Основні види скла за хімічним складом

Силікатне скло є найбільш поширеним у побуті і будівництві. Базовий метод отримання силікатного скла полягає в плавленні суміші кварцевого піску (SiO₂), соди (Na₂CO₃) і вапна (CaO). В результаті виходить хімічний комплекс зі складом Na₂O*CaO*6SiO₂.

Борсилікатне скло (пірекс) отримують включення оксиду бору замість лужних складових. Це надає склу тугоплавкості, стійкості до різких температурних перепадів і агресивних середовищ. Має малий коефіцієнт температурного розширення – до 0,33´10^-6 К^-1. Це дозволяє склу не тріскатися при різких змінах температури. Цим зумовлено його застосування у випадках, коли потрібна термічна стійкість.

Застосовується як матеріал для виготовлення лабораторного посуду, посуду для відкритого вогню, а також для хімічної промисловості. З боросиликатного скла виготовляють дзеркала для телескопів-рефлекторів. Однак воно значно дорожче за звичайние силікатне скло.

Свинцеве скло (кришталь) – різновид скла, що містить значну кількість оксиду свинцю PbO чи окисел барію BaO. Воно досить м'яке і плавке, але важке. Відрізняється сильним блиском і високим коефіцієнтом світлопереломлення, розкладаючи світлові промені на усі барви веселки. Добавка оксиду свинцю збільшує показник переломлення скла і дисперсію світла (гра кольору). Добавка оксиду барію в основному збільшує тільки показник переломлення. Добавка оксиду свинцю також збільшує пластичні властивості скла і, відповідно, можливості його механічної обробки - огранення, різьблення і тому подібне.

Виготовляють свинцеве скло сплавленням оксиду свинцю PbO з кремнеземом, а також з з'єднаннями натрію або калію (содою або поташем) і малими добавками інших оксидів. З кришталевого скла виготовляють високоякісний посуд і декоративні вироби.

Кварцове скло отримують плавленням кремнеземної сировини високої чистоти (зазвичай кварцит, гірський кришталь), його хімічна формула - SiO₂. Залежно від способу отримання буває двох типів: оптично прозоре і непрозоре. Кварцове скло відрізняється високою жаростійкістю (до 1400°С), низьким температурним коефіцієнтом лінійного розширення (0,5´10^-6 К^-1), високою термічною і хімічною стійкістю, особливо до дії кислот (окрім плавикової) і води. Кварцове скло має високі діелектричні характеристики, прозоре у видимій, ультрафіолетовій і частково інфрачервоною областях. Застосовується для виготовлення тиглів, електровакуумних виробів, хімічно стійкої тари, труб, лабораторного посуду. Для захисту деталей від корозії при температурах до 500-600°С використовують склоемалі з кварцового скла.

Піноскло отримують введенням газотворних речовин (подрібнених вапняку, крейди, вугілля) до рідкої скляної маси при високій температурі. Піноскло має малу густину, низьку теплопровідність і характеризується високим звукопоглинанням. Це негорючий, термостійкий і хімічно стійкий матеріал.

Сітал – новий перспективний вид склоподібних матеріалів, що отримують шляхом майже повної кристалізації скла спеціального складу (назва "сітал" - скорочення слів "силікат" і "кристал"). Сітал займає проміжне положення між звичайним склом і керамікою (тому іноді сітал називають склокерамікою).

Сітал - щільний, непрозоріий, газонепроникний, жорсткий і твердий матеріал. Його механічна міцність не поступається сталям. Він добре чинить опір абразивному зношуванню. Поєднання низького температурного коефіцієнта лінійного розширення і високої механічної міцності надає йому високої термостійкості. Сітал характеризується високою хімічною стійкістю до дії кислот і лугів і не схильний до корозії при нагріванні до високих температур. Сітал абсолютно не поглинає вологу.

З сіталу виготовляють підшипники ковзання, що працюють без мастила при температурі до 550°С, поршні і деталі вихлопу двигунів внутрішнього згоряння, хімічну апаратуру, філь’єри для витягування синтетичних волокон, робочі колеса і лопатки насосів, що перекачують агресивні рідини з абразивами. Сітал використовують як жаро- і зносостійкі емалі для захисту металевих деталей, які працюють при температурах до 800-900°С.

Триплекс є комбінованим склом, що складається з двох і більше загартованих шарів, склеєних прозорою полімерною плівкою. Має високу статичну і динамічну міцність. Використовується для виготовлення корпусів приладів, працюючих при підвищеному тиску і ударному навантаженні.

 

ВИДИ СКЛА ЗА ПРИЗНАЧЕННЯМ

Хіміко-лабораторне скло - скло, що має високу хімічну і термічну стійкість і використовується для виготовлення хімічного посуду, ємностей, труб і т.п. Головним чином для таких цілей використовують борсилікатне скло.

Оптичне скло призначене для виготовлення світлопроникних елементів оптичних приладів, наприклад лінз, призм та ін. До оптичного скла пред'являють особливі технічні вимоги, перше з яких - однорідність, що оцінюється на основі експертного аналізу прозорості у заданому діапазоні спектру. Оптичне скло ділять на два типи – крон і флінт, в залежності від показника переломлення світла (у кронів – менше, у флінтів – більше) і коефіцієнта дисперсії.

Основою сучасних оптичних стекол типу флінтів є потрійна система з оксидів кремнію, свинцю і калію. Деякі марки флінтів містять двоокис титану. До складу скла типу крон входить окрім оксиду кремнію натрій (чи калій) і кальцій.

Електротехнічне скло. Скло – хороший діелектрик. Об'ємний питомий електричний опір при нормальних умовах може бути в межах r_v=10⁶…10¹⁵Ом×м.

Розрізняють шість типів електротехнічного скла:

1. Конденсаторне - використовується як діелектрик конденсаторів, застосовуваних у високовольтних фільтрах, в імпульсних генераторах, у коливальних контурах високочастотних пристроїв.

2. Монтажне - служить для виготовлення кріпильних деталей, ізоляторів (телеграфних, антенних, опорних, прохідних і ін.).

3. Лампове - застосовуються для виготовлення балонів освітлювальних і вакуумних ламп, кінескопів.

4. Склоемалі - легкоплавкі непрозорі емалі, що призначаються для покриття поверхонь різних виробів.

5. Скло з наповнювачем - пластмаса гарячого пресування зі скла і слюдяного порошку (мікалексу).

Кольорове скло отримують для виготовлення світлофільтрів, для зменшення світлопроникності скла, для надання склу товарних властивостей.

Скло можна забарвити додаванням тих або інших оксидів металів, які в процесі варіння змінюють його структуру. З'єднання заліза забарвлюють скло в кольори від блакитнувато-зелених і жовтих до червоно-бурих, окисел марганцю - від жовтих і коричневих до фіолетових, окисел хрому - в трав'янисто-зелений, окисел урану - в жовтувато-зелений (уранове скло), окисел кобальту - в синій (кобальтове скло), окисел нікелю - від фіолетового до сіро-коричневого, окисел сурьми або сульфід натрію - в жовтий, колоїдне срібло - в золотисто-жовтий, окисел міді - в червоний (так званий мідний рубін на відміну від золотого рубіна, що отримується додаванням колоїдного золота). Кістяне скло отримують додаванням до скломаси перепаленої кістки, а молочне - додаванням суміші польового і плавикового шпату.

Смарт-скло - клас скляних матеріалів, що є композитом з шарів скла і різних хімічних матеріалів, використовуваний в архітектурі і виробництві для виготовлення світлопрозорих конструкцій (вікон, перегородок, дверей і т. п.), що змінює свої оптичні властивості (матовість, коефіцієнт пропускання світла, коефіцієнт поглинання тепла і т. д.) при зміні зовнішніх умов, наприклад, освітленості, температури або при подачі електричної напруги.

Скловолокно і склотканина. Із скла отримують тонкі і гнучкі нитки – скловолокна – різного призначення. У сучасній техніці скловолокно із спеціальних марок скла використовується у волоконній оптиці для виготовлення композиційних (фіберглас), електроізолюючих (наприклад, склотканина, склотекстоліт) і теплоізолюючих (скловата) матеріалів.

 

Запитання для самоперевірки:

1. Що таке скло, з яких компонентів воно складається?

2. Які основні переваги і недоліки скла?

3. Назвіть основні види скла за хімічним складом.

4. Назвіть основні види скла за призначенням складом.