包装材料学--何新快 第五章 玻璃包装材料.ppt

第十章 玻璃包装材料;一 、玻璃定义; ;1）玻璃形成氧化物 玻璃形成氧化物为二氧化硅（SiO2）和氧化硼（B2O3） ① 二氧化硅（SiO2） 二氧化硅可以形成石英玻璃，二氧化硅以硅氧四面体结构单元形成结构网络。 作用：降低热膨胀系数、密度， 提高热稳定性、化学稳定性、粘度、机械强度等； 含量高，需较高熔融温度。 瓶罐玻璃二氧化硅含量约为73%左右;② 氧化硼（B2O3） 氧化硼也可以单独形成玻璃，它以硼氧三角体[BO3]和硼氧四面体[BO4]为结构单元。在硼硅酸盐玻璃中与硅氧四面体共同组成结构网络。 作用： 能降低玻璃的热膨胀系数； 提高玻璃的化学稳定性和热稳定性； 改善玻璃的光泽、提高玻璃的机械强度； 助熔作用，加速玻璃的澄清，降低玻璃的结晶能力。 ;2）中间体氧化物 中间体氧化物自身不能形成玻璃，但可以连接二氧化硅（玻璃）链使其保持玻璃态。它既是玻璃网络结构的一部分，又可以改进结构内部的位置。 中间体氧化物主要有氧化铝（Al2O3），氧化铅（PbO），氧化锌（ZnO）等。 作用： 降低玻璃的热膨胀系数； 提高玻璃的热稳定性、化学稳定性、机械强度和粘度； ; ;一般玻璃瓶罐的化学组成范围为： SiO2：66～75% Al2O3 0.7～7.0% Na2O：12～16% K2O：0.1～4.0% MgO：0.1～5.0% CaO：6～12% BaO：0～4.5% ;晶体与玻璃的比容-温度曲线;Na2O-CaO-SiO2系玻璃的结构 ; 钠钙玻璃引入了金属氧化物，改变了石英玻璃中单一的化学组成和Si／O的比例，使原来互相连接的[SiO4]四面体网络断裂。 “桥氧”变为“非桥氧”，只与1个硅离于相连，引入的Na+、Ca 2+离子在非桥氧附近，处于断裂网络形成的空隙中，以平衡氧离子的负电荷。 Na2O、CaO等氧化物的加入，改变了原来的四面体网络，引起玻璃的许多性质改变，如降低了玻璃的熔制温度和粘度，降低了硬度和强度，降低了化学稳定性，增大了热膨胀系数，从而导致抗热冲击性能下降 ; 三、玻璃熔制过程;4均化阶段 玻璃的化学组成和折射率趋向一致的阶段叫均化。 均化温度稍低于澄清阶段。 5 冷却阶段 玻璃的质量达到了要求，冷却玻璃液使温度下降200℃~300℃。冷却后温度约为1200℃。 熔制过程是连续作业，5个阶段在熔炉的不同部位进行。;玻璃熔窑;四、玻璃的性能;玻璃与碱的作用 玻璃易受到氢氧化物、碳酸盐、磷酸盐等碱性化合物的侵蚀。 玻璃不宜作为碱性化合物的包装容器。;A玻璃的脱片侵蚀 脱片侵蚀是药用玻璃包装容器——药用安瓶质量检验的一项重要标准。 化学稳定性不良的安瓶盛装碱性药液时，在热压消毒过程中或长期贮存药品后，因药液对玻璃的侵蚀会产生脱片。 脱片侵蚀过程 ①药液与玻璃表面作用，氧化钠、硼酸钠之类的易溶成分被侵蚀溶解，在被侵蚀表面留下一层硅胶膜。 ②药液中的碱性成分继续侵蚀硅胶，产生微小空穴，;③药液沿着空穴向内层进一步渗透、侵蚀，并使空穴不规则地向深层发展，形成疏松的多孔层。 ④机械振动或冷热交变时，疏松多孔的表面层易与玻璃主体分离剥落，形成大小厚薄形状各异的闪光薄片。 ;B玻璃化学稳定性的测试 粉末法 用水、酸或碱溶液对一定颗粒度和一定质量的玻璃粉末进行浸蚀，然后再选择适当方法测定其浸蚀量，称为粉末法。 玻璃颗粒的洁净度、大小及热处理过程都会影响测量结果。粉末浸蚀量可用称量法测定，浸蚀液可用滴定、比色、电导等方法测定。 ;表面法 对一定表面积的玻璃试样或容器，用水、酸或碱溶液进行浸蚀的测定方法，称为表面法。表面法具有与实际使用条件接近的优点，但玻璃表面状态会随时受到周围气氛的影响。 ;2. 强度和硬度 1）强度 玻璃的强度决定于化学组成、制品形状、表面性质和加工方法。 玻璃的理论强度很高，约为10000MPa，而实际强度为理论强度的1%以下。 ①玻璃制品内存在未熔夹杂物、结石、节瘤； ②表面具有微细裂纹，造成应力集中，从而急剧降低其机械强度。;2）硬度 玻璃的硬度取决于其组成成分。 各种氧化物对硬度的影响 SiO2＞B2O3＞（M