（O/SiO/Si比较高）时，则熔体中硅氧负离子团接近最简单的SiOSiO4 4 形式，同时熔体中有大量2-2-存在，SiOSiO4 4 四面体之间主要依靠R RO O键力连接，这时作用力矩最大的LiLi+ +就具有较大的粘度。在这种情况下，2 2O O对粘度影响的次序是LiLi+ +NaNa+ + + + 。（3 3）二价金属氧化物 二价碱土金属氧化物对粘度影响：一方面和碱金属离子一样，能使硅氧负离子团解聚使粘度降低；另一方面，它们的电价较高而半径又不大，因此其离子势Z/rZ/r较+ +的大，能夺取硅氧负
10、离子团中的2-2-来包围自己，导致硅氧负离子团聚合。综合这两个相反效应，2+2+降低粘度的次序是BaBa2+2+SrSr2+2+CaCa2+2+g g2+2+，系统粘度次序为BaBa2+2+SrSr2+2+CaCa2+2+ 11，结构中，结构中”游离游离”氧充足，氧充足，B B3 3以以BOBO4 4 四面体状态加入到四面体状态加入到SiOSiO4 4 四面体网四面体网络，将断开的网络重新连接起来，结构趋于紧密，粘度络，将断开的网络重新连接起来，结构趋于紧密，粘度随含量升高而增加；随含量升高而增加；2 2）当）当NaNa2 2O/ BO/ B2 2O O3 3 约为约为1 1时时(B(B2 2
11、O O3 3含量约为含量约为1515) )，B B3 3形成形成BOBO4 4 四面体最多，粘度达到最高点；四面体最多，粘度达到最高点；3 3）B B2 2O O3 3含量继续增加，较多量的含量继续增加，较多量的B B2 2O O3 3引入使引入使NaNa2 2O/ O/ B B2 2O O3 311，“游离游离”氧不足，氧不足，B B3 3开始处于层状开始处于层状BOBO3 3 中，中，使结构趋于疏松，粘度又逐步下降。使结构趋于疏松，粘度又逐步下降。16Na16Na2 2O OxBxB2 2O O3 3(84(84x)SiOx)SiO2 2 系统玻璃中 560560时的粘度变化1514131
12、21110048121620242832Lg(:P)B2O3(mol%)（7 7）离子极化的影响）离子极化的影响 离子间的相互极化对粘度也有重要影响。由于极化离子间的相互极化对粘度也有重要影响。由于极化使离子变形，共价键成分增加，减弱了使离子变形，共价键成分增加，减弱了SiSiO O键力，温度键力，温度一定时，引入等量的具有一定时，引入等量的具有1818电子层结构的二价副族元素电子层结构的二价副族元素离子离子ZnZn2+2+、CdCd2+2+、PbPb2+2+等较引入含等较引入含8 8电子层结构的碱土金属电子层结构的碱土金属离子更能降低系统的粘度；当粘度一定时，系统的温度离子更能降低系统的粘度
13、；当粘度一定时，系统的温度会更低。会更低。 18Na18Na2 2O O12RO12RO70SiO70SiO2 2玻璃，当玻璃，当10101212PaPas s时温度是时温度是 8 8电子结构电子结构 T() 18T() 18电子结构电子结构 T() T() 四周期四周期 CaOCaO 533 533 ZnOZnO 513 513五周期五周期 SrOSrO 511 511 CdOCdO 487 487六周期六周期 BaOBaO 482 482 PbOPbO 422 422（8 8）其它化合物）其它化合物CaFCaF2 2能使熔体粘度急剧下降，其原因是F F的离子半径与O O2 2的相近，较容易发生取代，但F F只有一价，将原来网络破坏后难以形成新网络，所以粘度大大下降。稀土元素氧化物如氧化镧、氧化铈等，以及氯化物、硫酸盐在熔体中一般也起降低粘度的作用。 综上所述，加入某一种化合物所引起粘度的改变既取决于加入的化合物的本性，也取决于原来基础熔体的组成。
