实验玻璃的表面张力与物理工艺及温度关系

一、玻璃表面张力的物理与工艺意义  

   玻璃的表面张力系指玻璃与另一相接触的相分界面上 ( 一般指空气 ) ，在恒温、恒容下增加一个单位表面时所作的功。化学组成玻璃的热膨胀是离子作非线性运动引起的，所以玻璃的热膨胀系数决定于各种阳离子和氧离子之间的吸引力，即 ( 2-2-10 ) 式中；Z —阳离子的电价；a —正负离子之间的距离。单位为 N ／ m 或 J ／ m 。硅酸盐玻璃的表面张力为 (220 ～ 380) × 10 -2 N/m ，比水的表面张力大 3 ～ 4 倍，与熔融金属数值相近。

耐高温玻璃的表面张力在玻璃制品的生产过程中有重要意义，特别是在玻璃的澄清、均化、成型、玻璃液与耐火材料相互作用等过程中起着重大的作用。表面张力在一定程度上决定了气泡的成长和溶解，因而影响气泡从玻璃液中排除的速度。　 式中， f 愈大，离子间因热振动而产生的振幅越小，所以热膨胀系数就愈小，反之，热膨胀系数就大。 Si-O 键的键力较大，所以石英玻璃的热膨胀系数最小。 R + -O 键的键力较小，故随着 R 2 O 的引入和 R + 离子半径的增大， f 不断减小，以致热膨胀系数不断增大。 RO 的作用和 R 2 0 的作用相类似，只是它们对热膨胀系数的影响比 R 2 O 小， R 2 0 、 RO 氧化物对玻璃热膨胀系数影响的次序为在玻璃的成型过程中，人们借助玻璃的表面张力可使玻璃达到一定的形状，或使浮法高温玻璃获得优质表面。同样，也必须通过调整玻璃表面张力减少玻璃中的条纹，在生产薄玻璃时要用拉边器克服由于表面张力所引起的收缩。

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二 玻璃表面张力与组成及温度的关系 

   各种氧化物对(耐高温玻璃:http://www.xmglass.net)的表面张力有不同的影响，如 A1 2 0 3 、 La 2 O 3 、 CaO 、 MgO 能提高表面张力。 K 2 O 、 PbO 、 B 2 O 3 、 Sb 2 0 3 等如加入量较大，则能大大地降低表面张力。同时， Cr 2 O 3 、 V 2 0 5 、Mo 2 0 3 、 WO 3 等，当用量不多时，也能显著地降低表面张力。组成氧化物对玻璃熔体与空气界面上表面张力的影响可分为三类。表 2 — 2 — 2 为组成氧化物对玻璃表面张力的影响。