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關(guān)于實(shí)驗(yàn)室玻璃材質(zhì)詳解

2018-8-2  閱讀(2780)

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常規(guī)性質(zhì)

一般玻璃制品高度透明,形狀穩(wěn)定(即使在升溫條件下),對(duì)于水、鹽溶液、酸、堿以及有機(jī)溶劑具有很好的化學(xué)耐性,僅有氫fu酸以及在升溫條件下的強(qiáng)堿或濃磷酸會(huì)腐蝕玻璃。玻璃的主要成分是硅砂(SiO2)、硼酸(H3BO3)或硼砂(Na2B4O7  10H2O)、石灰(CaO)、玻璃屑(碎玻璃)、磷酸(P2O5)、堿(Ha2O,由NaNO3、Na2B4O7等提供)及其它含鉀、鎂、鋅、鋁等氧化物之原料。

特殊性質(zhì)

有些實(shí)驗(yàn)室特殊應(yīng)用中,可能采用特殊材質(zhì)的玻璃。

硼硅酸鹽玻璃 (BORO 3.3,BORO 5.4)

硼硅酸鹽玻璃具有出色的化學(xué)與物理性質(zhì)。如標(biāo)準(zhǔn) DIN ISO 3585所述, DURAN®硼硅酸鹽玻璃3.3,適用于需要出色化學(xué)耐性與熱耐性(包含耐受熱沖擊),以及高機(jī)械穩(wěn)定性的應(yīng)用。是典型的用于化學(xué)器械的玻璃,比如圓底燒瓶與燒杯。

鈉鈣玻璃

鈉鈣玻璃,如AR-Glass具有良好的化學(xué)物理性質(zhì),適用于短時(shí)間接觸化學(xué)物理試劑和有限的熱沖擊的應(yīng)用(如移液管、培養(yǎng)皿)

玻璃制品的使用

在使用玻璃的時(shí)候,必需要考慮抵抗熱沖擊與機(jī)械力的耐性。必需遵循嚴(yán)格的安全措施:

不要加熱體積計(jì)量?jī)x器、量筒或者試劑瓶。

在進(jìn)行放熱反應(yīng),例如稀釋硫酸或者溶解氫氧化鈉時(shí),一定要進(jìn)行持續(xù)攪拌并冷卻試劑,并且選擇合適的容器,比如錐形瓶,決不可使用刻度量筒或者容量瓶。

玻璃儀器決不可暴露于突然的劇烈的溫度變化。當(dāng)從熱干燥箱中取出玻璃儀器是,千萬(wàn)不要立刻放置于冷的或者濕的臺(tái)面上。

對(duì)于承壓應(yīng)用,只能使用設(shè)計(jì)用于此用途的玻璃儀器。列如:抽濾瓶與干燥器,只能確認(rèn)完好之后才能抽真空使用。

化學(xué)耐性

水或酸與玻璃的化學(xué)相互作用小到幾乎可以忽略;只有非常少量的,主要為單價(jià)陽(yáng)離子會(huì)從玻璃中溶出。在玻璃表面形成非常薄的,幾乎沒(méi)有空隙的硅膠層,阻止進(jìn)一步的侵蝕。氫fu酸與熱磷酸是例外,因?yàn)檫@兩種酸會(huì)抑制保護(hù)層的形成。

堿與玻璃的化學(xué)相互作用

堿會(huì)輕視玻璃且隨濃度與溫度升高而增強(qiáng)。硅硼酸鹽玻璃3.3可限制表面輕視達(dá)到μm的水平。當(dāng)然,隨著接觸時(shí)間的延長(zhǎng),體積變化與/或者刻度損壞仍有可能發(fā)生

玻璃的水解耐性

一級(jí)水解玻璃可以達(dá)到 DIN ISO 719(98℃)5個(gè)水解耐性級(jí)別的級(jí)。這意味著顆粒度為300-500μm的玻璃暴露于98℃的水中1小時(shí),少于31μg Na2O/克玻璃杯水溶解。此外,一級(jí)水解玻璃也達(dá)到了DIN ISO 720(121℃)3個(gè)水解級(jí)別的級(jí)。這意味著暴露于121℃的水中1個(gè)小時(shí),少于62ug Na2O/克玻璃被水解。

對(duì)酸的耐性

一級(jí)水解玻璃達(dá)到了DIN 12 116標(biāo)準(zhǔn)算耐性的四個(gè)級(jí)別的級(jí)。一級(jí)水解玻璃也被稱為耐酸硅硼酸鹽玻璃,于6N HCL中煮沸6小時(shí),其表面輕視小雨0.7mg/100cm²。更具DIN ISO 1776 Na2O損失小雨100ug Na2O/100cm²。

對(duì)堿的耐性

一級(jí)水解玻璃達(dá)到了 DIN ISO 695標(biāo)準(zhǔn)3個(gè)耐堿級(jí)別的第二級(jí)。3個(gè)小時(shí)相同體積氫氧化鈉(1mol/L)與碳酸鈉(0.5mol/L)煮沸產(chǎn)生的侵蝕大約為134mg/100cm²。

機(jī)械耐性

熱應(yīng)力

在生產(chǎn)與處理玻璃時(shí),可能引入有害的熱應(yīng)力。在熔融玻璃冷卻過(guò)程中,從可塑狀態(tài)到堅(jiān)硬狀態(tài)的轉(zhuǎn)變發(fā)生在高、低退火溫度點(diǎn)之間。在這個(gè)階段,必須通過(guò)小心的受控退貨過(guò)程消除現(xiàn)存的熱應(yīng)力。一旦過(guò)了低退火點(diǎn),玻璃可以加速冷卻而不會(huì)映入任何較大的新應(yīng)力。玻璃再加熱式的反應(yīng)也類似,比如,通過(guò)直接用本身火焰加熱,至一個(gè)高于地推火溫度點(diǎn)的問(wèn)題,不能控制的冷卻或?qū)е?ldquo;凍入”熱效力,而嚴(yán)重降低玻璃抵抗破碎的能力與機(jī)械穩(wěn)定性。為了除固有的應(yīng)力,玻璃必須加熱至介于高、低退火溫度點(diǎn)之間的問(wèn)題,并維持約30分鐘,然后按照規(guī)定的降溫速率進(jìn)行冷卻。

對(duì)溫度變化的抗性

擋玻璃加熱至低于低推火溫度點(diǎn)的溫度,熱膨脹與熱的不良導(dǎo)性會(huì)導(dǎo)致張麗與壓力。如果,由于不恰當(dāng)?shù)募訜峄蚶鋮s速率,超出了可承受的機(jī)械力,玻璃即發(fā)生破裂。除了膨脹系數(shù),其值隨著玻璃種類、壁厚、玻璃的集合形狀不同而不同,玻璃上存在的任何刮傷特需要考慮。因此,說(shuō)明一個(gè)確切的抵抗熱沖擊的數(shù)值非常困難。當(dāng)然,熱膨脹系數(shù)值得比較現(xiàn)實(shí)一級(jí)水解玻璃比像AR-Glas玻璃對(duì)抗溫度變化的能力強(qiáng)。

機(jī)械應(yīng)力

從技術(shù)角度來(lái)看,玻璃的彈性表現(xiàn)非常理想,也就是說(shuō),當(dāng)超過(guò)承受范圍,張力與壓力并不導(dǎo)致形變,而是導(dǎo)致破裂。玻璃可以承受的張力相對(duì)較小,并且隨著玻璃上有刮傷或者縫隙而進(jìn)一步減小。出于安全考慮,機(jī)械與工業(yè)設(shè)計(jì)使用的一級(jí)水解玻璃可承受張力為6N/MM²。而可以承受壓力,大約高十倍。

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