第三节.玻璃、陶瓷和水泥

第三章第三章 探索生活材料探索生活材料第三节玻璃、陶瓷和水泥 很久以前很久以前,有一艘腓尼基人的大商船来到地中海沿岸的贝有一艘腓尼基人的大商船来到地中海沿岸的贝鲁斯河河口，船上装了许多天然苏打的晶体。鲁斯河河口，船上装了许多天然苏打的晶体。中午到了，中午到了，他们决定在沙洲上埋锅造饭。可是沙洲上到处是软软的细他们决定在沙洲上埋锅造饭。可是沙洲上到处是软软的细沙，竟找不到可以支锅的石块。有人突然想起船上装的天沙，竟找不到可以支锅的石块。有人突然想起船上装的天然结晶苏打，于是大家搬来几十块垒起锅灶，然后架起木然结晶苏打，于是大家搬来几十块垒起锅灶，然后架起木柴燃了起来。当他们吃完饭收拾餐具准备回船时，只见锅柴燃了起来。当他们吃完饭收拾餐具准备回船时，只见锅下沙子上有种东西晶莹发光，大家以为发现了宝贝。其实，下沙子上有种东西晶莹发光，大家以为发现了宝贝。其实，这是在烧火做饭时，支着锅的苏打块在高温下和地上的石这是在烧火做饭时，支着锅的苏打块在高温下和地上的石英砂发生了化学反应，形成了玻璃。英砂发生了化学反应，形成了玻璃。聪明的腓尼基人很快聪明的腓尼基人很快就学会了制作方法，他们把玻璃液制成大大小小的玻璃珠。就学会了制作方法，他们把玻璃液制成大大小小的玻璃珠。这些好看的珠子很快就受到外国人的欢迎，一些有钱人甚这些好看的珠子很快就受到外国人的欢迎，一些有钱人甚至用黄金和珠宝来兑换，腓尼基人由此发了大财。至用黄金和珠宝来兑换，腓尼基人由此发了大财。苏打块和石英砂在高温下发生了化学反应，苏打块和石英砂在高温下发生了化学反应，形成了玻璃。形成了玻璃。1.1.玻璃器皿为何能通过人工吹制方法制得？玻璃器皿为何能通过人工吹制方法制得？2.2.普通普通玻璃中含有哪些成分？玻璃中含有哪些成分？人工吹制玻璃器皿人工吹制玻璃器皿玻璃花瓶玻璃花瓶一、玻璃一、玻璃 1 1、原、原 料：料：2 2、主要设备：、主要设备：3 3、生产过程：、生产过程：5 5、主要成分：、主要成分：6 6、主要性能：、主要性能：纯碱、石灰石和石英纯碱、石灰石和石英玻璃窑玻璃窑原料粉碎，玻璃熔炉中强热、成型冷却原料粉碎，玻璃熔炉中强热、成型冷却复杂的物理、化学变化，复杂的物理、化学变化，CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2 4 4、反应原理、反应原理Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2 高温高温Na2SiO3、CaSiO3、SiO2 玻璃态物质，没有固定的熔点，玻璃态物质，没有固定的熔点，在一定温度范围内逐渐软化。在一定温度范围内逐渐软化。普通玻璃普通玻璃钢钢化化玻玻璃璃你能说出这些你能说出这些常见的玻璃制常见的玻璃制品的特点吗？品的特点吗？特殊性能用途7 7、几种有特殊用途的玻璃、几种有特殊用途的玻璃有色有色玻璃：玻璃：变色变色玻璃玻璃钢化钢化玻璃玻璃膨胀系数小、化学稳定性膨胀系数小、化学稳定性提高、耐高温、抗化学腐提高、耐高温、抗化学腐蚀蚀 化学仪器化学仪器 玻璃玻璃光学仪器光学仪器玻璃玻璃：高级高级化学仪器化学仪器透光性能、折光率高、透光性能、折光率高、色散性好色散性好(铅玻璃铅玻璃)眼镜片；望远镜用凹眼镜片；望远镜用凹凸透镜等光学仪器凸透镜等光学仪器 使玻璃呈现特殊颜色使玻璃呈现特殊颜色。蓝色蓝色(Co2O3)，红色红色(Cu2O)淡绿色淡绿色(FeO)机械强度增大机械强度增大46，抗震裂、，抗震裂、不易破碎、破碎不伤人不易破碎、破碎不伤人车窗玻璃；车窗玻璃；运动器材；运动器材；微波通讯器材；微波通讯器材；含有含有AgBr(AgCl)和微量和微量CuO，遇光变成灰黑色，遇光变成灰黑色太阳镜片、变色玻璃太阳镜片、变色玻璃 夹层玻璃：夹层玻璃：是由坚韧的聚乙烯醇缩丁醛（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胶片将两块玻璃板在一定温度和压 力下粘结成一个整体。力下粘结成一个整体。它可由退火玻璃、钢化玻璃或热增强它可由退火玻璃、钢化玻璃或热增强 玻璃来制成。当夹层玻璃破碎时，玻璃来制成。当夹层玻璃破碎时，玻璃碎片粘在塑料中间层上。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因此，夹层玻璃可以减少玻璃碎片对 人身和财产的伤害。人身和财产的伤害。*中空玻璃的中空玻璃的特点特点:具有良好的保温、隔热、隔声等具有良好的保温、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，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。则可获得更好的声控、光控、隔热等效果。*中空玻璃的中空玻璃的用途用途:主要用于需要采暖、空调、防止主要用于需要采暖、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。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、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、冷冻柜的门窗等处船、冷冻柜的门窗等处。钢化玻璃、夹层玻璃、中空玻璃钢化玻璃、夹层玻璃、中空玻璃 都属于都属于安全玻璃安全玻璃 玻璃在熔化状态下抽成丝成为玻璃在熔化状态下抽成丝成为玻璃纤维玻璃纤维，玻璃，玻璃纤维用合成树脂一层层胶合压制成一定形状，并在纤维用合成树脂一层层胶合压制成一定形状，并在加压下加热固化，形成加压下加热固化，形成玻璃钢玻璃钢，强度大如钢，比钢，强度大如钢，比钢轻。玻璃纤维耐腐蚀、不怕烧、不导电、不吸水、轻。玻璃纤维耐腐蚀、不怕烧、不导电、不吸水、隔热、吸声、防虫蛀等。隔热、吸声、防虫蛀等。玻璃纤维玻璃钢与注意：有机玻璃、水玻璃都不是玻璃注意：有机玻璃、水玻璃都不是玻璃。有机玻璃、水玻璃是玻璃吗？有机玻璃、水玻璃是玻璃吗？玻璃是一种价格低廉的人造宝石，用于仿制天然玻璃是一种价格低廉的人造宝石，用于仿制天然珠宝玉石，如玉髓、石英、绿柱石珠宝玉石，如玉髓、石英、绿柱石(祖母绿和海蓝祖母绿和海蓝宝石宝石)、翡翠、软玉和黄玉等等。宝石学上所指的、翡翠、软玉和黄玉等等。宝石学上所指的用于仿宝石的玻璃是由石英和少量碱金属元素如用于仿宝石的玻璃是由石英和少量碱金属元素如钙、钠、钾或铅、硼、铝、钡的氧化物组成。钙、钠、钾或铅、硼、铝、钡的氧化物组成。区分玻璃和宝石区分玻璃和宝石：用手触摸样品，天然宝石有一：用手触摸样品，天然宝石有一种冰凉感种冰凉感,而玻璃则有温感。宝石都是晶体，传而玻璃则有温感。宝石都是晶体，传热比较快，玻璃是没结晶的非晶质，传热比较慢。热比较快，玻璃是没结晶的非晶质，传热比较慢。用舌尖舐样品确定凉或温会更灵敏些，。用舌尖舐样品确定凉或温会更灵敏些，。此外此外,用放大镜观察用放大镜观察,玻璃的表面和内部常有弯玻璃的表面和内部常有弯曲或旋涡状的细线纹，其外观很象将蜂蜜或胶水曲或旋涡状的细线纹，其外观很象将蜂蜜或胶水倒入清水后加以搅拌时，由于混合不均匀所产生倒入清水后加以搅拌时，由于混合不均匀所产生的现象的现象;玻璃内部还经常出现圆珠状、椭圆状、玻璃内部还经常出现圆珠状、椭圆状、扁平状等各种各样的气泡，用放大镜也很容易观扁平状等各种各样的气泡，用放大镜也很容易观察到。察到。玻璃玻璃与与宝石宝石我国水泥产量哪一年跃我国水泥产量哪一年跃居世界第一？居世界第一？旧中国的水泥主要依靠进口，旧称旧中国的水泥主要依靠进口，旧称“洋灰洋灰”，据记载最高年产量仅，据记载最高年产量仅2.29102.29106 6t t，在新中国在新中国诞生以后，水泥工业有了迅速的发展。诞生以后，水泥工业有了迅速的发展。从从19491949年到年到19831983年，增长了年，增长了160160多倍，多倍，19831983年产量达年产量达1.06101.06108 8t,t,居世界第二位，居世界第二位，19891989年产量达年产量达2.07102.07108 8t t，居世界第一位。其中居世界第一位。其中19991999年我国水泥产量占世界的年我国水泥产量占世界的37371616。二、水泥：二、水泥：1 1、主要原料：、主要原料：2 2、主要设备：、主要设备：辅助原料：辅助原料：石灰石和黏土石灰石和黏土 石膏石膏作用是调节水泥硬化速度作用是调节水泥硬化速度水泥回转窑水泥回转窑 水泥回转窑水泥生料煅烧成熟料的物理、化学变化过程水泥生料煅烧成熟料的物理、化学变化过程温度（温度（）作用作用 1：干燥带：干燥带：100 水分蒸发水分蒸发 2：预热带：预热带：600 有机物燃烧和高岭土的脱水有机物燃烧和高岭土的脱水 3：分解带：分解带：900 石灰石分解，石灰石分解，CaO和和SiO2 Al2O3发生发生 固态反应固态反应 4:煅烧带煅烧带 1100 3CaO +Al2O3=3 CaO .Al2O3 2 CaO+SiO2=2 CaO.SiO2 3 CaO+SiO2=3 CaO.SiO2高温高温高温高温高温高温 5：烧结带：烧结带：1400 烧结，熔融，得熟料烧结，熔融，得熟料一、水泥：一、水泥：1 1、主要原料：、主要原料：石灰石和黏土石灰石和黏土 2 2、主要设备：、主要设备：水泥回转窑水泥回转窑 辅助原料：辅助原料：石膏石膏3 3、主要成分：、主要成分：硅酸三钙硅酸三钙(3CaO(3CaO SiOSiO2 2)、硅酸二钙硅酸二钙(2CaO(2CaO SiOSiO2 2)、铝酸三钙铝酸三钙(3CaO(3CaO AlAl2 2O O3 3)等等 4 4、主要性能：、主要性能：水硬性水硬性5 5、主要用途：、主要用途：建筑、修路。建筑、修路。如：如：水泥砂浆水泥砂浆、混凝土混凝土、钢筋混凝土、钢筋混凝土 水泥的标号水泥的标号 水泥的标号是水泥强度大小的标志，测定水泥标号的抗压强度，系指水泥砂浆硬结28d后的强度。例如检测得到28d后的抗压强度为310 kg/cm2，则水泥的标号定为300号。抗压强度为300-400 kg/cm2者均算为300号。普通水泥有：200、250、300、400、500、600六种标号。200号-300号的可用于一些房屋建筑。400号以上的可用于建筑较大的桥梁或厂房，以及一些重要路面和制造预制构件。1.防水、防潮、一定要在保质期内使用。2.所用水泥强度等级要符合要求。3.水泥运输和使用时要注意防止粉尘污染。4.加入的水应选用洁净的淡水，不得含有油脂类或糖类物质。5.严禁将已经凝固的混凝土重新拌合使用。6.混凝土浇筑后应及时养护，保护混凝土湿润。养护 时间不得少于7天。7.要与沙石、钢筋、外加剂等辅助材料合理搭配、正确使用。水泥使用应注意：从目前所知的考古材料来看，陶器中的精从目前所知的考古材料来看，陶器中的精品有旧石器品有旧石器时代晚期距今代晚期距今1万多年的万多年的灰陶灰陶、有、有8000多年前的磁山文化的多年前的磁山文化的红陶陶、有、有7000多年多年的仰韶文化的的仰韶文化的彩陶彩陶、有、有6000多年的大汶口的多年的大汶口的“蛋壳黑陶蛋壳黑陶”、有、有4000多年的多年的商代白陶商代白陶、有、有3000多年的西周硬陶，多年的西周硬陶，还有秦代的兵有秦代的兵马俑、俑、汉代的代的釉陶釉陶、唐代的、唐代的唐三彩唐三彩等。到了宋代，瓷器的生等。到了宋代，瓷器的生产迅猛迅猛发展，制陶展，制陶业趋于没落，但是有些特殊于没落，但是有些特殊的陶器品种仍然具有独特的魅力，如宋、的陶器品种仍然具有独特的魅力，如宋、辽三三彩器和明、清至今的紫砂彩器和明、清至今的紫砂壶、琉璃、法花器及、琉璃、法花器及广广东石湾的陶塑等，都是石湾的陶塑等，都是别具一格，倍受具一格，倍受赞赏。传传统统上上陶陶瓷瓷是是指指所所有有以以粘粘土土为为主主要要原原料料（AlAl2 2O O3 32SiO2SiO2 22H2H2 2O O）与与其其它它天天然然矿矿物物原原料料经经过过粉粉碎碎、成成型型、煅煅烧烧等等过过程程制制成成的的各各种种制制品品。广广义义上上陶陶瓷瓷是是用用陶陶瓷瓷生生产产方方法法制制造造的的无无机非金属固体材料和制品的通称。机非金属固体材料和制品的通称。三、陶瓷三、陶瓷（chinachina）1 1、主要原料：、主要原料：黏土黏土 2 2、传统生产过程：、传统生产过程：你知道彩釉的颜色与加入金属元素的关系？三、陶瓷三、陶瓷(China)(China)1 1、主要原料、主要原料：粘土：粘土 2 2、传统生产过程、传统生产过程：混和、成型、干燥、烧结、冷却混和、成型、干燥、烧结、冷却 3 3、反应原理、反应原理：复杂的物理、化学变化：复杂的物理、化学变化 4 4、主要成分：、主要成分：硅酸盐硅酸盐 5、主要特性、主要特性：抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、：抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等优点。绝缘、易成型等优点。陶都江苏宜兴市 瓷都江西景德镇 、主要种类：、主要种类：土土器：砖瓦器：砖瓦红红瓦（自然冷却，瓦（自然冷却，FeFe2 2O O3 3含量较多）含量较多）青瓦青瓦(淋水冷却，淋水冷却，FeFe3 3O O4 4、FeOFeO较多较多)陶器：彩陶江苏宜兴的紫砂壶、秦汉兵马俑江苏宜兴的紫砂壶、秦汉兵马俑瓷器：瓷器：茶具炻器炻器：水缸、砂锅瓷雕收藏珍品注意注意：搪瓷不属于陶瓷：搪瓷不属于陶瓷景德镇所烧制的薄胎瓷器被誉为：景德镇所烧制的薄胎瓷器被誉为：“洁如玉、明如镜、薄如纸、声如磬洁如玉、明如镜、薄如纸、声如磬。”四、玻璃和陶瓷的新发展：四、玻璃和陶瓷的新发展：用途：用途：除了可以用于通讯外，还用于医疗、信息处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理、传能传像、遥测遥控照明等许多方面 1 1、光导纤维（光纤）、光导纤维（光纤）-SiO-SiO2 2光学纤维胃镜光学纤维胃镜特点：特点：耐高温、耐腐蚀、硬度大、耐高温、耐腐蚀、硬度大、耐磨损、不怕氧化。耐磨损、不怕氧化。氧化铝陶瓷氧化铝陶瓷2.新型陶瓷-高温结构陶瓷高纯氧化铝透明陶瓷管高纯氧化铝透明陶瓷管氧化铝陶瓷制品氧化铝陶瓷制品SiSi3 3N N4 4基陶瓷球轴承基陶瓷球轴承氮化硅陶瓷氮化硅陶瓷特点：特点：密度小、高强、高硬、高韧性、耐密度小、高强、高硬、高韧性、耐 磨损、耐腐蚀、抗氧化、抗热震、磨损、耐腐蚀、抗氧化、抗热震、自润滑、隔热、电绝缘等一系列优自润滑、隔热、电绝缘等一系列优 良性能。良性能。SiSi3 3N N4 4基陶瓷球轴承基陶瓷球轴承沙漠车沙漠车氮化硅陶瓷部件氮化硅陶瓷部件 哥伦比亚号航天飞机哥伦比亚号航天飞机即在航天器的表面覆盖上一层特种陶瓷，这种陶瓷耐高即在航天器的表面覆盖上一层特种陶瓷，这种陶瓷耐高温、隔热、有很好的机械性能，可以被烧蚀而带走热量。温、隔热、有很好的机械性能，可以被烧蚀而带走热量。可以分为可以分为苏联方案和美国方案苏联方案和美国方案.苏联方案是采用苏联方案是采用宇宙飞船宇宙飞船形式，形式，中国也采用的是苏联方案。美国采用的是中国也采用的是苏联方案。美国采用的是航天飞航天飞机的形式。机的形式。不管采用哪种方式，在不管采用哪种方式，在防止空气摩擦而烧毁防止空气摩擦而烧毁航天器的方法航天器的方法基本是相同的基本是相同的.在返回的神五飞船照片上可以清晰的看到许多烧蚀的坑在返回的神五飞船照片上可以清晰的看到许多烧蚀的坑洼。洼。航天飞机上的特种陶瓷覆盖层叫防热瓦，哥伦比亚号航航天飞机上的特种陶瓷覆盖层叫防热瓦，哥伦比亚号航天飞机在返回时就是防热瓦损坏而使飞船解体的天飞机在返回时就是防热瓦损坏而使飞船解体的.表面使用特种陶瓷杨利伟杨利伟 神舟五号返回舱神舟五号返回舱1、普通玻璃是、普通玻璃是 （混合物、纯净物）。（混合物、纯净物）。玻璃可在一定温度范围内软化，制成工艺品等。玻璃可在一定温度范围内软化，制成工艺品等。这是因为玻璃不是这是因为玻璃不是 ，而是一种，而是一种 物质，没有固定物质，没有固定 。2、制水泥和玻璃时都需要用的原料是（、制水泥和玻璃时都需要用的原料是（）（A）粘土粘土（B）石英石英（C）石灰石石灰石（D）纯碱纯碱C3 3、下列说法正确的是（、下列说法正确的是（）（A A）SiOSiO2 2是酸性氧化物，它不溶于水也不溶是酸性氧化物，它不溶于水也不溶 于任何酸。于任何酸。（B B）SiOSiO2 2是制造玻璃的主要原料之一，它在是制造玻璃的主要原料之一，它在 常温下与常温下与NaOHNaOH溶液不反应。溶液不反应。（C C）因高温时因高温时SiOSiO2 2与与NaNa2 2COCO3 3反应放出反应放出COCO2 2，所，所 以以H H2 2SiOSiO3 3酸性比酸性比H H2 2COCO3 3强强（D D）COCO2 2通入水玻璃中可得原硅酸通入水玻璃中可得原硅酸D1 1、在实际生活中，你使用过哪些、在实际生活中，你使用过哪些硅酸盐制品？你还见过哪些硅酸盐硅酸盐制品？你还见过哪些硅酸盐材料？材料？2 2、你认为玻璃的主要优点和缺点、你认为玻璃的主要优点和缺点是什么？如何减少玻璃垃圾？是什么？如何减少玻璃垃圾？