5玻璃本章主要内容5.1玻璃基本知识玻璃发展史简介自古罗马普林尼的《自然史》记载，公元前5000年人们就发现了玻璃。到了公元1世纪，人们开始学会吹制玻璃器皿。公元11世纪，德国人发明了制造平面玻璃的技术，从此，玻璃开始被用在建筑物的窗户上，最典型的就是中世纪教堂里的彩色玻璃。19世纪，波西米亚彩色玻璃的产生和切割、蚀刻技术的发展是玻璃制造的显著进步。20世纪初，平板玻璃制造机械问世，使玻璃窗的大规模使用成为可能，与此同时，日益增长的玻璃制品需求还促成了欧文的发明——玻璃成型机械。1960年前后，美国的玻璃艺术家哈维.利特顿（玻璃艺术之父）发起了玻璃艺术工作室运动。这使美国在此后的几十年中，一直处于玻璃艺术领域的领先地位。目前，玻璃正向着多品种、多功能的方向发展，不仅用于建筑物的门窗，还向着逐渐代替砖、瓦、混凝土等建筑材料用于墙体和屋面的方向发展。新型玻璃性能更加完善，可以控制光线、节约能源、减低噪音和改善室内环境。广泛用于建筑物的门窗采光材料、室内墙壁、隔断、柱面和顶棚等处。作为家具材料，玻璃常被镶嵌在各种柜门上，或透明、或磨砂、或镶花、或者干脆就是一面镜子；都是利用了玻璃的一些基本特性，并作为以木材、金属等材料为框架的围护或装饰等辅助材料使用。随着科技的发展，玻璃的制造工艺提高很快，现在也出现了很多全部用玻璃制作的家具，拓展了玻璃的适用范围和玻璃家具的前景。（1）组成：玻璃是一种硅酸盐制品，它是以石英砂、纯碱和石灰石等无机氧化物为主要原料，在高温下（1550-1600℃）熔融，成型后又经过冷却而成的固体材料。玻璃具有无定形非结晶结构，为各向同性的均质材料。玻璃的主要化学组成是SiO2(含量72%左右)，Na2O(含量15%左右)，CaO(含量9%左右)。此外还有少量的Al2O3和MgO等，这些氧化物对玻璃的性能起十分重要的作用。（2）分类：玻璃的分类方法有多种，主要包括以下四种：——按主要成分可分为：氧化物玻璃和非氧化物玻璃。非氧化物玻璃品种和数量很少，主要是硫系玻璃和卤化物玻璃；氧化物玻璃可分为硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、磷酸盐玻璃等，按照玻璃中的二氧化硅与碱金属和碱金属氧化物的不同含量又可细分为石英玻璃、钠钙玻璃、铅玻璃、硼玻璃、铝玻璃、镁玻璃等。——按原料、工艺和性能可分为：传统氧化物玻璃、特种玻璃、新型玻璃。传统氧化物玻璃为日常生活中最常见，如平板玻璃、器皿玻璃、照明玻璃、瓶罐玻璃、保温瓶玻璃等，其生产成本低，常用于制造耐热、化学稳定性没有特殊要求的玻璃制品；特种玻璃和新型玻璃都是经过特殊处理，满足特殊要求的高科技玻璃，如：变色玻璃、防弹防爆玻璃、保温隔热玻璃、防火玻璃、热反射玻璃、电热玻璃、抗电磁辐射干扰玻璃等。——按玻璃制品形状分类：平板玻璃，曲面玻璃，异型玻璃，压花玻璃，玻璃砖，波形瓦，玻璃纤维，玻璃布等。——按用途可分为：日用玻璃、建筑玻璃、技术玻璃和玻璃纤维等。这种分类方法最常用也最直观，从材料的使用角度讲，也最便于我们选择和取舍。分类（3）基本特性：——玻璃的化学性质：玻璃化学稳定性高，可抵抗除氢氟酸以外所有酸类的侵浊，硅酸盐玻璃一般不耐碱。玻璃遭受侵蚀性介质腐蚀，也能导致变质和破坏。大气对玻璃侵蚀作用实质上是水气、二氧化碳、二氧化硫等作用的总和。实践证明，水气比水具有更大的侵蚀性。普通窗玻璃长期使用后，会出现表面光泽消失，或表面晦暗，甚至出现斑点和油脂状薄膜等，就是由于玻璃中的碱性氧化物在潮湿空气中与二氧化碳反应生成碳酸盐造成的。这一现象称为玻璃发霉。——玻璃的物理力学性质：密度是表征玻璃的重要物理量，不同品种的玻璃密度相差很大。普通玻璃的密度约为2.5g/cm3。玻璃的密度随温度升高呈现下降趋势，但受压力的影响较小。玻璃强度是其抵抗机械破坏的能力，一般用抗张、耐压、抗弯、抗冲击强度等指标表示，其大小与组成、表面和内部状态、温度、热处理条件等因素有关。玻璃的抗拉强度较弱，抗压强度较强，且抗压性能远优于抗拉性能；硬度高，比一般金属硬，普通刀具无法切割，与陶瓷类似，也是脆性材料。理论强度与实际强度理论强度——根据玻璃各组分之间的化学键强度计算出的理想强度。实际强度——是对玻璃的实测强度。玻璃的实际强度一般只有理论强度的1/100～1/300（一般仅32.7MPa～98MPa）。造成两者差异的主要原因是玻璃表面存在大量裂纹、内部存在各种缺陷和组成不均匀。——玻璃的热性质：玻璃是热的不良导体，玻璃的导热性差，只相当于钢铁材料的1/400，一般承受不了温度的急剧变化。制品幅面和厚度越大，产生的内应力越大，热稳定性越差。温度急变时，将使玻璃体产生很大的温差，存在温差的部位，会产生不同的热胀冷缩结果，导致玻璃体内产生热震应力。——玻璃的光学性质：玻璃的光