玻璃在使用过程中要受到水、酸、碱、盐、气体及各种化学试剂和药液的侵蚀,玻璃对这些侵蚀的抵抗能力称为玻璃的化学稳定性,化学组成对玻璃的化学稳定性有重要影响。
(1)硅酸盐玻璃的耐水性和耐酸性主要是由硅氧和碱金属氧化物的含量来决定的。二氧化硅含量越高,硅氧四面体相互连接程度则越大,玻璃的化学稳定性也越高。因此高纯二氧化硅玻璃有极高的抗水、抗酸侵蚀能力。
(2)当玻璃中同时存在两种碱金属氧化物时,由于“混合碱效应”使玻璃的化学稳定性出现极值,这一效应在铅玻璃中表现更为明显。
(3)在硅酸盐玻璃中以碱土金属或其他二价金属氧化物置换硅氧时,也会降低玻璃的化学稳定性。但是,降低稳定性的效应比碱金属氧化物为弱。在二价氧化物中,BaO和PbO降低化学稳定性的作用最强烈,MgO和CaO次之.
(4)在化学成分为100SiO2+(33.3-x) Na2O+xRO(R 2O3或RO2)的基础玻璃中,用CaO、MgO、Al 2O3、TiO2、ZrO2、BaO等氧化物依次置换部分Na 2O后,对耐水性和耐酸性的顺序如下:
耐水性
ZrO2> Al 2O3> TiO2>ZnO> MgO>CaO>BaO
耐酸性
ZrO2> Al 2O3> ZnO >CaO> TiO2>MgO>BaO
(5)在三价氧化物中,氧化硼对玻璃的化学稳定性同样会出现“硼反常”现象,在Na2O-CaO- SiO2玻璃中,加入少量 Al2O3时,能大大提高其化学稳定性,这是因为此时Al3+位于[AlO4]四面体,对硅氧网络起补网作用;如果Al2O3含量过高时,由于[AlO4]四面体体积大于[SiO4]四面体的体积,使网络紧密程度下降,因而玻璃的化学稳定性也随之下降。
综上所述,凡是能加强玻璃结构网络并使结构完整致密的氧化物,都能提高玻璃的化学稳定性,反之,将使玻璃的化学稳定性下降。
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