第二章玻璃的化学稳定性-中国地质大学ppt课件

1、第二章第二章 玻璃的化学稳定性玻璃的化学稳定性 玻璃制品在运用过程中要遭到水、酸、玻璃制品在运用过程中要遭到水、酸、碱、盐、气体及各种化学试剂和药液的侵蚀，碱、盐、气体及各种化学试剂和药液的侵蚀，玻璃对这些侵蚀的抵抗才干称为玻璃的化学玻璃对这些侵蚀的抵抗才干称为玻璃的化学稳定性。稳定性。 玻璃的化学稳定性决议于玻璃的抗蚀才玻璃的化学稳定性决议于玻璃的抗蚀才干以及侵蚀介质水、酸、碱及大气等的干以及侵蚀介质水、酸、碱及大气等的种类和特性。此外侵蚀时的温度、压力等也种类和特性。此外侵蚀时的温度、压力等也有很大的影响。有很大的影响。2.1 2.1 玻璃的侵蚀机理玻璃的侵蚀机理 2.1.1 2.1.1

2、水对玻璃的侵蚀水对玻璃的侵蚀SiONa+ H+OH-NaOH交换SiOHOHSi+32H2O水化SiOHOHOHHO12Si(OH)4+NaOH中和Si(OH)3O-Na+H2O43 反响产物反响产物Si(OH)4是一种极性分子是一种极性分子,它能它能使周围的水分子极化使周围的水分子极化,而定向地附着在本人周而定向地附着在本人周围围 ，成为，成为Si(OH)4nH2O，这是一个高度分，这是一个高度分散的散的SiO2H2O系统，通常称为硅酸凝胶，系统，通常称为硅酸凝胶，除有一部分溶于水溶液外，大部分附着在玻除有一部分溶于水溶液外，大部分附着在玻璃外表，构成一层薄膜。它具有较强的抗水璃外表，构成一

3、层薄膜。它具有较强的抗水和抗酸才干，因此，有人称之为和抗酸才干，因此，有人称之为“硅胶维护硅胶维护膜膜 ,并以为维护膜层的存在，使并以为维护膜层的存在，使Na+和和H+的离子分散遭到阻挠，离子交换反响速度越的离子分散遭到阻挠，离子交换反响速度越来越慢，以致停顿。来越慢，以致停顿。 但许多实验证明，但许多实验证明，Na+离子和离子和H2O分子在凝胶分子在凝胶层中的分散速度比在未被侵蚀的玻璃中要快得多。层中的分散速度比在未被侵蚀的玻璃中要快得多。其缘由是：其缘由是：1由于由于Na+离子被离子被H+离子替代，离子替代，H+离子半径离子半径远小于远小于Na+离子半径，从而使构造变得疏松；离子半径，从而

4、使构造变得疏松；2由于由于H2O分子破坏了网络，也有利于分散。分子破坏了网络，也有利于分散。因此，硅酸凝胶薄膜并不会使分散变慢。进一因此，硅酸凝胶薄膜并不会使分散变慢。进一步侵蚀之所以变慢以致停顿的缘由，是由于在步侵蚀之所以变慢以致停顿的缘由，是由于在薄膜内的一定厚度中，薄膜内的一定厚度中，Na+离子已很缺乏，而离子已很缺乏，而且随着且随着Na+离子含量的降低，其他成分如离子含量的降低，其他成分如R2+的含量相对上升，这些二价阳离子对的含量相对上升，这些二价阳离子对Na+离子离子的的“抑制效应抑制效应加强，因此使加强，因此使H+与与Na+离子交离子交换缓慢，在玻璃外表层中，反响式换缓慢，在玻璃

5、外表层中，反响式1几乎几乎不能继续进展，从而使反响不能继续进展，从而使反响2和和3相继相继停顿，结果使玻璃在水中的溶解量几乎不再添停顿，结果使玻璃在水中的溶解量几乎不再添加，水对玻璃的侵蚀也就停顿了。加，水对玻璃的侵蚀也就停顿了。 对于对于Na2OSiO2系统的玻璃，那么在水系统的玻璃，那么在水中的溶解将长期继续下去，直到中的溶解将长期继续下去，直到Na+离子几乎离子几乎全部被侵蚀出为止。但在含有全部被侵蚀出为止。但在含有RO、R2O3、RO2等三组分或多组分系统玻璃中，由于第等三组分或多组分系统玻璃中，由于第三、第四等组分的存在，对三、第四等组分的存在，对Na+离子的分散有离子的分散有宏大影

6、响。它们通常能阻挠宏大影响。它们通常能阻挠Na+离子的分散，离子的分散，且随且随Na+离子相对浓度相对于离子相对浓度相对于R2+、R3+、R4+的含量的降低，那么所受阻挠越大，分的含量的降低，那么所受阻挠越大，分散越来越慢，以致几乎停顿。散越来越慢，以致几乎停顿。 2.1.2 2.1.2 酸对玻璃的侵蚀作用酸对玻璃的侵蚀作用 除氢氟酸外，普通的酸并不直接与除氢氟酸外，普通的酸并不直接与玻璃起反响，而是经过水对玻璃起侵蚀玻璃起反响，而是经过水对玻璃起侵蚀作用。酸的浓度大意味着其中水的含量作用。酸的浓度大意味着其中水的含量低，因此，浓酸对玻璃的侵蚀才干低于低，因此，浓酸对玻璃的侵蚀才干低于稀酸。稀

7、酸。然而酸对玻璃的作用又与水对玻璃的然而酸对玻璃的作用又与水对玻璃的作用有所不同。首先，在酸中作用有所不同。首先，在酸中H+离子离子浓度比水中的浓度比水中的H+离子浓度大，所以离子浓度大，所以H+与与Na+的离子交换速度在酸中比在水中的离子交换速度在酸中比在水中快，即在酸中反响式快，即在酸中反响式1有较快的速有较快的速度，从而添加了玻璃的失重；度，从而添加了玻璃的失重；其次在酸中由于溶液的其次在酸中由于溶液的pH值降低，从而使值降低，从而使Si(OH)4的溶解度减小，也即减慢了式的溶解度减小，也即减慢了式3的反响速度，从而减少了玻璃的失重。当玻的反响速度，从而减少了玻璃的失重。当玻璃中璃中R2

8、O含量较高时，前一种效果是主要的；含量较高时，前一种效果是主要的；反之，当玻璃含反之，当玻璃含SiO2较高时，那么后一种效较高时，那么后一种效果是主要的。即高碱玻璃的耐酸性小于耐水果是主要的。即高碱玻璃的耐酸性小于耐水性，而高硅玻璃的耐酸性那么大于耐水性。性，而高硅玻璃的耐酸性那么大于耐水性。 2.1.3 2.1.3 碱对玻璃的侵蚀碱对玻璃的侵蚀 硅酸盐玻璃普通不耐碱，碱对玻璃的侵蚀是经过硅酸盐玻璃普通不耐碱，碱对玻璃的侵蚀是经过 OH离子破坏硅氧骨架离子破坏硅氧骨架SiOSi，使，使 SiO键断裂，网络解体产生键断裂，网络解体产生SiO群，使群，使SiO2溶解在碱溶解在碱液中，其反响为：液中

9、，其反响为： SiOSi+ OH SiO + HOSi (5)而且又由于在碱液中存在如下反响：而且又由于在碱液中存在如下反响：Si(OH)4+NaOH Si(OH)3ONa+H2O (6)侵蚀能不断的进展侵蚀能不断的进展(此时此时NaOH不象水不象水对玻璃的侵蚀那样仅由离子交换而得对玻璃的侵蚀那样仅由离子交换而得),所以使碱对玻璃的侵蚀过程不生成硅所以使碱对玻璃的侵蚀过程不生成硅胶薄膜，而是玻璃外表层不断零落，胶薄膜，而是玻璃外表层不断零落，玻璃的侵蚀程度与侵蚀时间成直线关玻璃的侵蚀程度与侵蚀时间成直线关系。此外玻璃的侵蚀程度还与阳离子系。此外玻璃的侵蚀程度还与阳离子的种类有关，的种类有关，

10、Na2OCaOSiO2玻璃玻璃Na2O15.5，CaO12.5，SiO270.0mass%在在70，PH为为11.50的碱溶液中的侵蚀的碱溶液中的侵蚀侵 蚀侵 蚀深 度深 度/nm侵蚀时间侵蚀时间/h另外，阳离子对玻璃外表的吸附才干另外，阳离子对玻璃外表的吸附才干以及侵蚀后玻璃外表构成的硅酸盐在以及侵蚀后玻璃外表构成的硅酸盐在碱溶液中溶解度大小，对玻璃的侵蚀碱溶液中溶解度大小，对玻璃的侵蚀也有较大影响。例如也有较大影响。例如Ca(OH)2溶液对溶液对 玻璃的侵蚀较小，其缘由就在于玻璃玻璃的侵蚀较小，其缘由就在于玻璃受侵蚀后生成硅酸离子与受侵蚀后生成硅酸离子与Ca2+离子在离子在玻璃外表生成溶解

11、度小的硅酸钙，从玻璃外表生成溶解度小的硅酸钙，从而妨碍了进一步被侵蚀的缘故。而妨碍了进一步被侵蚀的缘故。除此之外，玻璃的耐碱性还与玻璃除此之外，玻璃的耐碱性还与玻璃中中RO键的强度有关。键的强度有关。R+和和R2+随随着离子半径的添加，耐碱性降低，着离子半径的添加，耐碱性降低，而高场强、高配位的阳离子能提高而高场强、高配位的阳离子能提高玻璃的耐碱性。玻璃的耐碱性。综上所述，碱性溶液对玻璃的侵蚀综上所述，碱性溶液对玻璃的侵蚀机理与水或酸不同。水或酸包括机理与水或酸不同。水或酸包括中性盐和酸性盐中性盐和酸性盐 对玻璃的侵蚀只对玻璃的侵蚀只是改动、破坏或溶解沥滤玻璃是改动、破坏或溶解沥滤玻璃构造组成

12、中的构造组成中的R2O、RO等网络外体等网络外体物质；而碱性溶液不仅对网络外体物质；而碱性溶液不仅对网络外体氧化物起作用，而且也对玻璃构造氧化物起作用，而且也对玻璃构造中的硅氧骨架起溶蚀作用。中的硅氧骨架起溶蚀作用。 2.1.4 2.1.4 大气对玻璃的侵蚀大气对玻璃的侵蚀 大气的侵蚀本质上是水汽、大气的侵蚀本质上是水汽、CO2、SO2等作用的总和。玻璃受潮湿大气的侵蚀过程等作用的总和。玻璃受潮湿大气的侵蚀过程首先开场于玻璃外表。玻璃外表的某些离子首先开场于玻璃外表。玻璃外表的某些离子吸附了空气中的水分子，在玻璃外表构成了吸附了空气中的水分子，在玻璃外表构成了一层薄薄的水膜，假设玻璃组成中一层

13、薄薄的水膜，假设玻璃组成中R2O等含等含量少，这种薄膜构成后就不再继续开展；假量少，这种薄膜构成后就不再继续开展；假设玻璃组成中设玻璃组成中R2O含量较多，那么被吸附的含量较多，那么被吸附的水膜会变成碱金属氢氧化物的溶液，并进一水膜会变成碱金属氢氧化物的溶液，并进一步吸附水，同时使玻璃外表遭到破坏。步吸附水，同时使玻璃外表遭到破坏。实际证明，水汽比水溶液具有更大的侵蚀性。实际证明，水汽比水溶液具有更大的侵蚀性。水溶液对玻璃的侵蚀是在大量水存在的情况下水溶液对玻璃的侵蚀是在大量水存在的情况下进展的，因此从玻璃中释出的碱进展的，因此从玻璃中释出的碱Na+离子离子不断转入水溶液中不断稀释。所以在侵蚀

14、不断转入水溶液中不断稀释。所以在侵蚀的过程中，玻璃外表附近水的的过程中，玻璃外表附近水的pH值没有明显值没有明显的改动。而水汽那么不然，它是以微粒水滴粘的改动。而水汽那么不然，它是以微粒水滴粘附于玻璃的外表。玻璃中释出的碱不能被移走，附于玻璃的外表。玻璃中释出的碱不能被移走，而是在玻璃外表的水膜中不断积累。而是在玻璃外表的水膜中不断积累。随着侵蚀的进展，碱浓度越来越大，随着侵蚀的进展，碱浓度越来越大，pH值迅速上升，最后类似于碱液对玻璃的值迅速上升，最后类似于碱液对玻璃的侵蚀。从而大大加速了玻璃的侵蚀。因侵蚀。从而大大加速了玻璃的侵蚀。因此水汽对玻璃的侵蚀先是以离子交换为此水汽对玻璃的侵蚀先是

15、以离子交换为主的释碱过程，后来逐渐过渡到以破坏主的释碱过程，后来逐渐过渡到以破坏网络为主的溶蚀过程，即水汽比水对玻网络为主的溶蚀过程，即水汽比水对玻璃的侵蚀更剧烈。在高温、高压下运用璃的侵蚀更剧烈。在高温、高压下运用的水位计玻璃侵蚀特别严重，就是与水的水位计玻璃侵蚀特别严重，就是与水汽的侵蚀特性有关。汽的侵蚀特性有关。2.2 2.2 影响玻璃化学稳定性的要素影响玻璃化学稳定性的要素 2.2.1 2.2.1 化学组成的影响化学组成的影响玻璃的化学稳定性主要决议于玻璃的化学组玻璃的化学稳定性主要决议于玻璃的化学组成、热处置、外表处置及温度和压力等。成、热处置、外表处置及温度和压力等。1 1硅酸盐玻

16、璃的耐水性和耐酸性主要是由硅酸盐玻璃的耐水性和耐酸性主要是由硅氧和碱金属氧化物的含量来决议的。二氧硅氧和碱金属氧化物的含量来决议的。二氧化硅含量越高，硅氧四面体相互衔接程度那化硅含量越高，硅氧四面体相互衔接程度那么越大，玻璃的化学稳定性也越高。因此石么越大，玻璃的化学稳定性也越高。因此石英玻璃有极高的抗水、抗酸侵蚀才干。英玻璃有极高的抗水、抗酸侵蚀才干。二元碱金属硅酸盐玻璃的水侵蚀二元碱金属硅酸盐玻璃的水侵蚀润湿角 /R2O/mol%图 6-4 14R2O9PbO77 SiO2 玻璃的化学稳定性R2O/mol%Na2O/%K2O/%在水中的溶出度/mg/m214R2O.9PbO.77SiO2N

17、a2OR2O(%)K2O2 2当玻璃中同时存在两种碱金属氧化物当玻璃中同时存在两种碱金属氧化物时，由于时，由于“混合碱效应混合碱效应使玻璃的化学稳定使玻璃的化学稳定性出现极值，这一效应在铅玻璃中表现更为性出现极值，这一效应在铅玻璃中表现更为明显。明显。3在硅酸盐玻璃中以碱土金属或其他二在硅酸盐玻璃中以碱土金属或其他二价金属氧化物置换硅氧时，也会降低玻璃的价金属氧化物置换硅氧时，也会降低玻璃的化学稳定性。但是，降低稳定性的效应比碱化学稳定性。但是，降低稳定性的效应比碱金属氧化物为弱。在二价氧化物中，金属氧化物为弱。在二价氧化物中，BaO和和PbO降低化学稳定性的作用最剧烈降低化学稳定性的作用最剧

18、烈,MgO和和CaO次之次之.4在化学成分为在化学成分为100SiO2+(33.3-x) Na2O+xRO(R 2O3或或RO2)的根底玻璃中，用的根底玻璃中，用CaO、MgO、Al 2O3、TiO2、ZrO2、BaO等氧等氧化物依次置换部分化物依次置换部分Na 2O后，对耐水性和耐酸性后，对耐水性和耐酸性的顺序如下：的顺序如下：耐水性耐水性 ZrO2 Al 2O3 TiO2ZnO MgOCaOBaO 耐酸性耐酸性 ZrO2 Al 2O3 ZnO CaO TiO2MgOBaO5 5在三价氧化物中，氧化硼对玻璃的化学在三价氧化物中，氧化硼对玻璃的化学稳定性同样会出现稳定性同样会出现“硼反常硼反常

19、景象，景象， 16Na 2Ox B 2O3(84-x) SiO2 16Na 2Ox B 2O3(84-x) SiO2玻璃在水中的溶解度玻璃在水中的溶解度2h2h水水中中溶溶出出度度S/%B2O3/%在在Na2O-CaO- SiO2玻璃中，参与少量玻璃中，参与少量 Al2O3时，能大大提高其化学稳定性，这时，能大大提高其化学稳定性，这是由于此时是由于此时Al3+位于位于AlO4四面体，对四面体，对硅氧网络起补网作用；假设硅氧网络起补网作用；假设Al2O3含量过含量过高时，由于高时，由于AlO4四面体体积大于四面体体积大于SiO4四面体的体积，使网络严密程度下降，四面体的体积，使网络严密程度下降，

20、因此玻璃的化学稳定性也随之下降。因此玻璃的化学稳定性也随之下降。6在钠钙硅酸盐玻璃在钠钙硅酸盐玻璃xNa2OyCaOzSiO2中，假设氧化物的含量符合下式，那么可以中，假设氧化物的含量符合下式，那么可以得到相当稳定的玻璃。得到相当稳定的玻璃。yyxz23综上所述，凡是能加强玻璃构造网络并使构造综上所述，凡是能加强玻璃构造网络并使构造完好致密的氧化物，都能提高玻璃的化学稳定完好致密的氧化物，都能提高玻璃的化学稳定性，反之，将使玻璃的化学稳定性下降。性，反之，将使玻璃的化学稳定性下降。 2.2.2 2.2.2 热处置的影响热处置的影响普通来说，退火玻璃比淬火玻璃的化学稳定普通来说，退火玻璃比淬火玻

21、璃的化学稳定性高，这是由于退火玻璃比淬火玻璃的密度性高，这是由于退火玻璃比淬火玻璃的密度大，网络构造比较严密的缘故。但是，玻璃大，网络构造比较严密的缘故。但是，玻璃经淬火后，外表处于很高的压应力形状，对经淬火后，外表处于很高的压应力形状，对外表的疏松构造有抵消作用。为此淬火程度外表的疏松构造有抵消作用。为此淬火程度高的玻璃，其化学稳定性有能够高于退火玻高的玻璃，其化学稳定性有能够高于退火玻璃。璃。 退火有明焰和暗焰两种方式。明焰是指玻璃制退火有明焰和暗焰两种方式。明焰是指玻璃制品在炉气中进展退火，此时玻璃外表的碱金属氧化品在炉气中进展退火，此时玻璃外表的碱金属氧化物能与炉气中的酸性气体主要是物

22、能与炉气中的酸性气体主要是SO2所中和，所中和，而构成而构成“白霜白霜主要成分为硫酸钠，通称为主要成分为硫酸钠，通称为“硫霜化硫霜化，当，当“白霜白霜被去掉后，玻璃外表的碱被去掉后，玻璃外表的碱金属氧化物含量有所降低，从而提高了玻璃制品的金属氧化物含量有所降低，从而提高了玻璃制品的化学稳定性。且随着退火时间的延伸和退火温度的化学稳定性。且随着退火时间的延伸和退火温度的提高，有利于碱金属氧化物向外表的分散，将使更提高，有利于碱金属氧化物向外表的分散，将使更多的碱金属氧化物参与与炉气的反响，使玻璃的化多的碱金属氧化物参与与炉气的反响，使玻璃的化学稳定性得到更大的提高。学稳定性得到更大的提高。相反，

23、假设采用暗焰退火相反，假设采用暗焰退火, 将引起碱在玻将引起碱在玻璃外表的富集，玻璃的化学稳定性反而随璃外表的富集，玻璃的化学稳定性反而随退火时间的增长和退火温度的提高而降低。退火时间的增长和退火温度的提高而降低。为此，工厂有时为了改良玻璃制品的化学为此，工厂有时为了改良玻璃制品的化学稳定性而用含硫量高的燃料进展明焰退火稳定性而用含硫量高的燃料进展明焰退火或特别往退火炉中加进或特别往退火炉中加进SO2气体及硫酸铵、气体及硫酸铵、硫酸铝等盐类。硫酸铝等盐类。硼硅酸盐玻璃在退火过程中会发生分相，分硼硅酸盐玻璃在退火过程中会发生分相，分成富硅氧相和富钠硼相。分相后如构成孤岛成富硅氧相和富钠硼相。分相

24、后如构成孤岛滴球状构造，钠硼相为富硅氧相所包围，使滴球状构造，钠硼相为富硅氧相所包围，使易溶的钠硼相免受介质的侵蚀，那么玻璃的易溶的钠硼相免受介质的侵蚀，那么玻璃的化学稳定性将会提高。假设分相后钠硼相与化学稳定性将会提高。假设分相后钠硼相与硅氧相构成连通构造，那么玻璃的化学稳定硅氧相构成连通构造，那么玻璃的化学稳定性将会大大降低，由于易溶的钠硼相能不断性将会大大降低，由于易溶的钠硼相能不断地被侵蚀介质浸析出来所致高硅氧玻璃就地被侵蚀介质浸析出来所致高硅氧玻璃就是利用钠硼硅酸盐玻璃的分相原理来制造是利用钠硼硅酸盐玻璃的分相原理来制造的。的。图图6 钠硼硅酸盐玻璃在退火过程中构造变化表示图钠硼硅酸

25、盐玻璃在退火过程中构造变化表示图 (a) 孤岛滴球状构造孤岛滴球状构造 (b) 半连通构造半连通构造 (c) 连通构造连通构造 2.2.3 2.2.3 外表形状的影响外表形状的影响介质对玻璃的侵蚀首先从外表开场，因介质对玻璃的侵蚀首先从外表开场，因此玻璃的外表形状对玻璃的化学稳定性此玻璃的外表形状对玻璃的化学稳定性具有重要的意义。我们可以经过外表处具有重要的意义。我们可以经过外表处置的方法来改动玻璃的外表形状，以提置的方法来改动玻璃的外表形状，以提高玻璃的化学稳定性。高玻璃的化学稳定性。外表处置大致可以分为两大类：外表处置大致可以分为两大类：1从玻璃外表层移除能降低玻璃外表化学从玻璃外表层移除

26、能降低玻璃外表化学稳定性的氧化物稳定性的氧化物Na2O、K2O等。等。 酸性气体处置玻璃外表酸性气体处置玻璃外表例如，在例如，在CO2和和SO2中把平板玻璃试样在中把平板玻璃试样在420加热加热3 h，然后测定在，然后测定在80水中加热水中加热3h的的Na2O溶出量溶出量 平板玻璃用酸气处置外表平板玻璃用酸气处置外表Na2ONa2O溶出量溶出量试试 样样 编编 号号Na2O溶出量溶出量 / (mg/m2)不不 处处 理理CO2SO212318.012.515.09.04.910.38.77.79.1 用水或酸溶液预先处置玻璃外表用水或酸溶液预先处置玻璃外表能在玻璃外表生成一定厚度的高硅氧膜，以

27、能在玻璃外表生成一定厚度的高硅氧膜，以提高玻璃的化学稳定性。例如用提高玻璃的化学稳定性。例如用H2SO4作用作用于光学玻璃的外表，能构成一层硅胶膜，它于光学玻璃的外表，能构成一层硅胶膜，它妨碍了侵蚀介质对玻璃的进一步侵蚀。假设妨碍了侵蚀介质对玻璃的进一步侵蚀。假设将酸处置过的玻璃制品，再加热到将酸处置过的玻璃制品，再加热到400 500，由于硅胶膜的更加致密，可使玻璃，由于硅胶膜的更加致密，可使玻璃的化学稳定性有更大的提高。的化学稳定性有更大的提高。(2) (2) 玻璃外表进展涂层玻璃外表进展涂层 玻璃外表涂以对玻璃具有良好粘附力而玻璃外表涂以对玻璃具有良好粘附力而对侵蚀介质具有低亲和力的物质

28、。通常用硅对侵蚀介质具有低亲和力的物质。通常用硅有机化合物进展玻璃外表涂层来提高抗蚀性。有机化合物进展玻璃外表涂层来提高抗蚀性。硅有机化合物不仅对提高抗水性和抗酸性有硅有机化合物不仅对提高抗水性和抗酸性有显著的作用，而且对提高玻璃的力学和电学显著的作用，而且对提高玻璃的力学和电学性质也有重要的作用。此外还采用氟化物、性质也有重要的作用。此外还采用氟化物、氧化物和金属等进展无机涂膜。氧化物和金属等进展无机涂膜。 2.2.4 温度和压力的影响 玻璃的化学稳定性随温度和压力的升高玻璃的化学稳定性随温度和压力的升高而猛烈地变化。在而猛烈地变化。在100以下，温度每升高以下，温度每升高10， 侵蚀介质对

29、玻璃的浸析速度添加侵蚀介质对玻璃的浸析速度添加 50250%，100以上时，侵蚀作用一直是以上时，侵蚀作用一直是猛烈的，只需含锆多的玻璃才是稳定的。猛烈的，只需含锆多的玻璃才是稳定的。压力对玻璃化学稳定性的影响也很压力对玻璃化学稳定性的影响也很大，当压力提高到大，当压力提高到29.498105Pa时，甚至化学性能较稳定的玻璃也时，甚至化学性能较稳定的玻璃也可在短时期内猛烈地被破坏，同时可在短时期内猛烈地被破坏，同时有大量的氧化硅转入溶液中。高压有大量的氧化硅转入溶液中。高压水位计玻璃受侵蚀的景象，就是典水位计玻璃受侵蚀的景象，就是典型的代表。型的代表。2.3 2.3 几种特殊侵蚀情况几种特殊侵

30、蚀情况 2.3.1 2.3.1 玻璃的脱片景象玻璃的脱片景象盛装药液和饮料用的玻璃瓶，在遭到水或碱溶盛装药液和饮料用的玻璃瓶，在遭到水或碱溶液的侵蚀后，当化学稳定性不良时会产生脱片液的侵蚀后，当化学稳定性不良时会产生脱片景象。如保温瓶在盛装一段时间热水后，在水景象。如保温瓶在盛装一段时间热水后，在水中经常发现有脱片；盛装碱性注射剂的安瓿瓶，中经常发现有脱片；盛装碱性注射剂的安瓿瓶，在热压消毒过程中或长期存放中，常因药剂的在热压消毒过程中或长期存放中，常因药剂的侵蚀而产生脱片，严重影响药液质量，损害用侵蚀而产生脱片，严重影响药液质量，损害用药者的安康，甚至危及生命。药者的安康，甚至危及生命。玻璃

31、脱片首先是药液侵蚀玻璃外表，溶出氧玻璃脱片首先是药液侵蚀玻璃外表，溶出氧化钠、硼酸钠之类的易溶成分，在玻璃外表化钠、硼酸钠之类的易溶成分，在玻璃外表上留下一层膜状含水硅氧骨架即硅胶膜。而上留下一层膜状含水硅氧骨架即硅胶膜。而后药液中的碱性成分继续侵蚀这层硅胶膜，后药液中的碱性成分继续侵蚀这层硅胶膜，使之产生微小空穴，侵蚀剂沿着构成的空穴使之产生微小空穴，侵蚀剂沿着构成的空穴向内层进一步浸透、侵蚀，并使空穴不规那向内层进一步浸透、侵蚀，并使空穴不规那么地向深层开展，从而使玻璃外表在一定厚么地向深层开展，从而使玻璃外表在一定厚度内构成疏松的多孔层。度内构成疏松的多孔层。当玻璃遭到冷热交换或外当玻璃

32、遭到冷热交换或外 力振动时，多孔层力振动时，多孔层发生溃散、剥离，构成大小、厚薄、外形不发生溃散、剥离，构成大小、厚薄、外形不一致的闪光薄片，大部分情况呈片状，也有一致的闪光薄片，大部分情况呈片状，也有针状、絮状者。构成的脱片普通是玻璃体，针状、絮状者。构成的脱片普通是玻璃体，但脱片的化学成分与玻璃主体有较大差别，但脱片的化学成分与玻璃主体有较大差别，普通是易溶成分进入溶液而难溶成分成为脱普通是易溶成分进入溶液而难溶成分成为脱片，即片，即Na2O、B2O3、SiO2比原玻璃减少，比原玻璃减少，而而 CaO 、MgO、ZnO、MnO2、Fe2O3比原比原玻璃大大提高。玻璃大大提高。瓶瓶 号号Si

33、O2Al 2O3B 2O3CaOMgOZnONa 2O碱溶出碱溶出Na 2O/mgABCDEFGH71.273.374.070.072.974.274.172.77.45.96.53.64.64.13.13.913.412.812.114.41.31.11.44.71.81.12.10.92.30.81.21.46.87.87.48.518.319.319.317.90.030.050.030.070.871.931.520.12玻璃瓶的组成玻璃瓶的组成mass%和碱溶出量和碱溶出量 保温瓶脱片的研讨阐明，含保温瓶脱片的研讨阐明，含MgO高的玻璃高的玻璃容易引起脱片，即使玻璃中不含容易引起脱片

34、，即使玻璃中不含MgO，而，而盛装的热水中含镁离子，当盛装的热水中含镁离子，当 pH8时也易时也易引起脱片，这两种情况都产生硅酸镁晶体。引起脱片，这两种情况都产生硅酸镁晶体。这阐明脱片的产生可分为水与玻璃成分反这阐明脱片的产生可分为水与玻璃成分反响生成的原生脱片和侵蚀溶液的离子与玻响生成的原生脱片和侵蚀溶液的离子与玻璃成分反响生成的次生脱片两种。璃成分反响生成的次生脱片两种。 2.3.2 2.3.2 玻璃的生物发霉玻璃的生物发霉 在湿度大、气温高的地方运用光学仪器在湿度大、气温高的地方运用光学仪器时常发生光学玻璃透镜发霉的景象。玻璃一时常发生光学玻璃透镜发霉的景象。玻璃一经发霉，霉是很难擦去的

35、，轻者影响仪器的经发霉，霉是很难擦去的，轻者影响仪器的性能，重者使仪器报废。许多研讨者确实从性能，重者使仪器报废。许多研讨者确实从霉点上检查出多种菌体的存在，并用电子显霉点上检查出多种菌体的存在，并用电子显微镜摄得霉点处凹凸不平的侵蚀外表，但对微镜摄得霉点处凹凸不平的侵蚀外表，但对玻璃的玻璃的 生物发霉本质还研讨得不多，对于生物发霉本质还研讨得不多，对于解释和处理生物发霉景象的途径还存在着不解释和处理生物发霉景象的途径还存在着不同的观念。同的观念。虽然人们对细菌、微生物在分解天然矿物构虽然人们对细菌、微生物在分解天然矿物构成土壤中的生物化学过程作出了许多胜利成土壤中的生物化学过程作出了许多胜利

36、 的研讨和解释，但对菌体在玻璃外表上滋长的研讨和解释，但对菌体在玻璃外表上滋长景象的分析还存在困难，实践上最容易产生景象的分析还存在困难，实践上最容易产生霉斑的是那些化学稳定性耐水性差的玻霉斑的是那些化学稳定性耐水性差的玻璃透镜，而在实验室条件下，在玻璃外表上璃透镜，而在实验室条件下，在玻璃外表上作菌种培育时发现，菌类最容易在石英玻璃作菌种培育时发现，菌类最容易在石英玻璃外表滋长，显然由于它的外表是中性的缘故。外表滋长，显然由于它的外表是中性的缘故。与此相反，一些在湿气的作用下在外表上构与此相反，一些在湿气的作用下在外表上构成碱性介质的却抑制菌类的生长。成碱性介质的却抑制菌类的生长。但在多数情

37、况下，清洁玻璃外表受潮属于但在多数情况下，清洁玻璃外表受潮属于碱性环境，是不利于菌类繁殖的碱性环境，是不利于菌类繁殖的 , , 因此有因此有人以为假设玻璃外表上没有有机物质的污人以为假设玻璃外表上没有有机物质的污染，清洁的玻璃外表是不会繁殖微生物群染，清洁的玻璃外表是不会繁殖微生物群的。由此无妨推论玻璃生物发霉的起点首的。由此无妨推论玻璃生物发霉的起点首先是潮气作用于玻璃外表，构成一层碱性先是潮气作用于玻璃外表，构成一层碱性水膜，遭到外来有机物的污染，碱性被中水膜，遭到外来有机物的污染，碱性被中和，构成有机盐类，成为菌类的营养，菌和，构成有机盐类，成为菌类的营养，菌类落在玻璃外表上开场滋长。类

38、落在玻璃外表上开场滋长。由于菌类的繁衍，吸收空气中的水分，由于菌类的繁衍，吸收空气中的水分，CO2分解出有机酸，更加剧了侵蚀，菌体深化玻分解出有机酸，更加剧了侵蚀，菌体深化玻璃表层，破坏了玻璃外表。由此可见，提高璃表层，破坏了玻璃外表。由此可见，提高玻璃的化学稳定性，首先是抗水性，是提高玻璃的化学稳定性，首先是抗水性，是提高玻璃抗霉才干的首要条件。但是由于光学玻玻璃抗霉才干的首要条件。但是由于光学玻璃种类很多，用调整玻璃成分的方法提高其璃种类很多，用调整玻璃成分的方法提高其化学稳定性不是都能满足抗霉要求的。化学稳定性不是都能满足抗霉要求的。实验证明实验证明,向玻璃组成中引人向玻璃组成中引人Ag、Cu、Mo、Tl、Cd、Ti、As等因其有抑制等因其有抑制微生物生长的作用的氧化物对部分微微生物生长的作用的氧化物对部分微生物生物(特别是霉菌特别是霉菌)有抑制造用，但对细有抑制造用，但对细菌类没