4_玻璃的黏度(1)

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1、1玻璃工艺学2玻璃工艺学玻璃性质概述玻璃性质概述定义定义：指玻璃对外界因素的作用所作出的反应。：指玻璃对外界因素的作用所作出的反应。 外因外因 玻璃性质玻璃性质 热热 热稳定性、热膨胀系数、导热系数热稳定性、热膨胀系数、导热系数 电电 电导率、介电损耗电导率、介电损耗 光光 折射率、反射、光吸收折射率、反射、光吸收 机械力机械力 机械强度、弹性模量、硬度机械强度、弹性模量、硬度 化学介质化学介质 化学稳定性化学稳定性 分类分类： 迁移性质、非迁移性质、其它性质迁移性质、非迁移性质、其它性质3玻璃工艺学1.迁移性质迁移性质 可用离子迁移时克服势垒的能量衡量。可用离子迁移时克服势垒的能量衡量。成分

2、与性质间成分与性质间不符和加和法则不符和加和法则。包括电导、电阻、粘度、化稳性等。包括电导、电阻、粘度、化稳性等。在在Tg,Tf内逐渐变化内逐渐变化2.非迁移性质非迁移性质和玻璃成分间关系简单，和玻璃成分间关系简单，符合加和法则符合加和法则。包括折射率、色散、弹性模量、硬度、包括折射率、色散、弹性模量、硬度、热膨胀系数、介电常数等。热膨胀系数、介电常数等。在在Tg,Tf内突变。内突变。1TLgA转变区转变区玻璃性质概述玻璃性质概述转变区转变区LgBT折射率 弹性4玻璃工艺学3.其它性质其它性质光吸收、颜色等。光吸收、颜色等。是由于电子在离子内跃迁、在不同离子间的电荷迁移及是由于电子在离子内跃迁

3、、在不同离子间的电荷迁移及原子或原子团的振动引起。原子或原子团的振动引起。玻璃性质概述玻璃性质概述5玻璃工艺学（一）粘度的物理意义（一）粘度的物理意义 粘度是用来衡量粘滞流动的，它表示了液体的内摩擦力。这粘度是用来衡量粘滞流动的，它表示了液体的内摩擦力。这种内摩擦力是液体结构的外在表现。种内摩擦力是液体结构的外在表现。定义定义定义定义： 粘度指面积为粘度指面积为S的两平行液层以一定的速度的两平行液层以一定的速度 梯度梯度 （dv/dx）移动时需克服的内摩擦阻力）移动时需克服的内摩擦阻力f。液体流动时内摩擦力液体流动时内摩擦力 一、一、 玻璃的粘度玻璃的粘度6玻璃工艺学 f= S (dv/dx)

4、 (4-1) 粘度或粘度系数粘度或粘度系数单位：单位： 国际单位：帕斯卡国际单位：帕斯卡秒（秒（Pa S） 常用单位：泊（常用单位：泊（P） 1 Pa S=10 P =1/ - - 流动度流动度 h20 C水水 =10-3 Pa S 玻璃玻璃=10 Pa S 1018 Pa S 7玻璃工艺学8玻璃工艺学（二）粘度特征点（二）粘度特征点 （Pa S） 对应温度对应温度 日用玻璃日用玻璃 石英玻璃石英玻璃10 澄清温度澄清温度 1500 C 2000 C 102103 自动供料温度自动供料温度 1178 C 104105 结晶过程结晶过程103106.6 操作范围操作范围 31061.5107 软

5、化温度软化温度 764 C 1580 C 1012 退火上限退火上限 583 C 1084 C 1012.4 转变点转变点Tg1013.5 应变点应变点 539 C 956 C 9玻璃工艺学（三）粘度和温度的关系（三）粘度和温度的关系 玻璃的粘度随温度降低而增大，玻璃的粘度随温度降低而增大，玻璃的粘度随温度降低而增大，玻璃的粘度随温度降低而增大，从玻璃液到固态玻璃的转变过程从玻璃液到固态玻璃的转变过程从玻璃液到固态玻璃的转变过程从玻璃液到固态玻璃的转变过程中，粘度是连续变化的中，粘度是连续变化的中，粘度是连续变化的中，粘度是连续变化的 。1.粘度与温度关系的量化粘度与温度关系的量化质点移动（流

6、动）需有克服一定势垒（质点移动（流动）需有克服一定势垒（ u）的能量。）的能量。 u 流动性流动性 粘度粘度 =A e u/KT （4-2） =1/ =A e u/KT （4-3） u - u - 粘滞活化能（势垒）粘滞活化能（势垒） - - 流动度流动度 Lg = + /T ( u是常数是常数) （4-4） = LgA = ( u/K) Lge10玻璃工艺学bc中温段中温段 冷却时不断发生聚冷却时不断发生聚合，合， 故此段为故此段为 非线非线 性性 关系。关系。ab、cd段为线性段为线性 关系关系高温高温 熔体基本无聚合熔体基本无聚合低温低温 聚合趋于完毕聚合趋于完毕abcdLg 1/T11

7、玻璃工艺学2.玻璃的玻璃的 -T曲线曲线用用 d /dT 表示表示料性料性 d /dT 大即料性大即料性 短（短（ A ）曲线）曲线 较陡较陡 d /dT 小即料性小即料性 长（长（B ）曲线）曲线 较平缓较平缓料性料性 短的玻璃可有较高的成型机速。短的玻璃可有较高的成型机速。Lg TAB炉中以相同速度升温，伸长速度炉中以相同速度升温，伸长速度不同，玻璃不同，玻璃2料性料性 较短较短12玻璃工艺学（四）粘度与玻璃组成的关系（四）粘度与玻璃组成的关系 1.氧硅比氧硅比O/Si表现了网络连接程度。表现了网络连接程度。O/Si大时大时 Onb多，多， 较小。较小。O/Si 小时小时 Onb少，少，

8、较大。较大。2.化学键的强度化学键的强度其他条件相同时化学键越强粘度越大。其他条件相同时化学键越强粘度越大。R2O-SiO2中中R+使粘度降低使粘度降低（1）O/Si 高时高时 ， Li Na K（2）O/Si 低时低时 ， Li Na K13玻璃工艺学（3）CaO 在在Na2O-CaO-SiO2玻璃中降高温粘度，升低温粘度。玻璃中降高温粘度，升低温粘度。一般含量一般含量 惰性气体型惰性气体型如如Pb2+、Cd2+、Sn2+、Bi3+、Zn2+、Co2+等均可降低粘度。等均可降低粘度。14玻璃工艺学5 . 配位数配位数 电荷相同时电荷相同时N越大越大 越大。越大。 如如： In2O3(N=6)

9、 Al2O3 (N=4) ZrO2 (N=8) TiO2 (N=6) GeO2 (N=4) 氧化硼表现明显。氧化硼表现明显。硼反常硼反常 BO4 BO36.其它阴离子对粘度影响其它阴离子对粘度影响 OH使使 降低降低 氟化物取代氧化物氟化物取代氧化物 降低降低15玻璃工艺学小结小结 （1）SiO2、Al2O3、ZrO2等等 增加粘度。增加粘度。（2）碱金属氧化物降粘度。）碱金属氧化物降粘度。（3）PbO、CdO、Bi2O3 、 SnO等降低粘度。等降低粘度。（4）碱土金属氧化物）碱土金属氧化物 高温降粘度，低温升粘度。（使料性变短）高温降粘度，低温升粘度。（使料性变短） 增加粘度的顺序增加粘度

10、的顺序 Mg2+Ca2+Sr2+Ba2+lg=13 lg=3 16玻璃工艺学（五）粘度的计算与测量（五）粘度的计算与测量1.测量测量（常测高温粘度）（常测高温粘度）落球法落球法： = 100.5 1.3 105 Pa s，根据斯托克斯沉降原理，根据斯托克斯沉降原理，测定铂球在熔体中下落速度求测定铂球在熔体中下落速度求 。转筒法转筒法： = 101 107 Pa s，利用铂丝悬挂的转筒浸在熔体内，利用铂丝悬挂的转筒浸在熔体内转动，悬丝受到熔体的粘滞阻力作用而扭成一定角度，由此扭转动，悬丝受到熔体的粘滞阻力作用而扭成一定角度，由此扭转角的大小来测定转角的大小来测定 。拉丝法拉丝法： = 10710

11、14Pa s，TfTg间用无荷重玻璃丝法间用无荷重玻璃丝法; Tg以以下用玻璃丝荷重伸长法下用玻璃丝荷重伸长法.如如:成型下限温度即玻璃丝由于自重每分钟伸长成型下限温度即玻璃丝由于自重每分钟伸长1mm时的温度时的温度17玻璃工艺学2.计算计算 奥霍琴法：奥霍琴法：T=AX+BY+CZ+D T T T T某粘度某粘度某粘度某粘度值对应值对应的温度；的温度；的温度；的温度； X X X X、Y Y Y Y、Z Z Z Z分分分分别别是是是是NaNaNaNa2 2 2 2O O O O、CaO+Mg0CaO+Mg0CaO+Mg0CaO+Mg0、A1A1A1A12 2 2 2O O O O3 3 3

12、3的质量百分数；的质量百分数；的质量百分数；的质量百分数； A A A A、B B B B、C C C C、D D D D分分分分别别是是是是NaNaNaNa2 2 2 2O O O O、CaO+3CaO+3CaO+3CaO+3Mg0Mg0Mg0Mg0、AlAlAlAl2 2 2 2O O O O3 3 3 3、SiOSiOSiOSiO2 2 2 2的特性的特性的特性的特性 常数，随粘度值而变化。常数，随粘度值而变化。常数，随粘度值而变化。常数，随粘度值而变化。 18玻璃工艺学玻璃粘度玻璃粘度玻璃粘度玻璃粘度（Pa.SPa.SPa.SPa.S）系数数值系数数值系数数值系数数值 以以以以1 1

13、1 1MgOMgOMgOMgO代代代代1 1 1 1CaOCaOCaOCaO时所引起的相应温时所引起的相应温时所引起的相应温时所引起的相应温度提高度提高度提高度提高()()()() A AB BC CD D101010102 2 2 2-22.87-22.87-16.10-16.106.506.501700.401700.409.09.0101010103 3 3 3 -17.49-17.49-9.92-9.925.905.901381.401381.406.06.0101010104 4 4 4 -15.37-15.37-6.25-6.255.005.001194.221194.225.05

14、.0101010105.55.55.55.5 -12.19-12.19-2.19-2.194.584.58980.72980.723.53.5101010106 6 6 6 -10.36-10.36-1.18-1.184.354.35910.86910.862.62.6101010107 7 7 7 -8.71-8.710.470.474.244.24815.89815.891.41.4101010108 8 8 8 -9.19-9.191.571.575.345.34762.50762.501.01.0101010109 9 9 9 -8.75-8.751.921.925.205.20720

15、.80720.801.01.01010101010101010-8.47-8.472.272.275.295.29683.80683.801.51.51010101011111111-7.46-7.463.213.215.525.52632.90632.902.02.01010101012121212 -7.32-7.323.493.495.375.37603.40603.402.52.51010101013131313 -6.29-6.295.245.245.245.24561.50561.503.03.019玻璃工艺学计算举例计算举例玻璃的成分为：玻璃的成分为：NaNa2 2O 15O 1

16、5、CaOCaO、Mg0 1Mg0 1、AlAl2 2O O3 3、SiOSiO2 2 7373，试求黏度试求黏度 = 10= 10 PaPa s s时的温度？时的温度？T=T=15.3715.3715156.256.25(8+1)+(8+1)+5 53+3+1194.221194.22=922=922则温度共降低：则温度共降低：25=10T = 10 =92210=912Mg0Mg0实际含量比低，由表知，实际含量比低，由表知， = 10= 10 PaPa s s时，时， CaOCaO每取代每取代Mg0Mg0，温度下降，温度下降20玻璃工艺学阿洛奇美第阿洛奇美第阿洛奇美第阿洛奇美第 提供提供提供提供