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如何使玻璃的韌性提高?
- 回答：1 瀏覽：2245 提問時間：2006-05-29
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- 答：經(jīng)常采用的辦法：1，夾層法；2，熔融金屬法:例如銦玻璃和鈦化玻璃；3，鋼化法;4,夾絲法.
1，在兩層玻璃中間夾入聚碳酸酯等樹脂粘住它們，韌性就提高了。這也是防彈玻璃原理。防彈窗玻璃為一夾層結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)有一層玻璃(1)，玻璃的背面上貼上一層有高彈性模量的彈性體層(2)，一層聚碳酸酯層(3)和一層聚甲基丙烯酸甲酯層(4)。該彈性層最好是一種有機硅聚合物，其厚度近似為5mm，在現(xiàn)場澆注，加上墊片和適當厚度的周邊片。彈性層中裝有電子元件。用途與優(yōu)點：這種防彈玻璃提供了相當高的強度與重量比，可用做銀行兌款窗等的防護裝置。當用做雙層玻璃窗時，這種防彈玻璃可背對背地安裝。彈性層起到分散來自射擊物的能量和調(diào)節(jié)玻璃(1)和聚碳酸酯層(3)之間不同熱膨脹的作用。而聚甲基丙烯酸甲酯層(4)提供了可更新的耐劃傷的光學(xué)上極佳的表面，因而可避免由于聚碳酸酯層(3)的一個外表面的研磨和拋光的困難。
現(xiàn)在汽車夾層玻璃，中間膜的材料通常采用性能較好的聚乙烯醇丁醛PVB。夾層玻璃具有很高的強度、韌性，而且抗碰撞能力、安全性好、透明度高。一旦破碎，內(nèi)外兩層玻璃的碎片仍能粘結(jié)在PVB膜片。
2，中空玻璃，在雙層玻璃中間夾有干燥空氣層，或抽真空加入惰性氣體（氮氣），厚度大約為8mm。這種玻璃具有阻擋風力及抗擊外沖力特性。由于中空玻璃的濕氣滲透率很低，在內(nèi)外溫差較大的環(huán)境下使用也不會出現(xiàn)結(jié)霜現(xiàn)象。
3，鋼化玻璃可耐高溫達300℃。鋼化玻璃的韌性，可以使其在被硬物擊碎時如小米粒般灑落而不會傷及行人。 制造工藝：將玻璃加熱到接近軟化的溫度(600-650度),隨即在高速空氣中急冷,使表面先冷卻后變形,當內(nèi)部冷卻產(chǎn)生變形時,給表面施加預(yù)壓力,這樣可以使玻璃的韌性提高五倍以上。
4，使用有機玻璃，就是聚甲基丙烯酸甲酯，也可以使用透明度最高的聚碳酸酯，透光率不亞于玻璃。另外就是不要使用普通的有機玻璃，要使用雙軸拉伸定向有機玻璃。
5，材料不變，但是改進玻璃的結(jié)構(gòu)：光學(xué)玻璃的抗沖擊力取決于其表面和邊緣的質(zhì)量。
6，加入金屬銦或者增強玻璃纖維：銦金屬是一種拌生在鋅和金屬銀礦床中的稀有金屬，在液晶顯示器和高等級玻璃的制作過程 中，通過添加金屬銦可以使產(chǎn)品具有導(dǎo)電性，同時減少顯示器的輻射和提高玻璃的韌性。如果對透光度要求不是很高，也可以加入縱橫交錯的玻璃纖維，韌性將大大提高。
[參考資料]
玻璃是以石英砂、純堿、長石和石灰石等為主要原料，經(jīng)熔融、成型、冷卻固化而成的非結(jié)晶無機材料。它具有一般材料難于具備的透明性，具有優(yōu)良的機械力學(xué)性能和熱工性質(zhì)。
一、平板玻璃
平板玻璃是指未經(jīng)其他加工的平板狀玻璃制品，也稱白片玻璃或凈片玻璃。按生產(chǎn)方法不同，可分為普通平板玻璃和浮法玻璃。
平板玻璃按其用途可分為窗玻璃和裝飾玻璃。
平板玻的用途有兩個方面：3～5mm的平板玻璃一般是直接用于門窗的采光，8～12mm的平板玻璃可用于隔斷。另外的一個重要用途是作為鋼化、夾層、鍍膜、中空等玻璃的原片。
二、安全玻璃
安全玻璃是指與普通玻璃相比，具有力學(xué)強度高、抗沖擊能力強的玻璃。其主要品種有鋼化玻璃、夾絲玻璃、夾層玻璃和鈦化玻璃。安全玻璃被擊碎時，其碎片不會傷人，并兼具有防盜、防火的功能。根據(jù)生產(chǎn)時所用的玻璃原片不，安全玻璃具有一定的裝飾效果。
（一）鋼化玻璃
鋼化玻璃又稱強化玻璃。它是用物理的或化學(xué)的方法，在玻璃表面上形成一個壓應(yīng)力層，玻璃本身具有較高的抗壓強度，不會造成破壞。當玻璃受到外力作用時，這個壓力層可將部分拉應(yīng)力抵銷，避免玻璃的碎裂，雖然鋼化玻璃內(nèi)部處于較大的拉應(yīng)力狀態(tài)，但玻璃的內(nèi)部無缺陷存在，不會造在成破壞，從而達到提高玻璃強度的目的。
鋼化玻璃是平板玻璃的二次加工產(chǎn)品，鋼化玻璃的加工可分為物理鋼化法和化學(xué)鋼化法。
物理鋼化玻璃又稱為淬火鋼化玻璃。它時將普通平板玻璃在加熱爐中加熱到接近玻璃的軟化溫度（600℃）時，通過自身的形變消除內(nèi)部應(yīng)力，然后將玻璃移出加熱爐，再用多頭噴嘴將高壓冷空氣吹向玻璃的兩面，使其迅速且均勻地冷卻至室溫，即可制得鋼化玻璃。這種玻璃處于內(nèi)部受拉，外部受壓的應(yīng)力狀態(tài)，一旦局部發(fā)生破損，便會發(fā)生應(yīng)力釋放，玻璃被破碎成無數(shù)小塊，這些小的碎片沒有尖銳棱角，不易傷人。
化學(xué)鋼化玻璃是通過改變玻璃的表面的化學(xué)組成來提高玻璃的強度，一般是應(yīng)用離子交換法進行鋼化。其方法是將含有堿金屬離子的硅酸鹽玻璃，浸入到熔融狀態(tài)的鋰（Li＋）鹽中，使玻璃表層的Na＋或K＋離子與Li＋離子發(fā)生交換，表面形成Li＋離子交換層，由于Li＋的膨脹系數(shù)小于Na＋、K＋離子，從而在冷卻過程中造成外層收縮較小而內(nèi)層收縮較大，當冷卻到常溫后，玻璃便同樣處于內(nèi)層受拉，外層受壓的狀態(tài)，其效果類似于物理鋼化玻璃。
鋼化玻璃強度高，其抗壓強度可達125MPa以上，比普通玻璃大4～5倍；抗沖擊強度也很高，用鋼球法測定時，0.8kg的鋼球從1.2m高度落下，玻璃可保持完好。
鋼化玻璃的彈性比普通玻璃大得多，一塊1200mm×350mm×6mm的鋼化玻璃，受力后可發(fā)生達100mm的彎曲撓度，當外力撤除后，仍能恢復(fù)原狀，而普通玻璃彎曲變形只能有幾毫米。
熱穩(wěn)定性好，在受急冷急熱時，不易發(fā)生炸裂是鋼化玻璃的又一特點。這是因為鋼化玻璃的壓應(yīng)力可抵銷一部分因急冷急熱產(chǎn)生的拉應(yīng)力之故。鋼化玻璃耐熱沖擊，最大安全工作溫度為288℃，能承受204℃的溫差變化。
由于鋼化玻璃具有較好的機械性能和熱穩(wěn)定性，所以在建筑工程、交通工具及其他領(lǐng)域內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用。平鋼化玻璃常用作建筑物的門窗、隔墻、幕墻及櫥窗、家具等，曲面玻璃常用于汽車、火車及飛機等方面。
使用時應(yīng)注意的是鋼化玻璃不能切割、磨削，邊角不能碰擊擠壓，需按現(xiàn)成的尺寸規(guī)格選用或提出具體設(shè)計圖紙進加工定制。用于大面積的玻璃幕墻的玻璃在鋼化上要予以控制，選擇半鋼化玻璃，即其應(yīng)力不能過大，以避免受風荷載引起震動而自爆。
根據(jù)所用的玻璃原片不同，可制成普通鋼化玻璃、吸熱鋼化玻璃、彩然鋼化玻璃、鋼化中空玻璃等。
（二）、夾絲玻璃
夾絲玻璃也稱防碎玻璃或鋼絲玻璃。它是由壓延法生產(chǎn)的，即在玻璃熔融狀態(tài)下將經(jīng)預(yù)熱處理的鋼絲或鋼絲網(wǎng)壓入玻璃中間，經(jīng)退火、切割而成。夾絲玻璃表面可以是壓花的或磨光的，顏色可以制成無色透明或彩色的。
夾絲玻璃的特點是安全性和防火性好。夾絲玻璃由于鋼絲網(wǎng)的骨架作用，不僅提高了玻璃的強度，而且當受到?jīng)_擊或溫度驟變而破壞時，碎片也不會飛散，避免了碎片對人的傷害。在出現(xiàn)火情時，當火焰延，夾絲玻璃受熱炸裂，由于金屬絲網(wǎng)的作用，玻璃仍能保持固定，隔絕火焰，故又稱為防火玻璃。
根據(jù)國家行業(yè)標準JC433-91規(guī)定，夾絲玻璃厚度分為：6、7、10mm，規(guī)格尺寸一般不小于600mm×400mm，不大于2000mm×1200mm。
目前我國生產(chǎn)的夾絲玻璃分為夾絲壓花玻璃和夾絲磨光玻璃兩類。夾絲玻璃可用于建筑的防門窗、天窗、采光屋頂、陽臺等部位。
（三）夾層玻璃
夾層玻璃是在兩片或多片玻璃原片之間，用PVB（聚乙烯醇丁醛）樹脂膠片，經(jīng)過加熱、加壓粘合而成的平面或曲面的復(fù)合玻璃制品。用于夾層玻璃的原片可以是普通平板玻璃、浮法玻璃、鋼化玻璃、彩色玻璃、吸熱玻璃或熱反射玻璃等。
夾層玻璃的層數(shù)有2、3、5、7層，最多可達9層，對兩層的夾層玻璃，原片的厚度常用的有（mm）：2＋3、3＋3、3＋5等。夾層玻璃的結(jié)構(gòu)，如圖8-1所示。
夾層玻璃的透明性好，抗沖擊性能要比一般平板玻璃高好幾倍，用多層普通玻璃或鋼化玻璃復(fù)合起來，可制成防彈玻璃。由于PVB膠片的粘合作用，玻璃即使破碎時，碎片也不會飛揚傷人。通過采用不同的原片玻璃，夾層玻璃還可具有耐久、耐熱、耐濕等性能。
夾層玻璃有著較高的安全性，一般用于在建筑上用作高層建筑門窗、天窗和商店、銀行、珠寶的櫥窗、隔斷等。
（四）鈦化玻璃
鈦化玻璃也稱永不碎鐵甲箔膜玻璃。是將鈦金箔膜緊貼在任意一種玻璃基材之上，使之結(jié)合成一體的新型玻璃。鈦化玻璃具有高抗碎能力，高防熱及防紫外線等功能。不同的基材玻璃與不同的鈦金箔膜，可組合成不同色澤、不同性能、不同規(guī)格的鈦化玻璃。鈦化玻璃常見的顏色有：無色透明、茶色、茶色反光、銅色反光等。
三、節(jié)能型玻璃
傳統(tǒng)的玻璃應(yīng)用在建筑物上主要是采光，隨著建筑物門窗尺寸的加大，人們對門窗的保溫隔熱要求也相應(yīng)的提高了，節(jié)能裝飾型玻璃就是能夠滿足這種要求，集節(jié)能性和裝飾性于一體的玻璃。節(jié)能裝飾型玻璃通常具有令人賞心悅目的外觀色彩，而且還具有特殊的對光和熱的吸收、透射和反射能力，用建筑物的外墻窗玻璃幕墻，可以起到顯著的節(jié)能效果，現(xiàn)已被廣泛地應(yīng)用于各種高級建筑物之上。建筑上常用的節(jié)能裝飾玻璃有吸熱玻璃、熱反射玻璃和中空玻璃等。
（一）吸熱玻璃
吸熱玻璃是能吸收大量紅外線輻射能、并保持較高可見光透過率的平板玻璃。生產(chǎn)吸熱玻璃的方法有兩種：一是在普通鈉鈣硅酸鹽玻璃的原料中加入一定量的有吸熱性能的著色劑；另一種是在平板玻璃表面噴鍍一層或多層金屬或金屬氧化物薄膜而制成。
吸熱玻璃有灰色、茶色、藍色、綠色、古銅色、青銅色、粉紅色和金黃色等。我國目前主要生產(chǎn)前三種顏色的吸熱玻璃。厚度有2、3、5、6mm四種。吸熱玻還可以進一步加工制成磨光、鋼化、夾層或中空玻璃。
吸熱玻璃與普通平板玻璃相比具有如下特點：
⒈吸收太陽輻射熱。如6mm厚的透明浮法玻璃，在太陽光照下總透過熱為84%，而同樣條件下吸熱玻璃的總透過熱量為60%。吸熱玻璃的顏色和厚度不同，對太陽輻射熱的吸收程度也不同。
⒉吸收太陽可見光，減弱太陽光的強度，起到反眩作用。
⒊具有一定的透明度，并能吸收一定的紫外線。
由于述特點，吸熱玻璃已廣泛用于建筑物的門窗、外墻以及用作車、船擋風玻璃等，起到隔熱、防眩、采光及裝飾等作用。
（二）熱反射玻璃
熱反射玻璃是有較高的熱反射能力而又保持良好透光性的平板玻璃，它是采用熱解法、真空蒸鍍法、陰極濺射法等，在玻璃表面涂以金、銀、銅、鋁、鉻、鎳和鐵等金屬或金屬氧化物薄膜，或采用電浮法等離子交換方法，以金屬離子置換玻璃表層原有離子而形成熱反射膜。熱反射玻璃也稱鏡面玻璃，有金色、茶色、灰色、紫色、褐色、青銅色和淺藍等各色。
熱反射玻璃的熱反射率高，如6mm厚浮法玻璃的總反射熱僅16%，同樣條件下，吸熱玻璃的總反射熱為40%，而熱反射玻璃則可高達61%，因而常用它制成中空玻璃或夾層玻璃，以增加其絕熱性能。鍍金屬膜的熱反射玻璃還有單向透像的作用，即白天能在室內(nèi)看到室外景物，而室外看不到室內(nèi)的景像。 - 回答時間：2006-05-29
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