Công nghệ vật liệu đúc silicat Thủy Tinh

1

1


NỘI DUNG
CHƯƠNG MỘT: TRẠNG THÁI THỦY TINH
VÀ CẤU TRÚC THỦY TINH SILICAT
CHƯƠNG HAI: QTCN SX THỦY TINH
CHƯƠNG BA: GiỚI THIỆU GỐM THỦY TINH

2


TRẠNG THÁI THỦY TINH VÀ CẤU
TRÚC THỦY TINH SILICAT

3


KHÁI NIỆM CHUNG VỀ TRẠNG THÁI
THỦY TINH
Chấp nhận một định nghĩa tương đối dễ hiểu:
“Thủy tinh là sản phẩm vô cơ nóng chảy được làm
quá lạnh đến trạng thái rắn mà không kết tinh”

4


KHÁI NIỆM CHUNG VỀ TRẠNG THÁI THỦY TINH (tt):
Một vật thể thủy tinh điển hình có các đặc điểm sau:

1- Có tính đẳng hướng (cấu trúc đồng nhất của trạng thái thủy

tinh).
2- Khi bị đốt nóng, thủy tinh không có điểm nóng chảy như
vật thể kết tinh mà bị mềm dần, chuyển từ trạng thái dòn sang
trạng thái dẻo có độ nhớt cao và cuối cùng chuyển thành trạng
thái lỏng giọt. Ngoài độ nhớt ra còn có nhiều tính chất khác
cũng thay đổi liên tục như vậy.
3- Có thể nóng chảy và đóng rắn thuận nghịch
4- Dự trữ năng lượng của vật thể ở trạng thái thủy tinh cao hơn
trạng thái tinh thể, trong điều kiện nhiệt độ thuận lợi vật thể thể
thường có khuynh hướng chuyển về trạng thái tinh thể.
5


©2003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning™ is a trademark
used herein under license.

BIỂU ĐỒ TÍNH CHẤT-NHIỆT ĐỘ
CỦA
…………………………..THỦY TINH

©2003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning™ is a trademark
used herein under license.

6


ĐỘ NHỚT VÀ QUÁ TRÌNH TẠO THỦY TINH:
Không phải mọi chất đem làm quá lạnh đều dễ

dàng tạo ra thủy tinh
Những chất lỏng tạo thủy tinh khi làm quá lạnh
thường có độ nhớt tăng nhanh và liên tục (tới
1014pz) theo chiều giảm nhiệt độ
Những chất lỏng dễ kết tinh, có độ nhớt tăng
chậm khi làm lạnh ở khoảng nhiệt độ trước
nhiệt độ kết tinh
=> độ nhớt của hỗn hợp nóng chảy là yếu tố cơ
bản đặc trưng cho khả năng chuyển thành trạng
thái thủy tinh.

7


ĐỘ NHỚT VÀ QUÁ TRÌNH TẠO THỦY TINH

8


Lực tương tác và vai trò
trong cấu trúc của các
ion trong thủy tinh

9


©2003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning™ is a trademark used herein under license.

Hình: ảnh hưởng của Na2O đến mạng
lưới thủy tinh silica.

Na+ là ion biến tính
10


©2003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning™ is a trademark used herein under license.

Hình: Biểu đồ
pha Si02-Na20.
(Additions of
soda (Na20) to
silica
dramatically
reduce the
melting
temperature of
silica, by forming
eutectics).

11


PHÂN LOẠITHỦY TINH
Phân loại theo thành phần:
Thủy tinh đơn nguyên tử: chỉ chứa một nguyên

tố hóa học thuộc nhóm V và VI bảng tuần hoàn
như As, S, Se, Te..
Thủy tinh oxít: thành phần chính là các oxít tạo

thủy tinh như thủy tinh:

Silicat: SiO2.

- germanat GeO2

borat: B2O3.
photphát: P2O5.

Thủy tinh Halogen, Khancon, hỗn hợp…

Theo mục đích sử dụng có thủy tinh: dân dụng,
bao bì, xây dựng, mỹ nghệ, phòng thí nghiệm,
quang học, điện ….
September 14, 2017

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT THỦY TINH

12


VD thành phần một số loại thủy tinh

13


CẤU TRÚC CỦA THỦY TINH SILICÁT
Xét một loại thủy tinh điển hình là thủy tinh silicat.
Tồn tại rất nhiều thuyết khác nhau về cấu trúc
thủy tinh Silicat
Một thuyết hoàn chỉnh về cấu trúc thủy tinh cần
phải giải thích được:

- Khuynh hướng tạo thủy tinh của các chất.
- Sự giống nhau giữa hàng loạt các tính chất
của thủy tinh có thành phần khác nhau.
- Bản chất của sự biến đổi theo nhiệt độ
của thủy tinh và vấn đề tồn tại “cân bằng
nội” trong thủy tinh.
Có 3 thuyết chính:
1-Thuyết cấu trúc vi tinh: thủy tinh silicat là tập hợp các vi
tinh thể, chủ yếu là vi tinh thể SiO 2
2- Thuyết cấu trúc polymer: thủy tinh là polymer vơ cơ
3-Thuyết cấu trúc liên tục, VĐH của Zachariasen: thủy tinh
có cấu trúc mạng lưới khơng gian như tinh thể, nhưng
khơng đối xứng và tuần hồn.
14


CÁC NHÓM TÍNH CHẤT CỦA
THỦY
TINH
Phân chia một cách gần đúng :
 Nhóm các tính chất đơn giản: thể tích mol V; chiết

suất nD; hệ số dãn nở trung bình α; hằng số điện
môi ε; môđun đàn hồi E; nhiệt dung riêng C; hệ số
dẫn nhiệt λ.
Các tính chất có quy luật biến đổi theo thành phần
không phức tạp lắm và vì thế có thể tính toán đònh
lượng được. Thông thường các tính chất đó được tính
theo quy tắc cộng:

Trong đó

g: tính chất cần tính
gi : tính chất riêng phần của cấu tử i
γi : hàm lượng của cấu tử i

 Nhóm các tính chất phức tạp: độ nhớt η; độ dẫn

điện χ; tốc độ khuyếch tán ion; độ tổn thất điện
môi tgδ; độ bền hóa, độ thấu quang T; độ cứng H;
sức căng bề mặt б; khả năng kết tinh…
phụ thuộc chủ yếu vào nồng độ oxit kiềm (χ, tgδ, η,
H, độ bền hóa) hoặc vào nồng độ của một vài
cấu tử riêng biệt nào đấy (G, б, η, khả năng kết
tinh).
16


CNSX THỦY TINH

18


THỦY TINH DÂN DỤNG

September 14, 2017

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT THỦY TINH

19

THỦY TINH BAO BÌ

September 14, 2017

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT THỦY TINH

20


THỦY TINH XÂY DỰNG

September 14, 2017

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT THỦY TINH

21


THỦY TINH MỸ NGHỆ

September 14, 2017

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT THỦY TINH

22


THỦY TINH ĐIỆN

September 14, 2017

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT THỦY TINH

23


PHA LÊ

Pha lê là một dạng thủy tinh silicat kali có trộn thêm một lượng ôxít chì II
(PbO) và có thể là cả ôxít bari (BaO) khi người ta sản xuất nó.
September 14, 2017

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT THỦY TINH

24


THỦY TINH PHÒNG THÍ NGHIỆM

September 14, 2017

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT THỦY TINH

25


THỦY TINH QUANG HỌC

THẤU KÍNH

LĂNG KÍNH
GƯƠNG PHẲNG

September 14, 2017

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT THỦY TINH

26


CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT THỦY TINH
dây chuyền sản xuất
Nguyên liệu
cân
Phối liệu
Nhập liệu vào lò
Nấu chảy
Tạo hình

September 14, 2017

Xử lý nhiệt

Kiểm tra

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT THỦY TINH

Thành phẩm

27