探讨玻璃成品的物理性能检测

玻璃在中国古代亦称琉璃，是一种透明、强度及硬度颇高，不透气的物料。而最初的玻璃是由火山喷出的酸性岩凝固而得。约公元前3700年前，古埃及人已制出玻璃装饰品和简单玻璃器皿，当时只有有色玻璃，约公元前1000 年前，中国制造出无色玻璃。公元12世纪，出现了商品玻璃，并开始成为工业材料。18世纪，为适应研制望远镜的需要，制出光学玻璃。1873年，比利时首先制出平板玻璃。1906年，美国制出平板玻璃引上机。此后，随着玻璃生产的工业化和规模化，各种用途和各种性能的玻璃相继问世。在现代，玻璃已成为日常生活、生产和科学技术领域的重要材料。玻璃制品被广泛用于建筑、交通、轻工、医药、化工、电子等各个领域。而在玻璃的日常生产实践中，玻璃物理性能的检测是一项必不可少的检测项目，它直接反映玻璃质量的好坏。在工作中接触的玻璃成品物理性能的检测项目有玻璃的密度检测，玻璃析晶性能的检测，玻璃热稳定性的测定，透光率的测定等等。

　　1 玻璃密度的测定

　　玻璃的密度是玻璃的一个重要物理性能。物质单位体积的质量称为密度。玻璃的密度表示玻璃单位体积的质量。

　　1.1影响因素

　　玻璃密度主要取决于构成玻璃的原子质量，与原子堆积紧密程度以及配位数有关，它与分子体积成反比，是表征玻璃结构的一个标志。玻璃的密度除与玻璃的化学组成关系最为密切外，温度和压力的变化也会对玻璃密度有一定影响。在生产中，玻璃的组成会由于配合料称量不准、料方计算错误、错用他种原料、原料成分改变、温度制度波动等因素引起波动，玻璃的密度随其组分的变化而变化，二者之间呈一定的关系。如果能精确测出玻璃的密度值，就能比较灵敏地发现玻璃组分波动，从而起到监督控制生产的作用。由于测定玻璃密度的方法比较简便，测定的精度可达1×10-4g/cm3。因此，我国各玻璃厂已广泛采用测定玻璃密度来掌握玻璃成分的波动情况，以便及时查找原因，采取措施，达到稳定产品质量的目的。玻璃的密度测定可采用阿基米德法、比重瓶法、浮降法。本实验采用浮降法。

　　1.2实验原理

　　用浮降法测定玻璃的密度是基于与已知密度值的固体在密度值随温度而变化的混合液中由于密度相等产生浮沉而比较测定的。

　　根据液体相对于玻璃随温度变化其密度变动较大。因此可将两种适当密度的液体混合，盛放在试管内，在一定温度时，使配成的混合液体能使玻璃试样上浮，然后以一定升温速度加热，液体（重液）的密度相对于玻璃试样来说，下降较快。当升至一定温度时，试样开始下沉，根据试样达到固定高度时的温度（即下沉温度），可确定出未知试样的下沉温度和标准试样的下沉温度

　　1.3实验仪器及用品

　　测定设备主要包括恒温水浴、水银接触温度计，水银温度计，调压器，试管。

　　1.4实验过程

　　1.4.1试样制备

　　取直径约3mm、长约10mm的玻璃棒，应没有气泡、条纹、结石和析晶等缺陷，并在应力仪上观察退火情况，要求没有应力存在。然后放在酒精或蒸馏水中洗净，用清洁的毛巾擦干，以备试验用。

　　1.4.2标准试样的选择

　　标准试样一般选择准确成分的均匀玻璃，标准试样与被测试样的密度最好差0.001～0.002g/mL（0.6～1.2℃）左右。通常为了区别于普通试样，我们总把标准试样截短一些。标准试样的密度可用排水法测定。

　　1.4.3重液的选择和准备

　　选择：应选择密度不同的两种液体来配制混合液，其中一种液体的密度应小于玻璃的密度，而另一种液体的密度则应大于玻璃的密度，并且两种液体可以相互溶解。在浮降法中选用α-溴代荼（C10H7Br，D20/41.482-1.512）和四溴乙炔（CHBr2-CHBr2，D20/42.962-2.968）混合成重液。由于它对光、水蒸气、空气都很稳定，和玻璃不起作用所以比较适用。

准备：先把四溴乙炔放在三角瓶内（或直接加到试管中）投入一小块试样飘浮其上，然后由滴管慢慢加入α-溴代荼，如果认为下沉温度低了，就再加四溴乙炔，直到完全适合为止，一般在略高于室温的温度下，使试样飘浮在重液的上面，升温至30～35℃左右时，试样下沉，这样便于读数。

　　1.4.4实验步骤

　　1.欲测的一组玻璃试样（一般为三个和相应的标准试样）放入已准备好的重液中，紧试管塞。

　　2.电加热恒温槽，电流为1.2A，通过搅拌器，使槽内温度均匀。在玻璃被测试样（或标准试样）下沉温度约2℃时，使恒温槽保温20～30min，这时以大约1A电流加热，这样的升温速度大约是0.1℃/min。

　　3.升温过程中，不时晃动试管，以免液面的表面张力影响试样自由下沉。

4.试样开始缓缓下沉后，注意观察，将每个样品上任一点到达试管上刻线时的温度逐一记录下来。取平均值（Tx ），同样也仔细记录