玻璃的结构与性质

1、第一章玻璃的结构与性质第一章玻璃的结构与性质 1.1 玻璃的结构玻璃的结构1.2玻璃的生成规律及其相变玻璃的生成规律及其相变1.3玻璃的性质玻璃的性质1.1玻璃的结构玻璃的结构1.1.1玻璃态的通性玻璃态的通性1.各向同性各向同性2.介稳性介稳性3.无固定熔点无固定熔点4.性质变化的连续性和可逆性性质变化的连续性和可逆性1.各向同性各向同性 玻璃态物质的质点排列是无规则的，是统计均匀的，所以，玻璃中不玻璃态物质的质点排列是无规则的，是统计均匀的，所以，玻璃中不存在内应力时，其物理化学性质在各方向上都是相同的。存在内应力时，其物理化学性质在各方向上都是相同的。2.介稳性介稳性 玻璃是由熔体急剧冷

2、却而得，由于在冷却过程中粘度急剧增大，质点来玻璃是由熔体急剧冷却而得，由于在冷却过程中粘度急剧增大，质点来不及作形成晶体的有规则排列，系统的内能尚未处于最低值，从而处于介不及作形成晶体的有规则排列，系统的内能尚未处于最低值，从而处于介稳状态；在一定的外界条件下它仍具有自发放热转化为内能较低的晶体的稳状态；在一定的外界条件下它仍具有自发放热转化为内能较低的晶体的倾向。倾向。3.无固定熔点无固定熔点 玻璃态物质由固体转变为液体是在一定温度区玻璃态物质由固体转变为液体是在一定温度区 间（转化温度范围内）间（转化温度范围内）进行的，它与结晶态物质不同，没有固定熔点。进行的，它与结晶态物质不同，没有固定

3、熔点。4.性质变化的连续性和可逆性性质变化的连续性和可逆性 玻璃态物质从熔融状态到固体状态的性质变化过程是连续的和可逆的，玻璃态物质从熔融状态到固体状态的性质变化过程是连续的和可逆的，其中有一段温度区域呈塑性，称为其中有一段温度区域呈塑性，称为“转变转变”或或“反常反常”区域，在这区域内性区域，在这区域内性质有特殊变化。图质有特殊变化。图1-1表示物质的内能和比容随温度的变化。表示物质的内能和比容随温度的变化。 在结晶情况下，性质变化如曲线在结晶情况下，性质变化如曲线ABCD所示，所示，Tm为物质的熔点，过冷却形为物质的熔点，过冷却形成玻璃时，过程变化如曲线成玻璃时，过程变化如曲线ABKFE所

4、示，所示， Tg为玻璃的转变温度，为玻璃的转变温度，Tf为玻璃的为玻璃的软化温度，软化温度， Tg-Tf称为称为“转变转变”或或“反常反常”区域。区域。1930年兰德尔提出。年兰德尔提出。1.1.2玻璃结构的假说玻璃结构的假说 晶子学说和查氏无规则网络结构学说的异同晶子学说和查氏无规则网络结构学说的异同晶体石英中晶体石英中SiO键距为键距为1.61 ，而在石英玻璃中，而在石英玻璃中SiO 键键距为距为1.62 说明后者原子间距稍大，结构较为疏松。说明后者原子间距稍大，结构较为疏松。 （b）(a)相邻两硅氧四面体之间的相邻两硅氧四面体之间的SiOSi键角键角 (b)石英玻璃和方石英晶体的石英玻璃

5、和方石英晶体的 SiOSi键构分布曲线键构分布曲线OSi 1.1.3几种典型的玻璃结构几种典型的玻璃结构 R2OSiO2 凡能通过桥氧形成聚合结构的氧化物，都有可能形成玻璃，并凡能通过桥氧形成聚合结构的氧化物，都有可能形成玻璃，并在周期系中划定一个界限，示出一些能形成玻璃的氧化物的元素在周期系中划定一个界限，示出一些能形成玻璃的氧化物的元素（图（图1-7）。实践证明在这范围内及靠近其边界附近元素的氧化物，）。实践证明在这范围内及靠近其边界附近元素的氧化物，大都能单独（或与一价、二价氧化物）形成玻璃。如：大都能单独（或与一价、二价氧化物）形成玻璃。如：As2O3，BeO,Al2O3,Ga2O3及

6、及TeO2等。等。3.其它氧化物玻璃其它氧化物玻璃1.1.4玻璃结构中阳离子的分类及各种氧化物在玻璃中的作用玻璃结构中阳离子的分类及各种氧化物在玻璃中的作用1.玻璃结构中阳离子的分类玻璃结构中阳离子的分类 根据无规则网络学说的观点，一般按元素与氧结合的单键根据无规则网络学说的观点，一般按元素与氧结合的单键能（即化合物分解能与配位数之商）的大小和能否生成玻璃，能（即化合物分解能与配位数之商）的大小和能否生成玻璃，将氧化物分为：将氧化物分为： 中间体中间体网络生成体氧化物网络生成体氧化物网络外体氧化物网络外体氧化物（1）每个氧离子应与不超过两个阳离子相联；）每个氧离子应与不超过两个阳离子相联；（2

7、）在中心阳离子周围的氧离子配位数必须小于或等）在中心阳离子周围的氧离子配位数必须小于或等 于于4；（3）氧多面体相互共角而不共棱或共面；）氧多面体相互共角而不共棱或共面；（4）每个多面体至少有三个顶角是共用的。）每个多面体至少有三个顶角是共用的。 具有这种特性的氧化物主要有：具有这种特性的氧化物主要有： SiO2，B2O3，P2O5,GeO2，AsO5等等。网络生成体氧化物应满足网络生成体氧化物应满足（1）某些氧化物不能单独生成玻璃，不参加网络。）某些氧化物不能单独生成玻璃，不参加网络。（2）使其阳离子分布在四面体之间的空隙中，以保持网）使其阳离子分布在四面体之间的空隙中，以保持网 络中局部地

8、区的电中性络中局部地区的电中性（3）主要作用是提供额外的氧离子，从而改变网络。）主要作用是提供额外的氧离子，从而改变网络。网络外体网络外体如：如：Li2O,Na2O,K2O,CaO,SrO,BaO等。等。 （1）比碱金属和碱土金属化合价高而配位数小的阳离子。）比碱金属和碱土金属化合价高而配位数小的阳离子。 （2）可以部分地参加网络结构。）可以部分地参加网络结构。中间体中间体如如BeO,MgO,ZnO,Al2O3等，等，2.各种氧化物在玻璃中的作用各种氧化物在玻璃中的作用 应该指出，在二元碱硅玻璃中，当碱金属氧化物的总量不变，用一种碱金属氧化物取代另一种时，玻璃的性质不是呈直线变化，而是出现明显

9、的极值，这一现象称之为混合碱效应。(1)碱金属氧化物碱金属氧化物当碱金属氧化物加入到熔融石英玻璃中，促使硅氧四面体间连 接断裂，出现非桥氧，使玻璃结构疏松，导致一系列性能变坏玻璃结构疏松，导致一系列性能变坏。由于碱金属离子的断网作用使它具有了高温助熔、加速玻璃具有了高温助熔、加速玻璃 熔化的性能。熔化的性能。(2)二价金属氧化物二价金属氧化物 CaO 是网络外体氧化物是网络外体氧化物，Ca2+离子的配位数一般为6,有极化桥 氧和 减弱硅氧键的 作用。CaO的引入可以降低玻璃的高温粘度。玻璃中的引入可以降低玻璃的高温粘度。玻璃中CaO含量过多，一般会含量过多，一般会 使玻璃的料性变短，脆性增大。

10、使玻璃的料性变短，脆性增大。 MgO 在硅酸盐矿物中存在着两种配位状态(4或6) ，但多数位于八面体中，属网络外 体。在钠钙硅玻璃中，若以MgO取代CaO，将使玻璃结构疏松，导致玻璃的使玻璃结构疏松，导致玻璃的 密度、硬度下降，但却可以降低玻璃的析晶能力和调节玻璃的料性。密度、硬度下降，但却可以降低玻璃的析晶能力和调节玻璃的料性。含镁玻璃 在水和碱液作用下，易在表面形成硅酸镁薄膜。在一定条件下剥落进入熔液产 生脱片现象。BaO 是是网络外体网络外体，它具有，它具有提高玻璃折射率、色散、防辐射和助熔等特性提高玻璃折射率、色散、防辐射和助熔等特性。 ZnO 能适当提高玻璃的耐碱性，但用量过多会增大

11、玻璃的析倾向。能适当提高玻璃的耐碱性，但用量过多会增大玻璃的析倾向。 PbO是玻璃中间体氧化物。是玻璃中间体氧化物。 PbO能增加玻璃的比重，提高玻璃的折射率，使玻璃具有特殊能增加玻璃的比重，提高玻璃的折射率，使玻璃具有特殊 的光泽，良好的电性能。的光泽，良好的电性能。 铅玻璃的高温粘度小，熔制温度低，易于澄清。铅玻璃铅玻璃的高温粘度小，熔制温度低，易于澄清。铅玻璃 的硬度的硬度 小，便于研磨抛光。小，便于研磨抛光。 在熔制时，必须在氧化条件下进行。在熔制时，必须在氧化条件下进行。 铅玻璃的化学稳定性较差，但吸收辐射线能力强。铅玻璃的化学稳定性较差，但吸收辐射线能力强。 PbO主要用于生产光学

12、玻璃，晶质器皿玻璃，灯泡芯拄玻璃，主要用于生产光学玻璃，晶质器皿玻璃，灯泡芯拄玻璃， X射线防护与防辐射玻璃，人造宝石等。射线防护与防辐射玻璃，人造宝石等。（3）其它金属氧化物）其它金属氧化物 玻璃中Al3+离子与在硅酸盐矿物中一样，有两种配位状态。在钠硅酸盐玻璃 中，当Na2O/Al2O3大于1时，Al3+均位于四面体中，而Na2O/Al2O3小于1 时，则作为网络外体位于八面体中，当Al3+位于铝氧四面体中AiO4中，引 入少量的Al2O3， Al3+就可以夺取非桥氧形成铝氧四面体进入硅氧网络之 中，把由于Na+离子的引入而产生的断裂网络通过铝氧四面体重新连接起来， 使玻璃结构趋向紧密，并

13、使玻璃的许多性能得以改善。使玻璃结构趋向紧密，并使玻璃的许多性能得以改善。但它对玻璃的电学性 能有不良影响，在硅酸盐玻璃中，当以Al2O3取代SiO2时，介电损耗和导电介电损耗和导电 率上升率上升。故在电真空玻璃中一般不含或少含Al2O3。 B2O3是玻璃形成氧化物，有良好的助熔性良好的助熔性，可降低玻璃的高温粘度和提高可降低玻璃的高温粘度和提高 玻璃的低温粘度玻璃的低温粘度，但使用B2O3时要注意硼反常现象。除此以外还有用于除此以外还有用于制造熔点玻璃和防辐射玻璃的制造熔点玻璃和防辐射玻璃的BiO3 ，常用作微晶玻璃成，常用作微晶玻璃成 核剂的核剂的ZrO2和和TiO2等，等，这些就不再一一

14、赘述。这些就不再一一赘述。 La2O3玻璃网络外体，具有提高玻璃化学稳定性，降低热膨胀系数，改善玻璃网络外体，具有提高玻璃化学稳定性，降低热膨胀系数，改善 加工性能的作用。加工性能的作用。主要用于制造折射，低色散光学玻璃和电极玻璃。主要用于制造折射，低色散光学玻璃和电极玻璃。 1.2.1影响玻璃生成的因素影响玻璃生成的因素1.2玻璃的生成规律及其相变玻璃的生成规律及其相变1.热力学条件热力学条件2. 动力学条件动力学条件1.热力学条件热力学条件 玻璃态物质与相应结晶态物质相比具有较大的内能，因此它总是有降低内能向晶态转变的趋势，所以通常说玻璃是不稳定的或亚稳的通常说玻璃是不稳定的或亚稳的，在一

15、定的条件在一定的条件下（如热处理）可以转变为多晶体。玻璃一般是从熔融态冷却而下（如热处理）可以转变为多晶体。玻璃一般是从熔融态冷却而成。成。在足够高的熔制温度下，晶态物质原有的晶格和质点的有规则排列被破坏，发生键角的扭曲或断键等一系列无序化现象，它是一个吸热的过程，体系内能因而增大。然而在高温下,G=H-TS 中的后一项起主导作用，而代表焓效应的H项居于次要地位，体系具有最低自由能组态，从热力学上说熔体属于稳定相从热力学上说熔体属于稳定相。当熔体温度降低时，-TS项逐渐转居次要地位，而与焓效应有关的因素（如离子的场强，配位等）则逐渐增强。当降到某一定的温度时（例如液相点以下）H 对自由能的正的

16、贡献超过溶液熵的负的贡献，使体系自由能相应增大，而处于不稳定状态。故在液相在液相点以下，体系往往通过分相或析晶的途径放出能量，使其处于低点以下，体系往往通过分相或析晶的途径放出能量，使其处于低能量的稳定态。能量的稳定态。2.动力学条件动力学条件(了解了解) 从动力学的角度讲，析晶过程必须克服一定的势垒，包括成核所需建立新界面的界面能以及晶核长大所需的质点扩散的激活能等。如果这些势垒较大，尤其当熔体冷却速度很快时，粘度增加甚大，质点来不及进行有规则排列，晶核形成和长大均难于实现，从而有利于玻璃的形成。 由此可见，生成玻璃的关键是熔体冷却速度（即粘度增大速度），生成玻璃的关键是熔体冷却速度（即粘度

17、增大速度），故在研究物质的玻璃生成能力时，必需指出熔体的冷却速度和熔体故在研究物质的玻璃生成能力时，必需指出熔体的冷却速度和熔体数量（体积）的关系（因熔体的数量与冷却速度成反比数量（体积）的关系（因熔体的数量与冷却速度成反比） 为了确定某一熔体究竟需要多快的冷却速度才能防止结晶，必须选定可测出的晶体大小。玻璃中能测出的最小晶体体积与熔体之比约为10-6（即结晶容积分率VL/V= 10-6）。由于晶体的容积分率与描述成核和晶体长大过程的动力学参数有密切的联系，为此提出了熔体在给定温度和给定时间条件下，微小体积内的相转变动力学理论。作为均匀成核过程（不考虑非均匀成核），在时间t 内单位体积的结晶V

18、L/V可描述如下 选择一定的结晶容积分率（如： VL/V= 10-6） ，利用测得的动力学数据，并通过公式（1-1），（1-2），（1-3）就可以定出某物质在某一温度形成结晶容积分率所需的时间，并可得一系列温度所对应的时间，从而给出温度、时间转变之间的关系曲线，即所谓三T图。图1-10 示出了SiO2的“T-T-T”曲线。利用图和公式（1-1）就可得出防止产生一定容积分率结晶的冷却速度。由T-T-T曲线“鼻尖” 之点可粗略求得该物质形成玻璃的临界冷却速度 即 应该指出，以下两个因素对玻璃的形成起很大的影响：（1）为了增加结晶势垒，在凝固点（势力学熔点Tm ）附近的熔体粘度的大小，是决定能 否生

19、成玻璃的主要标志。（2）在相似的粘度-温度曲线情况下，具有较低的熔点，玻璃态易于获得。1.2.2熔体和玻璃体的相变熔体和玻璃体的相变 研究熔体和玻璃体的相变，对改变和提高玻璃的性能、防止玻璃析晶以及对微晶玻璃的生产都有重要的意义。这里所讨论的相变，主要是指相变，主要是指熔体和玻璃体在冷却或热处理过程中，从均匀的熔体和玻璃体在冷却或热处理过程中，从均匀的液相或玻璃相转变为晶相或分解为两种互不相溶液相或玻璃相转变为晶相或分解为两种互不相溶的液相。的液相。1.熔体和玻璃体的成核过程熔体和玻璃体的成核过程2.晶体生长晶体生长3.玻璃的分相玻璃的分相1.熔体和玻璃体的成核过程熔体和玻璃体的成核过程（1）

20、均匀成核）均匀成核（2）非均匀成核）非均匀成核（1）均匀成核）均匀成核 均匀成核是指在宏观均匀的玻璃中，在没有外来物参与下均匀成核是指在宏观均匀的玻璃中，在没有外来物参与下与相界、结构缺陷等无关的成核过程，又称为本征成核或自与相界、结构缺陷等无关的成核过程，又称为本征成核或自发成核。发成核。 当玻璃熔体处于过冷态时，由于热运动引起组成和结构上的起伏，一部分变成晶相。晶相内质点的有规则排列导致体积自由能减小。然而在新相产生的同时，又将在新生相和液相之间形成新的界面，引起界面自由能的增加，对成核造成势垒。当新相颗粒太小时，界面对体积的比例大，整个体系自由能增大。当新相达到一定大小（临界值）时，界面

21、对体积的比例就减小，系统的自由能减小，这时新生相就可能稳定成长。这种可能稳定成长的新相区称为晶核。那些较小的不能稳定成长的新相区域称为晶胚。若假定晶核（或晶胚）为球形，其半径为，则有 按式（1-4）作G-r图（图1-11），可见曲线有一极大值，与此极大值相应的核半径称为“临界核半径”，用r*表示。由数学原理可知，当r= r*时应有d （G ）/dr=0由此可得出r*是形成稳定的晶核所必须达到的核半径，其值越小则晶核越易形成。(2)非均匀成核非均匀成核 非均匀成核是依靠相界、晶界或基质的结构缺陷等不均匀部位非均匀成核是依靠相界、晶界或基质的结构缺陷等不均匀部位而成核的过程而成核的过程,又称为非本

22、征成核。又称为非本征成核。 一般认为，在非均匀成核情况下，由成核剂或二液相提供的界面使界面能（式(1-4)中的）降低，因而影响到相应于临界半径r*时的G值。此值与熔体对晶核的润湿角有关。 当1013 退火退火 1013-109 显色、乳浊显色、乳浊及其它热处及其它热处理理 109-1045 成型成型 103-10 熔化熔化 表面张力对生产过程的影响表面张力对生产过程的影响 工艺过程工艺过程 表面张力的影响表面张力的影响 澄清澄清 均化均化 成型成型 热加工热加工 封接封接 耐火材料侵蚀耐火材料侵蚀 气泡的内压力与玻璃液的表面张力有关气泡的内压力与玻璃液的表面张力有关 不均体能否溶解扩散取决于不

23、均体与周围玻璃液之不均体能否溶解扩散取决于不均体与周围玻璃液之间的表面张力差间的表面张力差 表面张力使玻璃液成型时具有自发收缩的趋势表面张力使玻璃液成型时具有自发收缩的趋势 借助于表面张力的作用，形成光滑表面借助于表面张力的作用，形成光滑表面 玻璃液滴与金属的润湿角小于玻璃液滴与金属的润湿角小于90，有利于玻璃与金，有利于玻璃与金属的良好封接属的良好封接 玻璃液浸润耐火材料，加剧其对耐火材料的侵蚀玻璃液浸润耐火材料，加剧其对耐火材料的侵蚀 一、一、 影响玻璃粘度的因素影响玻璃粘度的因素 玻璃的粘度主要由化学组成和温度决定。玻璃的粘度主要由化学组成和温度决定。 1 1、温度的影响、温度的影响 玻

24、璃的粘度随温度的升高而降低。玻璃的粘度随温度的升高而降低。2 2、组成的影响、组成的影响 硅酸盐玻璃的粘度首先决定于硅氧网络的连硅酸盐玻璃的粘度首先决定于硅氧网络的连接程度，接程度，O/SiO/Si比增大，玻璃粘度下降；反之，玻璃比增大，玻璃粘度下降；反之，玻璃的粘度增大。的粘度增大。 粘度粘度-温度（温度（-T ）的基本关系式为：）的基本关系式为： =0exp(E/kT) 0 常数常数 E 粘滞流动活化能粘滞流动活化能 K 玻耳兹曼常数玻耳兹曼常数 T 绝对温度绝对温度 实践中通常采用该式进行实践中通常采用该式进行 修正后的对数形式来计算玻璃修正后的对数形式来计算玻璃 在一定温度下的粘度。在

25、一定温度下的粘度。 log= A+B/（T-T0）长性玻璃（长性玻璃（A）与短性玻璃）与短性玻璃(B) 常见氧化物对玻璃粘度的影响概括如下：常见氧化物对玻璃粘度的影响概括如下： （1 1）SiOSiO2 2、AlAl2 2O O3 3、ZrOZrO2 2等增大玻璃的粘度；等增大玻璃的粘度； （2 2）碱金属氧化物可降低玻璃的粘度；）碱金属氧化物可降低玻璃的粘度； （3 3）碱土金属氧化物对玻璃粘度的影响：碱土金属氧化物对玻璃粘度的影响： （4 4）PbOPbO、CdOCdO、BiBi2 2O O3 3、SnOSnO等能降低玻璃等能降低玻璃的粘度。的粘度。一方面，类似于碱金属氧化物，导致大的阴离

26、子一方面，类似于碱金属氧化物，导致大的阴离子团解聚，使粘度减小；另一方面碱土金属阳离子团解聚，使粘度减小；另一方面碱土金属阳离子的场强较大，具有吸引氧离子到自己周围的能力，的场强较大，具有吸引氧离子到自己周围的能力，起到积聚网络的作用，从而导致粘度增大。前一起到积聚网络的作用，从而导致粘度增大。前一种作用在高温是主要的，而后一种作用在较低温种作用在高温是主要的，而后一种作用在较低温度下表现出来。度下表现出来。 1、 温度的影响温度的影响 2、 组成的影响组成的影响 二、影响表面张力的因素二、影响表面张力的因素 在一定温度范围内、对于一般液体，温度升高，在一定温度范围内、对于一般液体，温度升高，

27、质点间结合力减弱，液体的的表面张力质点间结合力减弱，液体的的表面张力减小。减小。 =0（1-bT ） 这种线形关系对硅酸盐熔体，只在一定温度范围这种线形关系对硅酸盐熔体，只在一定温度范围内适用。内适用。 因为硅酸盐熔体在温变过程中，发生阴离子团的因为硅酸盐熔体在温变过程中，发生阴离子团的聚合与解离，使得其聚合与解离，使得其与与T的关系偏离线形变化规律。的关系偏离线形变化规律。 1、温度的影响、温度的影响 组成玻璃的物质间的相互吸引力越小，组成玻璃的物质间的相互吸引力越小，其对玻璃表面张力的贡献越小。其对玻璃表面张力的贡献越小。 玻璃组成中常见氧化物分为三大类，即玻璃组成中常见氧化物分为三大类，

28、即增加玻璃的表面张力的非表面活性组分（第增加玻璃的表面张力的非表面活性组分（第类）类） 、明显降低玻璃的表面张力的强表面活性、明显降低玻璃的表面张力的强表面活性组分（第组分（第类）及中间性质组分（第类）及中间性质组分（第类）类） 。 表面张力可根据玻璃的组成和各氧化物表面张力可根据玻璃的组成和各氧化物的表面张力因子通过加和法则来计算。的表面张力因子通过加和法则来计算。2、 组成的影响组成的影响=（1/100）ipi 注意：采用不同文献提供的注意：采用不同文献提供的氧化物的表面张力因子计算出的氧化物的表面张力因子计算出的表面张力数据常有较大的差异。表面张力数据常有较大的差异。 1.3.2 1.3

29、.2 玻璃的密度玻璃的密度 玻璃密度取决于构成玻璃的原子的质量以及玻璃玻璃密度取决于构成玻璃的原子的质量以及玻璃结构网络的紧密程度和网络空隙的填充情况。结构网络的紧密程度和网络空隙的填充情况。 生产上常通过测定玻璃的密度来监控玻生产上常通过测定玻璃的密度来监控玻璃成分的璃成分的变化。变化。 一、玻璃成分对密度的影响一、玻璃成分对密度的影响 二、温度对玻璃密度的影响二、温度对玻璃密度的影响 三、热历史对玻璃密度的影响三、热历史对玻璃密度的影响 一、玻璃成分对密度的影响一、玻璃成分对密度的影响 玻璃的密度与其组成之间的关系非常密切。玻璃的密度与其组成之间的关系非常密切。 首先，玻璃组成中的网络形成

30、体氧化物确定了构首先，玻璃组成中的网络形成体氧化物确定了构成玻璃网络的基本结构单元的体积大小。成玻璃网络的基本结构单元的体积大小。 网络中间体氧化物，当其处于网络空隙中时，通网络中间体氧化物，当其处于网络空隙中时，通常使玻璃的密度上升。若其成为玻璃网络的一部分常使玻璃的密度上升。若其成为玻璃网络的一部分时，其对玻璃密度的影响取决于其对玻璃网络紧密时，其对玻璃密度的影响取决于其对玻璃网络紧密程度的影响。程度的影响。 网络外体氧化物的阳离子填充在玻璃网络的空隙网络外体氧化物的阳离子填充在玻璃网络的空隙中，当这些阳离子的半径较小，未引起玻璃网络的扩中，当这些阳离子的半径较小，未引起玻璃网络的扩张时，

31、可增加玻璃的密度。张时，可增加玻璃的密度。 但当网络外体氧化物的阳离子的半径较大时，其对但当网络外体氧化物的阳离子的半径较大时，其对玻璃密度的影响则取决于其对玻璃分子质量与分子体玻璃密度的影响则取决于其对玻璃分子质量与分子体积的双重影响。积的双重影响。 玻璃的密度可由基于加和法则的经验公式求得。玻璃的密度可由基于加和法则的经验公式求得。 二、温度对玻璃密度的影响二、温度对玻璃密度的影响 温度对玻璃密度的影响是温度对玻璃结构影温度对玻璃密度的影响是温度对玻璃结构影响的外在表现。当温度低于玻璃的转变温度响的外在表现。当温度低于玻璃的转变温度Tg时，时，温度升高玻璃的密度略有下降；温度高于温度升高玻

32、璃的密度略有下降；温度高于Tg，玻，玻璃的密度显著下降。璃的密度显著下降。 从高温急冷从高温急冷所得的玻璃因继所得的玻璃因继承了玻璃熔体高承了玻璃熔体高温下的松散、开温下的松散、开放结构，其密度放结构，其密度较慢冷或退火玻较慢冷或退火玻璃小。璃小。 图图1-3-31-3-3显显示，冷却速率越示，冷却速率越大，玻璃密度越大，玻璃密度越小。小。 图图1-3-3 1-3-3 冷却速率对硼冕玻璃密度的影响冷却速率对硼冕玻璃密度的影响 A:A:平衡态平衡态 B:1 K/h C:1.86 K/h D:9.87 K/h 三、热历史对玻璃密度的影响三、热历史对玻璃密度的影响 1.3.3 1.3.3 玻璃的热学

33、性质玻璃的热学性质 玻璃的主要热学性质：热膨胀系数、热稳定性。玻璃的主要热学性质：热膨胀系数、热稳定性。 玻璃的热膨胀系数有线膨胀系数玻璃的热膨胀系数有线膨胀系数和体膨胀系数和体膨胀系数之分，之分，3。 玻璃的热膨胀系数（玻璃的热膨胀系数（）与玻璃的退火、玻璃封）与玻璃的退火、玻璃封接、玻璃的热稳定性密切相关。接、玻璃的热稳定性密切相关。 根据玻璃的热膨胀系数大小可将玻璃划分为：硬根据玻璃的热膨胀系数大小可将玻璃划分为：硬质玻璃（质玻璃（6010-7/K）和软质玻璃（）和软质玻璃（6010-7/K）。）。玻璃热膨胀系数的确定：玻璃热膨胀系数的确定：图图1-3-4 玻璃热膨胀曲线玻璃热膨胀曲线

34、Tg 当温度低于玻当温度低于玻璃的转变温度璃的转变温度Tg点点时，热膨胀随温度时，热膨胀随温度的升高呈线形增长，的升高呈线形增长，温度高于温度高于Tg点时，点时，玻璃的热膨胀急剧玻璃的热膨胀急剧增大。增大。 由温度低于玻由温度低于玻璃的璃的Tg点时的热膨点时的热膨胀量来确定玻璃的胀量来确定玻璃的热膨胀系数。热膨胀系数。 影响膨胀系数的因素：影响膨胀系数的因素： 组成组成玻璃中非桥氧越少，玻璃的热膨胀系数玻璃中非桥氧越少，玻璃的热膨胀系数越小。越小。 碱金属氧化物的加入导致玻璃的热膨胀系数增大，碱金属氧化物的加入导致玻璃的热膨胀系数增大，且从且从LiLi2 2ONaONa2 2OKOK2 2O

35、O，阳离子半径增大，离子场强减，阳离子半径增大，离子场强减小，热振动加剧，热膨胀系数增大越多。小，热振动加剧，热膨胀系数增大越多。 碱土金属氧化物的作用与此类似，但因其离子场碱土金属氧化物的作用与此类似，但因其离子场强较碱金属阳离子大，对玻璃网络骨架有一定的积聚强较碱金属阳离子大，对玻璃网络骨架有一定的积聚作用，故其对热膨胀系数的影响也较小作用，故其对热膨胀系数的影响也较小。 热历史热历史对玻璃热膨胀系数的影响与其对玻璃结对玻璃热膨胀系数的影响与其对玻璃结构的影响相关联。构的影响相关联。 开放的、疏松的结构升温时易膨胀。因此，急冷玻开放的、疏松的结构升温时易膨胀。因此，急冷玻璃较慢冷玻璃的热膨

36、胀系数大。璃较慢冷玻璃的热膨胀系数大。 玻璃的热膨胀系数可根据玻璃组成及氧化物的热膨玻璃的热膨胀系数可根据玻璃组成及氧化物的热膨胀系数因子由加和法则计算。计算时，要注意各种影胀系数因子由加和法则计算。计算时，要注意各种影响因子的使用范围。响因子的使用范围。 玻璃的热稳定性是玻璃在非室温条件下使用时最重玻璃的热稳定性是玻璃在非室温条件下使用时最重要的性能之一。要的性能之一。 常用玻璃能耐受的急变温度差来表示玻璃的热稳定常用玻璃能耐受的急变温度差来表示玻璃的热稳定性。性。 玻璃的热稳定性受玻璃制品的厚度、比热、导热系玻璃的热稳定性受玻璃制品的厚度、比热、导热系数、密度、强度、弹性模量、热膨胀系数等

37、因素影响。数、密度、强度、弹性模量、热膨胀系数等因素影响。 常用下面的公式来表示玻璃的热稳定性。常用下面的公式来表示玻璃的热稳定性。 )(21BcdEPK式中：式中： K 玻璃的热稳定性系数，度玻璃的热稳定性系数，度厘米厘米/秒秒1/2 P 玻璃的抗张强度极限，千克力玻璃的抗张强度极限，千克力/毫米毫米2 玻璃的线膨胀系数玻璃的线膨胀系数 E 玻璃的弹性模量，千克力玻璃的弹性模量，千克力/毫米毫米2 玻璃的导热系数，卡玻璃的导热系数，卡/ /厘米厘米秒秒度度 c 玻璃的热容，玻璃的热容，卡卡/ /克克度度 d 玻璃的密度，克玻璃的密度，克/厘米厘米3 B 常数常数 1 1-2 2 导致玻璃破裂

38、的最小急变温度导致玻璃破裂的最小急变温度 热膨胀系数和玻璃厚度热膨胀系数和玻璃厚度 对热稳定性影响最大。对热稳定性影响最大。1.3.4 1.3.4 玻璃的机械性质玻璃的机械性质 它是指玻璃在受力过程中，从开始加载到断裂为止，它是指玻璃在受力过程中，从开始加载到断裂为止，所能达承受的最大应力值。所能达承受的最大应力值。 按照受力情况的不同，有抗压强度、抗张强按照受力情况的不同，有抗压强度、抗张强度、抗度、抗折强度、抗冲击强度等。折强度、抗冲击强度等。 玻璃的抗压强度一般要比抗张或抗折强度大玻璃的抗压强度一般要比抗张或抗折强度大一个数一个数量级。量级。一、玻璃的理论强度与实际强度一、玻璃的理论强度

39、与实际强度 二、影响玻璃强度的因素二、影响玻璃强度的因素 三、玻璃的硬度与脆性三、玻璃的硬度与脆性 一、玻璃的理论强度与实际强度一、玻璃的理论强度与实际强度 对于硅酸盐玻璃的理论强度约为对于硅酸盐玻璃的理论强度约为1.31.310101010 N/m N/m2 2（13 13 GPaGPa）。）。 实验测得的玻璃强度要比上述数值低实验测得的玻璃强度要比上述数值低2 23 3个数量级。个数量级。 一般玻璃的实际强度为一般玻璃的实际强度为5050200MPa200MPa。 二、影响玻璃强度的因素二、影响玻璃强度的因素 影响玻璃强度的因素包括内因和外因两个影响玻璃强度的因素包括内因和外因两个方面。方

40、面。 内因主要有：玻璃的组成、玻璃的宏观与内因主要有：玻璃的组成、玻璃的宏观与微观缺陷；微观缺陷； 外因主要是：玻璃的使用环境（如温度、外因主要是：玻璃的使用环境（如温度、湿度）、加载方式、试样的尺寸。湿度）、加载方式、试样的尺寸。 玻璃的宏观和微观缺陷与玻璃的熔化过程密切相关，玻璃的宏观和微观缺陷与玻璃的熔化过程密切相关，设计合理的组成，减少玻璃的分相发生，提高熔化设计合理的组成，减少玻璃的分相发生，提高熔化质量，获取组成均匀、缺陷少的玻璃是提高玻璃强质量，获取组成均匀、缺陷少的玻璃是提高玻璃强度的重要手段。度的重要手段。 从常温下开始升温，玻璃的强度先呈下降趋从常温下开始升温，玻璃的强度先

41、呈下降趋势，当温度升至势，当温度升至100以上，玻璃的强度又开始增以上，玻璃的强度又开始增大。大。 随着试样尺寸的减小，玻璃的强度增加。随着试样尺寸的减小，玻璃的强度增加。 玻璃的增强的措施：通常采用退火、钢化、玻璃的增强的措施：通常采用退火、钢化、表面处理（表面脱碱、火抛光、酸抛光、表表面处理（表面脱碱、火抛光、酸抛光、表面涂层、表面晶化、离子交换等）、微晶化面涂层、表面晶化、离子交换等）、微晶化等措施来提高玻璃的使用强度。等措施来提高玻璃的使用强度。 三、玻璃的硬度与脆性三、玻璃的硬度与脆性 一般玻璃的硬度在一般玻璃的硬度在57之间。之间。 玻璃的硬度首先取决于其内部化学键的强度和离玻璃的

42、硬度首先取决于其内部化学键的强度和离子的配位数。子的配位数。 网络生成体阳离子使玻璃具有高的硬度，而网络网络生成体阳离子使玻璃具有高的硬度，而网络外离子使玻璃的硬度下降。对于同类型的玻璃，随着外离子使玻璃的硬度下降。对于同类型的玻璃，随着网络外阳离子的场强的增大，玻璃的硬度上升。网络外阳离子的场强的增大，玻璃的硬度上升。 各种氧化物提高玻璃硬度的能力由小到大的顺序各种氧化物提高玻璃硬度的能力由小到大的顺序是：是：SiO2B2O3(MgOZnOBaO)Al2O3 Fe2O3K2ONaOPbO 急冷玻璃由于其结构较慢冷玻璃疏松，因而硬度急冷玻璃由于其结构较慢冷玻璃疏松，因而硬度也较小。也较小。 玻

43、璃的脆性常用抗冲击强度或抗压强度与抗冲击玻璃的脆性常用抗冲击强度或抗压强度与抗冲击强度之比来表示。强度之比来表示。 玻璃的脆性与玻璃的成分、宏观均匀性、热历史、玻璃的脆性与玻璃的成分、宏观均匀性、热历史、试样的形状与厚度等有关试样的形状与厚度等有关。 1. 3. 5 玻璃的光学性质玻璃的光学性质 玻璃的主要光学指数包括折射率、色散。玻璃的主要光学指数包括折射率、色散。玻璃的主要光学性质包括玻璃对光的反射、吸收、玻璃的主要光学性质包括玻璃对光的反射、吸收、透过。透过。 一、折射率一、折射率 二、色散二、色散 三、三、 玻璃的反射、吸收、透过玻璃的反射、吸收、透过 一、折射率一、折射率 1. 定义

44、定义 光通过二物质界面时，入射角正弦之比。一般光通过二物质界面时，入射角正弦之比。一般以以n 表示。表示。 n= sin1/sin2=c1/c2 若第一介质为真空，则若第一介质为真空，则n即为第二介质的绝对即为第二介质的绝对折射率。折射率。 普通玻璃的普通玻璃的n为为1.5左右，左右，n1表明，光从光疏表明，光从光疏介质进入光密介质，速度变慢。介质进入光密介质，速度变慢。 （）（） 组成组成 光由空气进入玻璃时速度变慢，是因为光通过玻璃光由空气进入玻璃时速度变慢，是因为光通过玻璃时，给出一部分能量，使其速度下降。时，给出一部分能量，使其速度下降。 另一方面，光线由光疏进入光密介质，行进速度下另

45、一方面，光线由光疏进入光密介质，行进速度下降。因此，组成对折射率降。因此，组成对折射率n的影响具有如下关系：的影响具有如下关系： a:凡是能增加玻璃密度的组成（份），均使凡是能增加玻璃密度的组成（份），均使n增大增大. b:离子的极化度越大，离子的极化度越大，n越小。半径大，易极化，越小。半径大，易极化，离子折射度大，离子折射度大，n越大。越大。 （3） 波长对波长对n的影响的影响 光波波长不同，光波波长不同，n不同，此即色散观象。不同，此即色散观象。 总趋势：总趋势： 增大，增大，n减小。（因减小。（因增大，频率减增大，频率减小，电磁场交变变慢，光损失减小，小，电磁场交变变慢，光损失减小，c

46、o/c中中c增大，增大，n减小）减小）二、二、色散色散 1. 定义定义：折射率随波长变化而变化的现象。折射率随波长变化而变化的现象。 2. 正常色散正常色散：增大，增大， n减小。减小。 反常色散反常色散：当光波接近材料吸收带时，：当光波接近材料吸收带时，n急剧增大，急剧增大，此即反常色散。（局部现象）此即反常色散。（局部现象） 反常色散的反常色散的原因：光通过玻璃时，某些离子的电子随原因：光通过玻璃时，某些离子的电子随光波的变化而产生振动，当电子振动的自然频率等于光波光波的变化而产生振动，当电子振动的自然频率等于光波的振动频率时，发生共振，振动加强。从而大量吸收光能，的振动频率时，发生共振，

47、振动加强。从而大量吸收光能，光速大大减小，光速大大减小，n急剧增大。急剧增大。国际标准波长国际标准波长 钠光谱中的钠光谱中的D线波长线波长589.3纳米纳米 黄色黄色 氦光谱中的氦光谱中的d线波长线波长587.36纳米纳米 黄色黄色 氢光谱中的氢光谱中的F线波长线波长486.4纳米纳米 浅蓝浅蓝 氢光谱中的氢光谱中的C线波长线波长656.3纳米纳米 红色红色 汞光谱中的汞光谱中的g线波长线波长435.8纳米纳米 浅蓝浅蓝 氢光谱中的氢光谱中的G线波长线波长434.1纳米纳米 浅蓝浅蓝 上述波长测得的折射率分别用上述波长测得的折射率分别用nD、nd、nF、nC、 ng、nG表示。表示。 色散的表

48、示方法：在数值上是以折射率之差色散的表示方法：在数值上是以折射率之差来表示的。来表示的。 如：平均色散如：平均色散nF-nC， 部分色散部分色散nd-nD等。等。 色散倒数又称阿贝数，记为色散倒数又称阿贝数，记为。 =（nD-1）/ （nF-nC） 3色差色差 色差：复色光通过光学系统时，由于各自色差：复色光通过光学系统时，由于各自的折射率不同因而成像在轴上的位置不同，的折射率不同因而成像在轴上的位置不同，从而呈现彩色光带的现象。从而呈现彩色光带的现象。 消除办法：利用消除办法：利用冕牌玻璃冕牌玻璃的凸透镜和的凸透镜和火石火石玻璃玻璃的凹透镜组合消除色差。的凹透镜组合消除色差。折射率低且色散大

49、于折射率低且色散大于55的玻璃称为的玻璃称为冕牌玻璃冕牌玻璃，把折射率高而色散小于把折射率高而色散小于50的玻璃称为的玻璃称为火石玻火石玻璃璃。 三、三、 玻璃的反射、吸收、透过玻璃的反射、吸收、透过 当光束照射到玻璃上，一部分光被玻璃表当光束照射到玻璃上，一部分光被玻璃表面反射，一部分被玻璃所吸收，另一部分光透过面反射，一部分被玻璃所吸收，另一部分光透过玻璃。玻璃。这三部分与入射光强度之比分别为反射系这三部分与入射光强度之比分别为反射系数数R、吸收系数、吸收系数K、透过率、透过率T，且，且R+K+T=1。 211nnR 2. . 玻璃对光的吸收与透过玻璃对光的吸收与透过 玻璃对光的吸收与透过

50、遵循兰比尔定律玻璃对光的吸收与透过遵循兰比尔定律,即即 dI/dl = -I (I/ Io) = -l T = -l T = e l 式中式中 T 透光率透光率 I 进入玻璃的入射光的强度进入玻璃的入射光的强度(已扣除反射部分已扣除反射部分) Io 透过玻璃的光强度透过玻璃的光强度 e 自然对数的底自然对数的底 着色剂的吸收系数着色剂的吸收系数 l 玻璃的厚度玻璃的厚度 对于颜色玻璃对于颜色玻璃, 着色剂的吸收系数着色剂的吸收系数与着色剂与着色剂的种类与浓度有关。即的种类与浓度有关。即 = c 其中其中、c分别为各着色剂的吸收系数与浓度。分别为各着色剂的吸收系数与浓度。 由于着色剂的存在由于着

51、色剂的存在,颜色玻璃表现出对可见光的颜色玻璃表现出对可见光的选择性吸收。选择性吸收。 在实践中常以光密度在实践中常以光密度D来表示玻璃对光的吸来表示玻璃对光的吸收与反射损失。收与反射损失。 D与透光率与透光率T的关系如下的关系如下:)1log(TD 1. 3. 6 玻璃的电学性质玻璃的电学性质一、一、 概述概述 1.玻玻璃的导电机理璃的导电机理 （1）离子导电）离子导电 以离子作为载流子的导电过程以离子作为载流子的导电过程,称为离子导电。称为离子导电。 离子导电过程如下：在外加电场的作用下，离离子导电过程如下：在外加电场的作用下，离子的不规则热运动趋于稳定，长程迁移贯穿于整个子的不规则热运动趋

52、于稳定，长程迁移贯穿于整个玻璃体，玻璃即显示出导电性。玻璃体，玻璃即显示出导电性。 普通普通Na2OCaOSiO2玻璃是由玻璃是由SiO4构成网络骨架，构成网络骨架，Na1+、Ca2+作为网络外体阳离子。作为网络外体阳离子。 钠钙硅玻璃中的电流全部是由钠钙硅玻璃中的电流全部是由Na1+作为载流子的，作为载流子的， Ca2+的作用小的可以忽略不计。的作用小的可以忽略不计。 玻璃种类玻璃种类 石英玻璃石英玻璃 CaO-Al2O3- SiO2玻璃玻璃 Na2O-CaO-SiO2玻璃玻璃 电阻率电阻率.CM 1017 1015 101314 2. 电子导电电子导电 在玻璃中加入大量的可以呈现为多种化合

53、价的元在玻璃中加入大量的可以呈现为多种化合价的元素的方法来实现的。素的方法来实现的。 在玻璃中加入化合物多变的副族元素而出现部分未在玻璃中加入化合物多变的副族元素而出现部分未束缚的电子，在热激发条件下，即出现电子导电。束缚的电子，在热激发条件下，即出现电子导电。 如在硅酸玻璃及硼酸盐玻璃中加如在硅酸玻璃及硼酸盐玻璃中加Fe2O3及及MnO或在或在磷酸盐玻璃中加入各种化合物的钒磷酸盐玻璃中加入各种化合物的钒,二、二、 影响电阻率的因素影响电阻率的因素1. 温度对电阻率的影响温度对电阻率的影响 2. 组成对电阻率的影响组成对电阻率的影响 3. 热处理的影响热处理的影响 4. 表面状态及环境表面状态

54、及环境 1. 温度对电阻率的影响温度对电阻率的影响 （1）低温时，电阻率与温度的关系如下式：）低温时，电阻率与温度的关系如下式： log=A + B / T 电阻率随温度的升高而减小。电阻率随温度的升高而减小。 （2）高温时，电阻率与温度的关系如下式：）高温时，电阻率与温度的关系如下式： log=+T+2 由于式中由于式中为一很大的负值，所以为一很大的负值，所以仍随温度仍随温度的升高而下降。的升高而下降。 这就是为什么常温下是良好绝缘体的玻璃却这就是为什么常温下是良好绝缘体的玻璃却可以采用电熔。可以采用电熔。对电光源玻璃要特别关注其电阻率对电光源玻璃要特别关注其电阻率 随温度的变化关系，因为玻

55、璃随温度升高随温度的变化关系，因为玻璃随温度升高 变成电的导体，这样会导致严重后果。变成电的导体，这样会导致严重后果。 电阻率随温度的升高而减小。电阻率随温度的升高而减小。 外加电场对载流子施加的作用是使原先无规则的热运动外加电场对载流子施加的作用是使原先无规则的热运动变成电场方向要求的定向移动。变成电场方向要求的定向移动。 温度升高时，离子参与定向运动的数目和几率均增加。温度升高时，离子参与定向运动的数目和几率均增加。特别是高于特别是高于转变温度转变温度Tg点以后，参与传递电流的离子种类也点以后，参与传递电流的离子种类也增加了，如常温下不参与导电的增加了，如常温下不参与导电的Ca2+也重新参

56、与导电，从而也重新参与导电，从而对外显示出导电性。对外显示出导电性。 2. 组成对电阻率的影响组成对电阻率的影响 （1）R2O的影响的影响 微量的微量的Na2O可使可使明显减小，明显减小，K2O、Li2O的作用弱的作用弱于于Na2O。 （2）RO的影响的影响 增 大增 大 ， 且 离 子 半 径 越 大 ， 且 离 子 半 径 越 大 ， 越 大 。越 大 。Ba2+Pb2+Ca2+Mg2+Zn2+ ? （3）Al2O3的影响的影响 以以Al2O3代代SiO2，电阻率稍有下降；以，电阻率稍有下降；以B2O3代代SiO2，增加。增加。 3. 热处理的影响热处理的影响 慢冷玻璃，电阻率较大。慢冷玻

57、璃，电阻率较大。 分相对玻璃电阻率的影响则取决于分相玻璃中两相分相对玻璃电阻率的影响则取决于分相玻璃中两相的结构与组成。的结构与组成。 若载流子富集于孤立相中，其在玻璃中的迁移能力若载流子富集于孤立相中，其在玻璃中的迁移能力大大减小，从而导致玻璃的电阻率减小。反之，玻璃的大大减小，从而导致玻璃的电阻率减小。反之，玻璃的电阻率增大。电阻率增大。 4. 表面状态及环境表面状态及环境 玻璃的表面状态及其所处的环境影响到玻璃的表玻璃的表面状态及其所处的环境影响到玻璃的表面电导率。表面电导率是相对于体积电导率而言的。面电导率。表面电导率是相对于体积电导率而言的。 在潮湿空气玻璃的表面电导率比体电导率大得

58、多。在潮湿空气玻璃的表面电导率比体电导率大得多。但当温度高于但当温度高于1000C，二者相同。，二者相同。 因此，在玻璃表面涂覆增水层（如涂有机硅烷、石因此，在玻璃表面涂覆增水层（如涂有机硅烷、石蜡），可提高玻璃的表面电阻率，已用于生产玻璃绝缘蜡），可提高玻璃的表面电阻率，已用于生产玻璃绝缘子。而在玻璃表面被覆导电膜子。而在玻璃表面被覆导电膜SnOSnO2 2,TiO,TiO2 2, ,降低其表面电降低其表面电阻率，以用于制作防雾、防霜、电致变色玻璃等。阻率，以用于制作防雾、防霜、电致变色玻璃等。 1. 3. 7 玻璃的化学稳定性玻璃的化学稳定性 化学稳定性玻璃抵抗水、酸、碱、盐、大化学稳定性

59、玻璃抵抗水、酸、碱、盐、大气及其它化学试剂等侵蚀破坏的能力，统称为玻气及其它化学试剂等侵蚀破坏的能力，统称为玻璃的化学稳定性。璃的化学稳定性。 依据侵蚀介质的不同，分别称为耐水性、耐依据侵蚀介质的不同，分别称为耐水性、耐酸性、耐碱盐、耐侯性。酸性、耐碱盐、耐侯性。 一、一、侵蚀机理侵蚀机理 二、影响玻璃化学稳定性的因素二、影响玻璃化学稳定性的因素 1.1.水对玻璃的侵蚀水对玻璃的侵蚀 2.2.酸对玻璃的侵蚀酸对玻璃的侵蚀 3.3.碱对玻璃的侵蚀碱对玻璃的侵蚀 4.4.大气对玻璃侵蚀作用大气对玻璃侵蚀作用 一、侵蚀机理一、侵蚀机理 1.1.水对玻璃的侵蚀水对玻璃的侵蚀 H2O对对Na2OaiO2

60、玻璃的侵蚀过程玻璃的侵蚀过程大体可分为三步：大体可分为三步： (1)离子交换过程离子交换过程 Si-Na+ + H+OH- Si-OH + NaOH (2)水解过程水解过程 Si-OHH2O Si(OH)4 (3)中和过程中和过程 Si(OH)4+ NaOH Na2SiO3 + H2O 这三步反应互为因果，循环进行。由于第二、这三步反应互为因果，循环进行。由于第二、 三步的反应物均为第一步反应的生成物，其三步的反应物均为第一步反应的生成物，其 反应速度因而决定了水对玻璃的侵蚀的进程，反应速度因而决定了水对玻璃的侵蚀的进程， 故第一步反应是水对玻璃侵蚀过程的最主要环故第一步反应是水对玻璃侵蚀过程