Боросиликатное стекло

Включение оксида бора вместо щелочных составляющих шихты придает этому стеклу свойства тугоплавкости, стойкости к резким температурным скачкам и агрессивным средам. Изменение состава и ряд технологических особенностей, в свою очередь, сказывается на себестоимости — оно дороже обычного силикатного. Боросиликатные стекла отличаются повышенной термостойкостью.

Боратные стекла. Стеклообразный борный ангидрит легко получается путем простого плавления борной кислоты при 1200-1300оС. Благодаря отличным электроизоляционным качествам и сравнительной легкоплавкости боратные стекла широко применяются в электротехнике. Некоторые боратные стекла представляют интерес для оптотехники.

Фосфатные стекла используют в производстве технических и оптических стекол, эмалей, а также электровакуумной промышленности.

Кварцевое стекло — содержит не менее 99% SiO- (кварца). Кварцевое стекло выплав­ляют при температуре более 1700° С из самых чистых разновидностей кристал­лического кварца, горного хрусталя, жильного кварца или чистых кварцевых песков. Кварцевое стекло пропускает ультрафиолето­вые лучи, имеет очень высокую темпера­туру плавления, благодаря небольшому коэффициенту расширения выдерживает резкое изменение температур, стойкое по отношению к воде и кислотам. Кварцевое стекло применяют для изготовления лаборатор­ной посуды, оптических прибо­ров, изоляционных материалов, ртутных ламп, применяемых в медицине и др.

Многовековая история стеклоделия связана с изготовлением силикатных стекол, основывающихся на системе Na₂O –СаО–SiО₂. Только во второй половине XX в. было показано, что натрий–кальций–силикатные стекла составляют небольшую часть безграничного мира неорганических стекол.

!!! Помимо названных кислотных оксидов в состав стекла входят оксиды щелочных и щелочно-земельных металлов. Из щелочных оксидов используют оксиды натрия — Nа2О, оксиды калия — К2О, оксиды лития — Li2О; из щелочно-земельных — оксиды кальция — СаО, оксиды магния — МgО, оксиды цинка — ZnО, оксиды бария — ВаО, оксиды свинца — РbО. Каждый оксид привносит присущие ему свойства.

!!! Промышленные составы стекол содержат, как правило, не менее 5 компонентов, а специальные и оптические стекла могут содержать более 10 компонентов.

По количеству компонентов делят на:

-однокомпонентное кварцевое стекло на основе диоксида кремния Si02, широко использующееся в технике и быту, наиболее простое по составу.

- двухкомпонентные — бинарные щелочно-силикатные стекла состава Me20—nSi02, где Me—Na, К;п=2...4, так называемые растворимые (жидкие) стекла, имеют большое промышленное значение, широко применяются в строительстве для получения кислотостойкого цемента, а также для реставрационных работах.

- многокомпонентные оксидные стекла Основу промышленных стекол — оконного, архитектурно-строительного, сортового, автомобильного, тарного и других — составляют композиции тройной системы Na₂0(K₂0)CaOSi0₂ при массовых содержаниях (%): Si0₂ - 60...80, СаО - 0...10, _Na20 - 10...25.

Промышленные составы силикатных стекол кроме Si02, Na20, СаО содержат MgO, который способствует снижению склонности к кристаллизации, и оксид алюминия А1203, повышающий химическую стойкость стекол. Сортовые стекла содержат К,0, РЬО, ZnO

В общем виде можно отметить влияние главных составляющих стекла.

Кремнезем Si02 — главная составная часть всех силикатных стекол; в обычных стеклах его концентрация составляет 70...73% по массе. Он повышает вязкость и тугоплавкость стекломассы, улучшает химические и физические свойства стекла, повышает прочность, химическую и термическую стойкость, снижает плотность, температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР), показатель светопреломления.

Оксид алюминия Al₂0₃ повышает тугоплавкость, вязкость и температуру размягчения, поверхностное натяжение расплава стекла, улучшает механические свойства, теплопроводность, химическую стойкость, снижает ТКЛР.

Оксид бора В₂0₃ снижает температуру плавления, вязкость, поверхностное натяжение и склонность расплава стекла к кристаллизации и ТКЛР, увеличивает термо- и химическую стойкость, улучшает химические свойства.

Оксиды щелочных металлов (Na₂0, K₂0, Li₂0) играют роль плавней, снижая температуру плавления стекольной шихты и вязкость расплава. В обычных стеклах концентрация их не превышает 14... 15 %. Они повышают плотность, ТКЛР, диэлектрическую проницаемость и снижают химическую стойкость, электросопротивление стекла.

Поташ К₂С0₃ придает стеклу чистоту, блеск, прозрачность, увеличивая его светопреломление, и применяется для производства лучших сортов стекла, в частности хрусталя — одного из видов стекла, используемого для высокохудожественных светильников.

Оксиды CaO, MgO, ZnO и РЬО повышают механическую прочность, химическую стойкость, показатель светопреломления стекла и улучшают внешний вид стеклоизделий.

Таблица 1 Соотношение различных оксидов в стеклах

Стекло	SiO2	B2O3	Al2O3	Na2O	K2О	CaО	MgO	Pb3O4	ВаО	ZnO
Оконное		–			–			–	–	–
Бутылочное		–			–			–	–	–
Хрустальное		–	–	–		–	–		–	–
Лабораторное					–	–	–	–	–	–
Оптическое				–	–	–	–	–

Дата добавления: 2014-01-07