Химический состав стекол

Стекла, используемые в технике, в большинстве своем состоят из нескольких компонентов. По функциональному назначению все компоненты стекол можно разделить на три группы: стеклообразова- тели, модификаторы и компенсаторы.

Стеклообразователи являются основной составной частью стекла и создают структурный скелет материала. Стеклообразователи - это неорганические полимеры, имеющие сетчатую структуру. Поэтому стекла обладают чертами полимерных структур и соответствующими физическими свойствами, характерными для полимерных материалов.

Чаще всего в качестве стеклообразователей используют БЮг (силикатное стекло), AbO, и SiC>2 (алюмосиликатное), В2О3 и SiC>2 (боросиликатное), В2О3, AI2O3 и БЮг (бороалюмосиликатное).

Модификаторы вводят в стекло для придания стеклам нужных свойств: для упрощения технологии, удешевления материала и т.д., что связано с изменением структуры (рис. 2.2).

Например, при введении в кварц оксидов щелочных и щелочноземельных металлов снижается температура размягчения стекла, упрощается технология. Добавки оксидов хрома, железа, кобальта и др.

придают нужный цвет стеклу. Оксиды тяжелых металлов, например свинца, повышают коэффициент преломления. Бромистое серебро делает стекло фототропным, т.е. оно меняет оптическую плотность при изменении освещенности; V₂O_s изменяет электропроводность и т.д.

Рис. 2.2. Схематическое изображение структурной сетки в присутствии модификатора

Часто введение какой-либо добавки с конкретно определенной целью является эффективным, но ухудшает другие показатели материала. Тогда вводят добавки - компенсаторы, назначение которых - подавление негативного проявления основных модификаторов.

Наибольшее распространение получили кислородосодержащие стекла. Состав некоторых типов промышленных стекол представлен в табл. 2.2.

Таблица 2.2

Состав некоторых промышленных стекол

Наиболее распространены стекла на основе диоксида кремния - силикатные стекла. Широко используют также алюмосиликатные, боросиликатные стекла, не содержащие кислород - халькогенидные стекла и др.