Оборудование
Заявка на сервисное обслуживание Личный кабинет Корзина

Основные виды и свойства стекла

  1. Главная страница
  2. Пресс-центр
  3. Основные виды и свойства стекла

Основные виды и свойства стекла

Стекло — это смесь неорганического происхождения, которая была расплавлена при высокой температуре (t) и затвердела при понижении t, без процесса кристаллизации.

logo
Основные виды и свойства стекла

Стекло — это смесь неорганического происхождения, которая была расплавлена при высокой температуре (t) и затвердела при понижении t, без процесса кристаллизации.

Выделяют несколько видов стекла:

Кварцевое

Его изготавливают из высокочистого диоксида кремния (SiO2). Это самое термостойкое стекло из всех существующих. При нагревании от 0 до 1000°С коэффициент его линейного расширения равняется только 6х10-7. По этой причине раскалённый кварц при контакте с холодной водой не трескается. 

Чтобы динамическая вязкость материала достигла 107 Пуаз (10 Пахс), его надо нагреть до 1250°С. Если нет перепадов давления, именно эта температура является максимально разрешённой для эксплуатации изделий из кварца. Полностью расплавиться материал может лишь при нагревании до 1500-1600°С.

Существует два типа кварцевых стёкол: прозрачные и молочно-матовые. По сути, оба вида обладают схожими характеристиками и свойствами. Однако мутный кварц имеет худшие оптические данные, большую газопроницаемость. Мутность его вызвана большим количеством пузырьков воздуха, которые невозможно удалить по причине большой вязкости расплава.

Поверхность кварца характеризуется минимальной способностью адсорбировать газы, влагу, но в то же время имеет наибольшую проницаемость для газов при повышенной температуре, чем все другие виды. Например, трубка из кварца, имеющая толщину стенок 1 мм и площадь поверхности 100 см2 при t 750°С пропускает 0,1 см куб. водорода, если при этом перепад давления не превышает 1 атм. (0,1 МПа).

Кварц очень чувствителен к различным загрязнениям. Даже жирные следы от пальцев требуют специального очищения с помощью этилового спирта или диметилкетона. Непрозрачные пятна убирают неконцентрированной плавиковой кислотой. Очищение поверхности кварца перед нагреванием обязательно.

Материал устойчив ко всем кислотам, за исключением плавиковой и ортофосфорной. Нейтральные водные растворы фторида натрия и тетрафторида кремния способны разрушить кварц при нагревании. Также его нельзя использовать при работе с водными растворами и расплавами гидроксидов щелочных металлов.

При повышении t электроизоляционные свойства кварца не меняются. Удельное электрическое сопротивление материала при 1000°С составляет 106 Омхсм.

Обычное

В эту группу входят три вида материалов: известково-натриевые (содовые), известково-калиевые (поташные) и известково-натриево-калиевые (содово-поташные).

Содовое используется для изготовления окон, стеклянной тары, посуды. Поташное применяют для производства высококачественной посуды, так как оно устойчиво к высоким температурам, обладает отличным блеском, прозрачностью. Содово-поташное характеризуется высокой химостойкостью, наиболее распространено при изготовлении посуды.

Боросиликатное

Это материал, в котором в большом количестве содержится диоксид кремния, преобладает значительное количество оксида бора, имеется небольшой объём щелочного металла. Оксид бора работает как флюс для диоксида кремния, поэтому количество щелочного металла в шихте может быть резко снижено без слишком сильного повышения t расплавления. Впервые боросиликатные стёкла были запущены в производство в 1915 году компанией Pyrex. 

Чешская компания SIMAX glass Professional | Kavalierglass была основана ещё в 19 веке. Изначально она выпускала посуду из обычного стекла, а в 1935 году начала разработку и выпуск разных видов боросиликатного. С 2009 года компания принадлежит Ojgar company, а с 2012 имеет представительство в США. Но, тем не менее, продолжает оставаться ведущим европейским производителем боросиликатной продукции.

В 1949 году появилась немецкая компания BRAND GMBH, которая изначально производила стеклянные изделия, мерную посуду, а также термометры. Изначально на производстве работали всего 6 человек, однако в 2013 году компания «Бранд» стала одним из крупнейших в мире производителей боросиликатного стекла. Устойчивость таких изделий к термическим ударам в 2-3 выше, чем у других видов. Они, как правило, более химоустойчивы и находят широкое применение при изготовлении электротехники.

Чтобы достичь динамической вязкости материала до 1011 Пуаз (1010 Пас), его необходимо нагреть до t 580-590°С. Однако использоваться он может при максимальной t до 800°С при отсутствии избыточного давления. Если используется вакуум, то изделия нельзя нагревать больше 650°С. При температуре менее 600°С «Пирекс» практически непроницаем для водорода, гелия, кислорода, азота. Однако фторводородная и нагретая ортофосфорная кислоты, как и водные растворы гидроксида калия, гидроксида натрия, а также их расплавы, разрушают боросиликатное стекло.

Основные виды и свойства стекла

Свойства

Плотность определяется химсоставом. Чем больше в материале тяжелых металлов, тем выше его плотность. В среднем этот показатель может быть от 2 до 6 г/см3. Плотность является константой, поэтому по ней можно сделать выводы о составе стекла. Так, например, наименее плотное из всех видов — кварцевое стекло. Для него этот показатель составляет 2-2,1 г/см3. Для боросиликатного — 2,23 г/см3, хрустальное — 3 г/см3. Самыми плотными считаются оптические изделия, их плотность достигает 6 г/см3.

Прочность — восприимчивость к внутренним напряжениям, которые появляются под воздействием нагрузок извне. Предел прочности на сжатие для разных стеклянных материалов может быть от 50 до 200 кгс/мм2. Этот показатель, как и плотность, зависит от химического состава материала. Присутствие в составе оксидов кальция, бора увеличивает прочность. Прочность стекла на растяжение значительно хуже, чем на сжатие. Здесь показатель может быть от 3,5 до 10 кгс/мм2.

Твёрдость, как и многие другие механические свойства, зависит от примесей, которые есть в составе стекла. По шкале Мооса твёрдость этого материала составляет 6-7 единиц. Самое твёрдое стекло — кварцевое и боросиликатное. Наименьшей твёрдостью характеризуется свинцовый хрусталь.

Хрупкость — это разрушение под воздействием ударных нагрузок. То, насколько устойчивым будет стекло при ударе, зависит не только от толщины, но и от формы. Так, например, плоское стеклянное изделие разбить намного проще. Хрупкость снижается при отжиге. Чем больше в материале посторонних включений, тем менее хрупким он является.  «Чистые» материалы будут самыми хрупкими.

Прозрачность — одно из главных оптических свойств, присущих стеклу. Прозрачность определяют по соотношению количества прошедших через материал лучей и всего светового потока. Этот показатель зависит от наличия примесей в составе, техники обработки поверхности и т.д.

Термостойкость — это способность выдерживать перепады температуры без разрушения. На этот показатель влияют форма, коэффициент термического расширения, проводимость тепла, размеры, состав, наличие дефектов. Чем выше проводимость тепла и ниже термический коэффициент линейного расширения, тем лучше будет термостойкость. Наиболее устойчивым к перепадам температуры является материал с включением в состав диоксида кремния, бора, титана.

Теплопроводность — это способность материала проводить тепловую энергию от более нагретых частей к менее нагретым. Для стекла этот показатель равен 1-1,15 Вт/мК.

Тепловое расширение — это увеличение материала в линейных размерах при повышении его температуры. У стекла этот показатель может быть от 5х10-7 до 200х10-7. Самое маленькое тепловое расширение имеет кварц — 5,8х10-7. Коэффициент термического расширения зависит от щелочных окислов в составе: чем их больше, тем сильнее увеличиваются линейные размеры изделия при нагревании.

Упругость стекла невелика. Модуль нормальной упругости может быть 4,8х104...8,3х104, модуль сдвига — 2х104—4,5х104 МПа.

 

Simax

Химический состав

(главные компоненты в процентах массы)

SiO2

B2O3

Na2O + K2O

Al2O3

80.6

13

4

2.4

 

Устойчивость к

воде при 98°C

(согласно норме ISO 719)

HGB 1

воде при 121°C

(согласно норме ISO 720)

HGA 1

кислотам

(согласно норме ISO 1776)

1

водному раствору смеси щелочей

(согласно норме ISO 695)

A2 или лучше

 

Механическая устойчивость

Твердость, определяемая царапанием стеклянной массы 6° шкалы Мооса

Разрешённая нагрузка на растяжение

3.5 МПа

Разрешенная нагрузка на изгиб

7.0 МПа

Разрешенная  нагрузка  под давлением

100.0 МПа

Мы будем информировать вас об интересных новостях
и приглашать на предстоящие выставки и семинары
Регулярность рассылки — не более 1 письма в неделю.
25.11.2021

В соответствии с обновлённым в 2008 году ГОСТ P 53228-2008 «Весы неавтоматического действия. Часть 1. Метрологические и технические требования. Испытания», приборы для измерения массы делятся на 4 класса.

20.11.2021

Секвенирование нуклеиновых кислот — это процесс определения последовательности нуклеотидов в цепочке ДНК.

02.11.2021

6 причин, чтобы выбрать UDK из новой линейки!

27.10.2021

Агароза — это линейный полисахарид, являющийся компонентом агара, аналогично с амилозой, входящей в состав крахмала.

27.10.2021

Технология культивирования клеток и тканей значительно продвинулась вперёд за последние десятки лет и теперь активно применяется в различных областях: от молекулярной биологии до фармацевтической промышленности.

26.10.2021

Морозильные камеры являются неотъемлемой частью любой химико-аналитической и микробиологической лаборатории. Хранение биологических образцов, реактивов и готовых лекарственных форм требует как высокой точности поддержания температуры, так и наличия дополнительного функционала, обеспечивающего безопасность персонала и точную регистрацию данных о работе прибора.

11.10.2021

Новинка с термоэлектрическим охлаждением на элементах Пельтье и запатентованной системой теплоотвода!

08.10.2021

Международная система единиц (СИ) — система единиц физических величин, современный вариант метрической системы.

07.10.2021

Что такое чашка Петри? Это самая распространённая посуда, используемая для диагностических исследований в медицинских, промышленных и исследовательских лабораториях.

20.09.2021

Стерилизующая фильтрация — метод, который обеспечивает полное или частичное задержание микроорганизмов при прохождении потока через отсеивающий этап.

31.08.2021

Объясняем отличия обновленной модели.

11.08.2021

Широкий ассортимент от производителя Thermo Fisher Scientific.

11.08.2021

Представляем новый тестер растворения для контроля качества лекарственных средств и упаковки.

На сайте используются cookie-файлы, которые помогают показывать Вам самую актуальную информацию. Продолжая пользоваться сайтом, Вы даете согласие на использование ваших Метаданных и cookie-файлов. Побробнее о правилах использования cookie.
Запросить стоимость
Обратная связь
Рассчитать стоимость
Заказать звонок
Заявка на расчет
Мы будем информировать вас об интересных новостях
и приглашать на предстоящие выставки и семинары
Регулярность рассылки — не более 1 письма в неделю.
Личный кабинет
Забыли пароль?
Регистрация

* - Обязательные поля для заполнения