熔體與玻璃體

1、1 / 8第六章 熔體與玻璃體第一節(jié)概述1。晶體與非晶體的比較 。晶體與非晶體的比較內(nèi)能比較結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)主要講述的是晶體(cryｓtaｌ)，其結(jié)構(gòu)特點是質(zhì)點在三維空間有規(guī)則排列,稱為遠程有序;而現(xiàn)在所講述非晶態(tài)固體(Nｏｎcrysrａｌ soｌiｄ）(玻璃、樹脂、橡膠），其結(jié)構(gòu)特點是近程有序，而遠程無序.固體能量曲線圖可以說明：晶體的位能最低，玻璃體的位能高于晶體，而無定形物質(zhì)的位能更高。2 概念與特征 概念與特征玻璃由熔體過冷而制得，分

2、傳統(tǒng)玻璃和非熔融法所獲提新型玻璃。熔體：介于氣態(tài)和晶態(tài)之間的一種物質(zhì)狀態(tài)，其結(jié)構(gòu)有“近程有序”（０～20Ａ內(nèi),質(zhì)點在小范圍內(nèi)規(guī)則排列）和“核前群“（液體排列并不限于中心質(zhì)點）。硅酸鹽熔體由于組成復雜,粘度大,結(jié)構(gòu)研究困難.3 結(jié)構(gòu)類似 結(jié)構(gòu)類似說明熔體和玻璃結(jié)構(gòu)很相似，它們的結(jié)構(gòu)中存在著近程有序的區(qū)域：石英晶體中Sｉ-O鍵距為1.61A, 而石英玻璃中Si－O鍵距為1.62Ａ,兩者極為相似(近程有序）第二節(jié)熔體的結(jié)構(gòu)理論1近程有序理論：

3、 近程有序理論：晶態(tài)時,晶格中質(zhì)點的分布按一定規(guī)律排列，而這種規(guī)律在晶格中任何地方都表現(xiàn)著,稱為“遠程有序”。熔體時，晶格點陣(crystaｌ laｔticｅs)被破壞,不再具有“遠程有序”的特性,但由于熔化后質(zhì)點的距離和相互間作用力變化不大，因而在每個質(zhì)點四周仍然圍繞著一定數(shù)量的、作類似于晶體中有規(guī)則排列的其它質(zhì)點,和晶體不同的是這個中心質(zhì)點稍遠處（１0～２0A）這種規(guī)律就逐漸破壞而趨于消失.對于這種小范圍內(nèi)質(zhì)點的有序排列稱之為“近程

4、無序“。2核前群理論 核前群理論又稱“蜂窩理論或流動集團理論“液體質(zhì)點有規(guī)則的排列并不限于中心質(zhì)點與周圍緊鄰的質(zhì)點之間，而是還有一定程度的延續(xù)，從而是組成了核前群。核前群內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)相似，而核前群之外，質(zhì)點排列的規(guī)律性較差，甚至是不規(guī)則的。所謂的核前群就是液體質(zhì)點在形成晶核前的質(zhì)點群或質(zhì)點集團3 聚合物理論 聚合物理論(１）硅酸鹽（ １）硅酸鹽（Silicaｔｅ）熔體的基本結(jié)構(gòu) ｔｅ）熔體的基本結(jié)構(gòu)Si4+高電荷,半徑小，形成很

5、強的硅氧四面體(Tetrhｅdral)，其電負性ΔX=1.7,具有52％共價鍵，和O形成SP3雜化，使Ｓi-O鍵增強，鍵距縮短。結(jié)論：Si—O鍵具有高鍵能,方向性和低配位(Cｏｏｒdiｎaｔion）。鍵接方式:共頂連接（鮑林規(guī)則-3 / 8粘度的單位為1帕秒(Pa．s)，它表示相距１米的兩個面積為1米2的平行平面相對移動所需的力為1牛頓。因此，1帕秒＝1牛秒/米2,1帕秒=105達因秒×10－4厘米2=10泊。(4粘度的測試方

6、法由于硅酸鹽熔體的粘度相差很大，可從十分之幾到1０16泊，不同范圍的粘度用不同方法測定：107～1０16泊的高粘度：用拉絲法—根據(jù)玻璃絲受力作用的伸長速度來定.102~10８泊用轉(zhuǎn)筒法—利用細鉑絲懸掛的轉(zhuǎn)筒浸在熔體內(nèi)轉(zhuǎn)動，懸絲受熔體粘度的阻力作扭成一定的角度，據(jù)角度大小而定。1０1。5~1.3×１06泊可用落差法-測定鉑球在熔體中的下落速度。（4）?！?0—１泊用振蕩阻滯法—利用鉑球在熔體中振蕩時，振幅受阻滯逐漸衰減原理而定。

7、2粘度的幾種理論解釋（ 粘度的幾種理論解釋（?-Ｔ的關(guān)系 Ｔ的關(guān)系)（1）絕對速度理論熔體質(zhì)點都處在相鄰質(zhì)點的鍵力的作用下（每個質(zhì)點都落在一定大小的位壘△E之間)，要使這些質(zhì)點移動,就得克服此位壘的足夠能量。這種活化質(zhì)點數(shù)愈多，則流動性愈大,根據(jù)玻爾茲曼分布定律，活化質(zhì)活質(zhì)點數(shù)與 ｅｘp（—△E/ｋt）成比例，即有流動度φ＝φ０ ｅｘp（-△Ｅ/kt），流動度為粘度的倒數(shù)φ＝1／?，即?=?０exp（△Ｅ/ｋｔ）， lｏg?＝Ａ+B/

8、Ｔ, 其中A=log?0， B＝(△E／kｔ)ｌoge.（2）自由體積理論液體流動必須打開一些蘊藏在液體內(nèi)容內(nèi)部的空隙以允許液體分子的運動。液體中分布著不規(guī)則的大小不等的空洞。這種空洞為液體分子運動提供了空間自由體積Vf為液體分子體積V減去Ｔ０時液體分子有效硬核體積Ｖ０（緊密堆積的最小體積），即Ｖf=Ｖ— V0,Vf越在（溫度越高）,液體愈易流動，粘度也愈小，即得表達式為：?＝Bexp（KＶ0/Vf），Vf=a(T—Ｔ0），?=Aexp

9、（KV0／(T－T0）)，與T成反比。（３）過剩理論液體由許多結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成，液體的流動是這些結(jié)構(gòu)單元的再排列過程,這些結(jié)構(gòu)單元的大小是溫度的函數(shù),并且由結(jié)構(gòu)位形熵Ｓ0決定.公式：?=Cexp(D/ＴＳ0)3 影響粘度的因素 影響粘度的因素。玻璃粘度-溫度曲線上特征溫度：名 稱 特征粘度值（泊） 說 明1.應變點 １014。5 內(nèi)部質(zhì)點應力松弛停止,玻璃退火下限２．轉(zhuǎn)變點1013Tg(轉(zhuǎn)化溫度或脆性溫度)—退火上限