Состав и структура стекла
В зависимости от вида стеклообразующих кислотных оксидов стекла подразделяются на силикатные (Si02), алюмосиликатные (А1203 и Si02), боросиликатные (В203 и Si02), бороалюмосиликатные и др. Помимо стеклообразующих компонентов (А1203, Si02 и В203) стекла содержат также различные основные оксиды: Li20, К20, Na20, BeO, CaO, MgO, SrO, BaO, ZnO, CdO, PbO и др. В состав строительного (оконного) стекла кроме кремнезема (Si02) входят Na20, СаО и небольшие количества MgO и А1203.
При высокой температуре (выше 1 000 °С) минеральные стекла образуют расплав, представляющий собой истинный раствор химических соединений. При быстром охлаждении стекольного расплава атомы не успевают выстроиться в строгом порядке, как
Рис. 7.1. График зависимости вязкости стекла от температуры: /, — температура стеклования; t2…t3 — интервал температур формования; ?4 — температура разжижения |
это происходит в кристаллах. Стеклообразная структура вещества по степени упорядочения частиц является промежуточной между беспорядком в расплаве и идеальным порядком в кристаллическом состоянии.
Стекла не имеют точки плавления; они характеризуются температурным интервалом размягчения. Вязкость расплавленного стекла в среднем при 1 480… 1 500 °С составляет 9… 11 Па ■ с, а при затвердевании возрастает до 1012… 1013 Па-с (рис. 7.1). Стекло формуют, когда вязкость колеблется в диапазоне 102… 108 Па-с, что имеет место в сравнительно узком температурном интервале t2…t3 (800… 1 100°С). Ниже температуры стеклования (для силикатных стекол 400… 600 °С) стекло становится хрупким. Эта температура неодинакова для различных стекол; ей соответствует одинаковая для всех стекол вязкость, равная 1012 Па • с.
Выше температуры t2 (приблизительно в диапазоне 700…850 °С) в стекле начинают проявляться свойства, характерные для жидкости. При этой температуре из стекла можно вытягивать тонкие нити.
Стекла имеют склонность к кристаллизации. Образующиеся кристаллы нарушают прозрачность и понижают прочность стекла. Для подавления кристаллизации в состав стекол вводят специальные добавки.