玻璃-陶瓷-水泥

1第三节玻璃、陶瓷和水泥第3章探索生活材料

【学习目标】1.知道水泥、玻璃和陶瓷的主要成分、生产原料及用途。2.认识到玻璃陶瓷在现代社会、现代科技中的重要作用。【重点和难点】1.玻璃陶瓷和水泥的主要化学成分和生产原料。

2一、玻璃纯碱(Na2CO3)、石灰石(CaCO3)和石英(SiO2)2、反应原理：复杂的物理、化学变化，主要反应：Na2CO3+SiO2===Na2SiO3+CO2↑

高温

CaCO3+SiO2===CaSiO3+CO2↑

高温3、主要成分：1、原料：硅酸钠(Na2SiO3)、硅酸钙(CaSiO3)、二氧化硅(SiO2)3学与问玻璃为什么可以被人工吹制成形状不同的制品？玻璃没有一定的熔点，而是在某个范围内逐渐软化，在软化状态时，可以被吹成任何形状的制品．玻璃态物质定义特性实例没有一定的熔点而在某一温度范围内逐渐软化的物质。（介于晶体与非晶体之间。）没有固定的熔点。玻璃4特殊玻璃：在生产过程中加入不同的物质，调整玻璃的化学组成，可以制得具有不同性能和用途的玻璃。⑴硼硅酸盐玻璃：性能：膨胀系数小、化学稳定性好，更耐高温和耐化学腐蚀．用途:高级化学仪器过量的SiO2或加入B2O3⑵光学玻璃：性能：透光性能好、折光率高用途：眼镜片、照相机、望远镜和显微镜中的透镜等光学仪器加入PbO5蓝色(Co2O3)

红色(Cu2O)

淡绿色(FeO)⑶彩色玻璃：金属氧化物均匀地分散到玻璃态物质里，使玻璃呈现特征颜色。方法：普通玻璃在钢化炉里加热软化，取出后再急速冷却。⑷钢化玻璃（工艺处理）用途:工艺玻璃制品用途:汽车或火车车窗性能:机械强度大、抗震烈、不易破碎；碎块无棱角6

夹层玻璃：是由坚韧的聚乙烯醇缩丁醛（PVB）胶片将两块玻璃板在一定温度和压力下粘结成一个整体。

它可由退火玻璃、钢化玻璃或热增强玻璃来制成。当夹层玻璃破碎时，玻璃碎片粘在塑料中间层上。

因此，夹层玻璃可以减少玻璃碎片对人身和财产的伤害。开阔视野7

*中空玻璃的特点:

具有良好的保温、隔热、隔声等性能。如在玻璃之间充以各种漫射光材料或电介质等，则可获得更好的声控、光控、隔热等效果。

*中空玻璃的用途:主要用于需要采暖、空调、防止噪音或结露以及需要无直射阳光和特殊光的建筑物上。广泛应用于住宅、饭店、宾馆、办公楼、学校、医院、商店等需要室内空调的场合。也可用于火车、汽车、轮船、冷冻柜的门窗等处。

钢化玻璃、夹层玻璃、中空玻璃都属于安全玻璃开阔视野8变色玻璃

光CuO2AgBr2Ag+Br2●资料卡片含有AgBr（或AgCl）和微量CuO的玻璃是一种变色玻璃。当受到太阳光或紫外线照射时，其中的AgBr发生分解，产生银原子。当银原子聚集到一定数量时，射在玻璃上的光大部分被吸收，原来无色透明的玻璃这时就会变成灰黑色。当把变色后的玻璃放到暗处时，在CuO的催化作用下，银原子和溴原子又会结合生成AgBr。于是，玻璃又变成无色透明。这就是变色玻璃变色的基本原理。用变色玻璃制作窗玻璃，可使烈日下透过的光线变得柔和且有阴凉感。变色玻璃也可用于制作太阳镜片等。9二、陶瓷陶器的发明是人类早期科学技术发展史上的一个重要的里程碑，是人类第一次学会用黏土等天然物为原料，通过物理方法和化学反应制造出来的一种有用的人造材料。同学们在日常生活中接触过哪些陶瓷制品?讨论:图3-25秦兵马俑是陶制品图3-26景德镇瓷器闻名世界我国陶都江苏宜兴的陶器和瓷都江西景德镇的瓷器，在世界上都享有声誉。瓷器（英文名china）成为中华民族文化的象征之一。10陶瓷主要原料生产过程反应条件种类性能黏土、高岭土混合、成型干燥、烧结冷却高温土器、陶器炻器、瓷器抗氧化、抗酸碱耐腐蚀、耐高温绝缘、易成型图3-27陶器制造过程示意图11器别比较项陶器瓷器温度最低甚至达到800℃以下，最高可达1100℃左右大都在1200℃以上，甚至有的达到1400℃左右质地陶器烧成温度低，坯体并未完全烧结，胎体硬度较差瓷器的烧成温度高，胎体基本烧结原料黏土高岭土透明度不具备半透明特性半透明釉料陶器有不挂釉和挂釉的两种，挂釉的陶器釉料在较低的温度下烧成①在高温下与胎体一次烧成；②在高温素烧胎上再挂低温釉，第二次低温烧成陶器、瓷器的区别比较：12一般烧制的陶瓷制品，表面比较粗糙，而且有不同程度的渗透性。但日常生活中的许多陶瓷制品，表面光滑、不渗水，而且色彩丰富，非常漂亮。这是因为烧制前在坯体表面涂上一层彩釉的缘故。在普通釉料中加入一些重金属离子即可制得彩釉。加入的重金属离子不同，空气用量不同，彩釉的颜色不同。加入釉料的金属元素烧制时的空气用量与彩釉颜色空气过量空气不足Fe黄、红、褐、黑蓝、绿Cu蓝绿红Mn紫、褐紫、黑褐Cr黄、绿、褐蓝绿Co蓝、淡蓝蓝13享有盛誉的中国古代陶瓷14三、水泥主要原料主要设备

反应条件

主要成分

主要性能粘土石灰石石膏（辅料）水泥回转窑高温硅酸三钙3CaO•SiO2硅酸二钙2CaO•SiO2铝酸三钙3CaO•Al2O3水硬性（水泥与水掺和、搅拌并经静置后很容易凝固变硬，这就叫做水泥的水硬性）原料研磨混合煅烧(回转窑)水泥加入石膏水泥用途：①水泥砂浆：水泥、沙子和水的混合物。是建筑黏合剂。②混凝土：水泥、沙子和碎石的混合物。混凝土常用钢筋做结构，这就是常说的钢筋混凝土结构。15水泥的性能是如何表示的？水泥回转窑原料中的石膏的作用是什么？用强度等级来表示水泥的不同性能。常用的硅酸盐水泥分为42.5、52.5、62.5三个等级。等级越高，性能越好。延缓水泥的硬化16四、玻璃、陶瓷的新发展2、结构材料——高温结构陶瓷1、功能材料——光导纤维（光纤）171、功能材料——光导纤维一、光导纤维主要成份：二氧化硅特点：传导光的能力非常强18从高纯度的石英玻璃（SiO2）熔融体中，拉出直径约100微米的细丝，就得到石英玻璃纤维。其传导光的能力非常强，所以又称光导纤维，简称光纤。1、光导纤维（光纤）图3-32光导纤维优点：①信息容量大。可同时容纳10亿人通话或传送多套电视节目②质量小而且细：每千米27g不怕腐蚀，铺设方便③抗干扰性能好，通讯质量高，能防窃听；④成本低：每千米1万元左右医疗、信息处理、传能传像、遥测遥控、照明19光纤光缆普通电缆信息量大,每根光纤理论上可同时通过10亿路电话8管同轴电缆每条通话1800路原料来源广(石英玻璃),节约有色金属资源较少质量小,每公里27g,不怕腐蚀,铺设方便每公里1.6t成本低,每公里1万元左右每公里20万元性能好,抗电磁干扰保密性强,能防窃听,不发生电辐射光学纤维胃镜现代通信用光缆用光导纤维做手术，不用开刀20现代通信用光缆21光学纤维胃镜222、结构材料——高温结构陶瓷(1)氧化铝陶瓷性

能用

途熔点高坩埚、高温炉管硬度大刚玉球磨机透明、耐高温高压钠灯灯管备注：钠蒸气放电发光问题早在1950年就得以解决，由于没有一种能抵御高温钠蒸气（1400℃）强烈腐蚀的特殊材料，所以，直到1965年才制取第一支高压钠灯。高温结构材料与金属材料的性能比较耐高温、耐腐蚀、硬度大、耐磨损、不怕氧化。易受腐蚀、不耐氧化、不适合高温时使用高纯氧化铝透明陶瓷管氧化铝陶瓷制品23高纯氧化铝透明陶瓷管24氧化铝陶瓷制品25(2)氮化硅陶瓷氮化硅基陶瓷具有密度小、高强、高硬、高韧性、耐磨损、耐腐蚀、抗氧化、抗热震、自润滑、隔热、电绝缘等一系列优良性能。(3)人造宝石制造发动机部位的受热面，提高柴油机的质量，节省燃料（不用水冷却，减少热散失）。Si3N4基陶瓷球轴承沙漠车氮化硅陶瓷部件26Si3N4基陶瓷球轴承2728金刚石钻头29(3)光导纤维的用途：光纤除了可以用于通讯外，还用于医疗、信息处理、传能传像、遥测遥控、照明等许多方面。(2)光纤光缆与普通电缆比较(见下页)(1)是高质量传导光的玻璃纤维，信息高速公路的“基石1870年，英国科学家丁达尔做了一个有趣的实验：让一股水流从玻璃容器的侧壁细口自由流出，以一束细光束沿水平方向从开口处的正对面射入水中。丁达尔发现，细光束不是穿出这股水流射向空气，而是顺从地沿着水流弯弯曲曲地传播。这是光的全反射造成的结果。功能材料——光导纤维（光纤）30玻璃什么东西亮闪闪…31玻璃苏打（纯碱）Na2CO3沙子（石英）SiO2