Неорганическое стекло

Неорганическое стекло следует рассматривать как особого вида затвердевший раствор – сложный расплав высокой вязкости кислотных и основных оксидов. Стекловидное состояние является разновидностью аморфного состояния вещества. При переходе стекла из расплавленного жидкого состояния в твердое аморфное в процессе быстрого охлаждения и нарастания вязкости беспорядочная структура, свойственная жидкому состоянию, как бы "замораживается". В связи с этим неорганические стекла характеризуются неупорядоченностью и неоднородностью внутреннего строения.
В состав неорганических стекол входят стеклообразующие оксиды кремния, бора, фосфора,

германия, мышьяка, образующие структурную сетку и модифицирующие оксиды натрия, калия, лития, кальция, магния, бария, изменяющие физико-химические свойства стекломасс. Кроме того, в состав стекла вводят оксиды алюминия, железа, свинца, титана, бериллия, которые самостоятельно не образуют структурный каркас, но могут частично замещать стеклообразующие оксиды и этим сообщать стеклу нужные технические характеристики.
В связи с этим промышленные стекла являются сложными многокомпонентными системами.
Стекла классифицируют по ряду признаков: по стеклообразующему веществу, по содержанию модификаторов и по назначению.

В зависимости от химической природы стеклообразующего

вещества, стекла подразделяются на

• силикатные (SiO₂);
• алюмосиликатные (Al₂O₃-SiO₂);
• боросиликатные (B₂O₃-SiO₂);
• алюмоборосиликатные (Al₂O₃-B₂O₃-SiO₂);
• алюмофосфатные (Al₂O₃-P₂O₅).

По содержанию модификаторов стекла бывают

• щелочными (содержащими оксиды Na₂O,K₂O);
• бесщелочными;
• кварцевыми.

по назначению все стекла подразделяются на

• технические (оптические, светотехнические, электротехнические, химико-лабораторные, приборные, трубные);
• строительные (оконные, витринные, армированные, стеклоблоки);
• бытовые стеклотара, посудные, бытовые зеркала).

Свойства стекла.

При нагреве стекло плавится в некотором температурном интервале, который зависит от состава. Механические свойства стекла характеризуются высоким сопротивлением сжатию (500–2000 МПа), низким пределом прочности при растяжении (30 –90 МПа) и изгибе (50-150 МПа) (рис. 90). Модуль упругости высокий (45-100 МПа), коэффициент Пуассона m =0,184-0,26. Твердость по шкале Мооса равна 5-7 единицам. Ударная вязкость стекла низкая (1,5 – 2,5 кДж/м²), оно хрупкое, более высокие механические характеристики имеют стекла бесщелочного состава и кварцевые.

Важнейшими специфическими свойствами стекол являются их оптические свойства: светопрозрачность, отражение, рассеяние, поглощение и преломление света. Обычное неокрашенное листовое стекло пропускает до 90%, отражает 8% и поглощает 1% видимого и частично инфракрасного света. Ультрафиолетовое излучение поглощает полностью.
Механическая прочность и термостойкость стекла могут быть повышены путем закалки с температур выше температуры стеклования и термического упрочнения, путем образования на поверхности полимерной пленки.
Применение технических стекол. Для остекленения транспортных средств используют преимущественно триплексы, термопан и закаленные стекла. Оптические стекла, применяемые в оптических приборах и инструментах, подразделяют на кроны, отличающие малы преломлением, и флинты с высоким содержанием оксида свинца и большим значение коэффициента преломления. Кварцевое стекло вследствие высокой термической и химической стойкости применяют для изготовления тиглей, чаш, труб, наконечников, лабораторной посуды.