Классификация стекол по составу - Стекло и эмали
Согласно определению Комиссии по терминологии АН СССР (1932г.) "стеклом называются все аморфные тела, получаемые путем переохлаждения расплава независимо от их состава и температурной области затвердевания и обладающие в результате постепенного увеличения вязкости механическими свойствами твердых тел, причем процесс перехода из жидкого состояния в стеклообразное должен быть обратимым".
Из определения следует, что в стеклообразном состоянии могут находиться вещества, принадлежащие к разным классам химических соединений.
Органические стекла представляют собой органические полимеры-полиакрилаты, поликарбонаты, полистирол, сополимеры винилхлорида с метилметакрилатом, -- находящиеся в стеклообразном состоянии. Наибольшее практическое применение нашли стекла на основе полиметил-метакрилата. По своей технологии, механизму твердения и строению органические стекла существенно отличаются от неорганических и составляют особый объект изучения.
Многовековая история стеклоделия связана с изготовлением силикатных стекол, основывающихся на системе Na2O--СаО--SiO2. Только во второй половине XX в. было показано, что натрий-кальций-силикатные стекла составляют небольшую часть безграничного мира неорганических стекол.
По типу неорганических соединений различают следующие классы стекол: элементарные, галогенидные, халькогенидные, оксидные, металлические, сульфатные, нитратные, карбонатные и др.
Элементарные стекла способны образовывать лишь небольшое число элементов -- сера, селен, мышьяк, фосфор, углерод. Положение стеклообразующих элементов в периодической системе показано на рис. 4.1.
Стеклообразные - серу и селен, удается получить при быстром переохлаждении расплава; мышьяк -- методом сублимации в вакууме; фосфор--при нагревании до 250°С под давлением более 100 МПа; углерод--в результате длительного пиролиза органических смол. Промышленное значение находит стеклоуглерод, обладающий уникальными свойствами, превосходящими свойства кристаллических модификации углерода: он способен оставаться в твердом состоянии вплоть до 3700°С, имеет низкую плотность порядка 1500 кг/м3, обладает высокой механической прочностью, электропроводностью, химически устойчив.
Галогенидные стекла получают на основе стеклообразующего компонента BeF2.
Многокомпонентные составы фторбериллатных стекол содержат также фториды алюминия, кальция, магния, стронция, бария. Фторбериллатные стекла находят практическое применение благодаря высокой устойчивости к действию жестких излучений, включая рентгеновские лучи, и таких агрессивных сред, как фтор и фтористый водород.
Халькогенидные стекла получают в бескислородных системах типа As--J (где Z--S, Se, Te), Ge--As--X, Ge--Sb--X, Qe--P--X и др. Халькогенидные стекла имеют высокую прозрачность в ИК-области спектра, обладают электронной проводимостью, обнаруживают внутренний фотоэффект.
Стекла применяются в телевизионных высокочувствительных камерах, в электронно-вычислительных машинах в качестве переключателей или элементов запоминающих устройств.
Оксидные стекла представляют собой обширный класс соединении. Наиболее легко образуют стекла оксиды SiO2, GeO2, ВгО3, P2O5.
Большая группа оксидов -- TeO2, TiО2, SeО2, WO2, BiO5,
Рис. 4.1. Область стеклообразования в системе Na2O--CaO-- SiО2 (а) и диаграмма состояния части тройной системы (по Морею) (б), имеющая значение для технологии стекла
1-граница области стеклообразования; 2 - область составов промышленных стекол; 3 - составы древних стекол (Египет, Ближний Восток); Э - эвтектика; Д - состав девитрита Na2О-3Ca0; Р-состав растворимого стекла Na2O-2,25SiО2
Например, легко образуются стекла в системах CaO--Al2O5, СаО--МgО3--ВаО3, P5O5--Ws.
Каждый из стеклообразующих оксидов может образовать стекла в комбинации с промежуточными или модифицирующими оксидами. Стекла получают названия по виду стеклообразующего оксида: силикатные, боратные, фосфатные, германатные и т. д. Практическое значение имеют стекла простых и сложных составов, принадлежащие к силикатным, боратным, боросиликатным, фосфатным, германатным, алюминатным, молибдатным, вольфраматным и другим системам.
Промышленные составы стекол содержат, как правило, не менее 5 компонентов, а специальные и оптические стекла могут содержать более 10 компонентов.
Важнейшее достоинство стекольной технологии состоит в том, что она позволяет получать в твердом состоянии вещества с нестехиометрическим соотношением компонентов, которые не существуют в кристаллическом состоянии. Более того, свойства стекол удается плавно регулировать в нужном направлении путем постепенного изменения состава.
Стекла, полученные на основе нитратных, сульфатных и карбонатных соединений, в настоящее время представляют научный интерес, но практического применения пока не имеют.
Традиционная технология получения стекол включает переохлаждение расплава до твердого состояния без кристаллизации. На этом способе основана мировая промышленная технология производства стекла.
Создание технических устройств, позволяющих отводить тепло с более высокой скоростью, расширяет число веществ, которые удается получить в стеклообразном состоянии путем охлаждения расплава. Сверхвысокие скорости переохлаждения порядка нескольких миллионов градусов в 1 с позволяют фиксировать в стеклообразном состоянии сплавы металлов (например, в системе Fe--Mi--В--Р).
Промышленное значение приобретают способы получения стекол путем вакуумного испарения, конденсации из паровой фазы, плазменного напыления. В этих случаях стекло удается получить из газовой фазы, минуя расплавленное состояние.
Облучение кристаллов частицами высоких энергий или воздействие на них ударной волны приводит к неупорядоченному смещению частиц из положений равновесия и, таким образом, к аморфизации структуры, в результате чего твердые кристаллические вещества могут быть переведены в стеклообразное состояние, минуя стадию плавления.
Похожие статьи
-
Микронеоднородное строение стекол - Стекло и эмали
Согласно современным представлениям, все однофазные стекла имеют микронеоднородное строение. Речь идет об образовании в структуре микрообластей размером...
-
Кристаллохимическое описание строения стекол - Стекло и эмали
В основе данного описания лежат понятия ближнего и дальнего порядка в структуре веществ. Ближний порядок в общем случае, означает правильное расположение...
-
Фосфатные стекла - Стекло и эмали
Фосфатные стекла построены из тетраэдров [PО4]3 . Один из атомов кислорода тетраэдра не может участвовать в образовании связи с другими компонентами...
-
Бинарные щелочно-силикатные стекла - Стекло и эмали
Бинарные щелочно-силикатные стекла систем Ме 2О-- SiО2 (где Me--Li, Na, К, Rb, Cs, Tl). Введение в состав стекла оксидов щелочных металлов приводит к...
-
Химический состав веществ оказывает существенное влияние на их теплопроводность. Вещества, простые по химическому составу и строению, имеют большую...
-
Кварцевое стекло - Стекло и эмали
Структурной основной единицей кварцевого стекла является кремнекислородный тетраэдр. Атом кремния окружен четырьмя атомами кислорода, расположенными...
-
Необходимо отметить, что даже небольшие изменения химического состава материалов, их физического состояния и структуры приводят к существенному изменению...
-
Теплоизолирующие свойства тем выше, чем ниже воздухопроницаемость ТИМ. Мягкие изоляционные материалы настолько хорошо пропускают воздух, что движение...
-
Виды и свойства листового и облицовочного стекла
Стекольная промышленность выпускает довольно широкую номенклатуру строительного стекла, которое для удобства изучения можно разделить на две основные...
-
Природные каменные материалы - материалы, получаемые механической обработкой или без специальной обработки горных пород. Горные породы - значительные по...
-
Стеклянная вата представляет собой минеральное волокно, которое по технологии изготовления и свойствам имеет много общего с минеральной ватой. Для...
-
КЛАССИФИКАЦИЯ - Проектирование гостиниц
Гостиницы можно разделить по: - виду собственности, - ассортименту услуг, - туристической привлекательности - дополнительной деятельности (отели-казино)....
-
Свойства, строение и состав строительных материалов - Строительные материалы
Свойства строительного материала определяются его структурой. Для получения материала заданных свойств следует создать его внутреннюю структуру,...
-
Классификация сталей - Стали для стальных конструкций зданий и сооружений
Классификация сталей и сплавов производится: По химическому составу; По структурному составу; По качеству (по способу производства и содержанию вредных...
-
Исследование и разработка технологии получения бетона с использованием переработанных отходов стекла
Данная статья об использовании переработанного отхода стекла в качестве наполнителя в производстве бетона. Проведенное исследование позволяет утверждать,...
-
ПРОЕКТИРОВАНИЕ СОСТАВА АСФАЛЬТОБЕТОНА - Эксплуатационные свойства асфальтобетона
Целенаправленно проектировать состав горячей асфальтобетонной смеси начали в конце XIX - начале XX столетия. В разных районах мира были разработаны...
-
Классификация и ассортимент обоев, Требования к качеству обоев, маркировка - Оценка качества обоев
Классификация: По влагостойкости: - не влагостойкие. Такие обои нельзя мыть водой и щеткой. Их протирают сухой тряпкой или обрабатывают пылесосов; -...
-
Рассмотрены теплоизоляционные и звукоизоляционные материалы на основе жидкого стекла, вспенивание в которых происходит за счет химических реакций. В...
-
Системы водоснабжения могут классифицироваться по ряду основных признаков. По назначению: - системы водоснабжения населенных мест (городов, поселков), -...
-
Классификация - Особенности строительства мостов
По области применения По области применения мосты делятся на: Железнодорожные Автомобильные Метромосты Пешеходные Комбинированные(например,...
-
К строительным материалам относят природные и искусственные вещества, композиции и изделия из них, применяемые для возведения зданий и сооружений....
-
Определение минимальной пустотности смеси заполнителей. - Подбор состава тяжелого и ячеистого бетона
Исходя из заданных значений насыпной плотности песка и щебня в виброуплотненном состоянии, их плотности зерен и пустотности в виброуплотненном состоянии...
-
Описание свойств материалов в составе бетона - Изготовление железобетонных колонн
Цемент Портландцемент (англ. Portland cement ) -- гидравлическое вяжущее вещество, в составе которого преобладают силикаты кальция (70-80 %). Это вид...
-
Признаки классификации систем внутреннего водопровода - Системы внутреннего водопровода
Водопровод насосный поливочный кран Системы водоснабжения (водопроводы) классифицируют по ряду признаков. 1) По виду обслуживаемого объекта системы...
-
Рассмотрены теплоизоляционные и звукоизоляционные материалы на основе жидкого стекла, отверждаемые при повышенной температуре. Данные материалы...
-
Классификация композиционных материалов - Композиционные материалы
Композиты - многокомпонентные материалы, состоящие из полимерной, металлической., углеродной, керамической или др. основы (матрицы), армированной...
-
Каменный минерал строительный гранит Технология производства каменных материалов и изделий включает: - добычу горной породы; - ее обработку. В...
-
Под функциональным проектированием подразумевается совокупность методов, обеспечивающих разработку состава асфальтобетонной смеси с требуемыми...
-
Введение - Судоходный канал в составе шлюза
Правильное и наиболее целесообразное в данных топографических условиях расположение судоходных шлюзов и подходов к ним на плане, является основным...
-
Цементные и известковые краски В цементных красках связующим веществом является белый портландцемент; пигменты должны быть щелочестойкими. Для увеличения...
-
Наиболее массовые - секционные дома, составляющие 80 % всего объема жилищного строительства ( в России ). В секционных домах группы квартир размещены...
-
Полимерные красочные составы, Полимерные краски - Лакокрасочные материалы
Полимерные краски Полимерная краска Представляет собой суспензию пигмента в растворе полимера или перхлорвиниловой смолы. К числу хорошо...
-
Связующие (пленкообразующие) вещества Связующими веществами в красочных составах являются следующие материалы: полимеры -- в полимерных красках, лаках,...
-
Исследование влияния состава и температуры на свойства бетонной смеси. Из анализа литературных данных следует отметить, что большинство авторов считают,...
-
Мраморы - образовались из известняков (реже доломитов) под действием высоких температур и огромного всестороннего давления. , , водопоглощение 0,1ч0,7 %,...
-
Общие сведения, Цель работы - Расчет состава тяжелого бетона
Расчет состава тяжелого бетона производится для получения необходимых свойств бетона в конструкциях, установленных государственными стандартами,...
-
В статье представлены основные положения работы по гормонизации таких европейских норм как TL Asphalt-StB 07 и финских норм на асфальт PANKry с...
-
Состав, строение и свойства композиционных материалов - Композиционные материалы
Свойства композиционных материалов зависят от состава компонентов, их сочетания, количественного соотношения и прочности связи между ними. Армирующие...
-
Классификация грунтов При оценке свойств грунтов, входящих в расчеты оснований фундаментов, наибольшее значение имеют физико-механические характеристики....
-
Классификация отходов и терминология - Использование отходов в строительстве
Отход строительный утилизация цементный В литературе до настоящего времени нет единых определений терминов "отходы" и "вторичные ресурсы", "попутные и...
Классификация стекол по составу - Стекло и эмали