玻璃的表面张力与成分的关系

各种氧化物对玻璃的表面张力的影响作用不同,Ai2o3、
La203、CaO、MgO等氧化物能提高玻璃的表面张力。K20、
PbO、B2〇3、Sb203等氧化物在加入量较大时能大大降低表 面张力,而Cr203、V2〇5、Mo03、W03等在用量不多时就
能显著降低表面张力。比如,在锂硅酸盐玻璃中引入33%
K20,可使表面张力从317X10—3 N/m降低到212X10—3 N/ m;而只引人7%V205就可使表面张力降到100X10—3 N/m。
硅酸盐熔体的表面张力与氧硅比有关。通常,这一比值越小,熔体中的复合阴离子团越大, 作用力矩e/r (e是阴离子团所带的电荷,r是阴离子团的半径)越小,越易于富集在熔体表面, 从而导致表面张力降低。
在玻璃中加人碱金属氧化物,由于阳离子的电荷少,离子半径大,相应的e/r值小,能析出 部分“游离氧”使硅氧阴离子团发生解聚,导致熔体的表面张力增加。这种作用随着碱金属离子 半径的增大而减弱。
少量杂质对玻璃熔体的表面张力有着特殊的影响。从系统的能量变化趋势考虑,当将一组分 加人另一组分中,其分布总是使它的表面张力变为最小,以保证系统处于能量最低的稳定状态。 因此,表面张力低的物质即使数量很少,也总是富集在熔体表面,以降低熔体的表面能。反之, 表面张力较大的物质则趋向于进人熔体内部,并将表面张力较小的物质推向熔体表面。能显著降 低熔体表面张力的物质称为表面活性物质,反之称为非表面活性物质。
根据各组成氧化物对玻璃熔体表面张力的影响,可将其分为三类,。其中,第I 类组成氧化物与表面张力的关系,符合加和性法则。
式中,a为玻璃的表面张力,N/m; ^为各种氧化物的表面张力因数; C,为氧化 物的含量(摩尔分数),%。


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