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    玻璃增強(qiáng)研究技術(shù)及展望

    來(lái)源:中國(guó)建筑玻璃與工業(yè)玻璃網(wǎng)  作者:*  日期:2014-5-26
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      玻璃因透光性能好,性能穩(wěn)定而被廣泛應(yīng)用于建筑、交通、電子及航空航天領(lǐng)域。強(qiáng)度是衡量玻璃結(jié)構(gòu)件的重要指標(biāo)之一。強(qiáng)度是指材料抵抗破壞或失效的能力。從力學(xué)角度分析,強(qiáng)度是指材料在一定載荷作用下發(fā)生破壞時(shí)的最大應(yīng)力值。對(duì)于脆性材料,斷裂強(qiáng)度最能反映它的力學(xué)性能。

      處理后的玻璃表面極為脆弱,Roach指出附著在玻璃表面的不溶顆粒損傷玻璃表面,造成玻璃強(qiáng)度的下降。另外,很容易受到外界環(huán)境的侵蝕,表面硬度降低,強(qiáng)度不能有效保持。因此,單純酸腐蝕不能有效提高玻璃的強(qiáng)度,必須與其它增強(qiáng)方法結(jié)合在一起才能達(dá)到效果。

      由于酸處理過(guò)程中氫氟酸的揮發(fā),對(duì)環(huán)境易造成污染,所以酸洗槽上裝一個(gè)特殊的塑料保護(hù)罩,用氣封法防止氫氟酸的揮發(fā),放玻璃時(shí)另設(shè)特殊的抽風(fēng)裝置,將揮發(fā)的氫氟酸抽走。

      雖然氫氟酸可以暫時(shí)提高玻璃的強(qiáng)度,但因其對(duì)環(huán)境的污染及操作人員的健康危害,廢液回收的困難以及設(shè)備侵蝕等問(wèn)題不易解決,尚未大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)。

      1.2.4 表面涂層

      為了降低增強(qiáng)玻璃的成本,人們采用表面涂層的方法提高玻璃的強(qiáng)度。表面涂層不但易于涂覆,而且能提高玻璃的力學(xué)性能和光學(xué)性能。

      近年來(lái),研究人員相續(xù)報(bào)導(dǎo)了不同的涂層材料。醇鹽分解涂層,溶膠-凝膠涂層,有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合涂層及環(huán)氧樹(shù)脂(詞條“環(huán)氧樹(shù)脂”由行業(yè)大百科提供)涂層都可以提高玻璃的強(qiáng)度。為了增加涂層的穩(wěn)定性,人們開(kāi)發(fā)了有機(jī)硅涂層。雖然這些涂層的模量不一樣,甚至相差兩個(gè)數(shù)量級(jí),但是它們對(duì)玻璃的增強(qiáng)效果基本相似。

      不同于在玻璃表面涂覆涂層,Arkema發(fā)明了一種邊緣增強(qiáng)技術(shù),即只在玻璃邊部采用涂層。邊緣增強(qiáng)效果很好主要是因?yàn)榇蟛糠值牟Aе破吩诩庸r(shí)產(chǎn)生邊部裂紋,而面上的損傷比較小。盡管邊緣增強(qiáng)技術(shù)可以提高玻璃強(qiáng)度,但是,還有一些問(wèn)題存在。如,不能適用于玻璃厚度大于4 mm的構(gòu)件,主要因?yàn)椴AШ穸仍黾樱繉优c玻璃邊部的粘接力降低。

      涂層可以有效地提高玻璃強(qiáng)度,特別是與氫氟酸腐蝕結(jié)合起來(lái),可以達(dá)到1000MPa以上。但是必須要考慮的是涂層的抗劃傷及抗外界環(huán)境的侵蝕能力。因?yàn)樽鳛椴AЫY(jié)構(gòu)件,涂層自身的強(qiáng)度也是考慮的問(wèn)題之一。

      3 展望

      以上總結(jié)了幾種提高玻璃強(qiáng)度的方法,每種方法都有自己的優(yōu)缺點(diǎn)。但是,隨著應(yīng)用需求的發(fā)展,現(xiàn)有的技術(shù)必須改進(jìn)以獲得更高的強(qiáng)度及穩(wěn)定性。針對(duì)研究中遇到的問(wèn)題,筆者認(rèn)為以下增強(qiáng)技術(shù)將成為今后幾年玻璃研發(fā)人員及玻璃生產(chǎn)廠商應(yīng)該主攻的方向。

      (1)物理鋼化作為比較老的增強(qiáng)技術(shù),物理鋼化不能處理3 mm以下的玻璃及異形件一直是牽制其發(fā)展的原因之一,要突破現(xiàn)有的技術(shù)需要花很大的精力。目前主要集中在生產(chǎn)過(guò)程中的自動(dòng)化控制及裝備的完善方面。還有,要精確控制處理工藝必須有良好的模型基礎(chǔ)。

      (2)ESP玻璃因其優(yōu)異的力學(xué)性能有著廣泛的應(yīng)用前景。強(qiáng)度的穩(wěn)定性給工藝制造及工程設(shè)計(jì)帶來(lái)了不少好處。國(guó)外對(duì)ESP玻璃已經(jīng)做了深入的研究,并且打算應(yīng)用于高層建筑幕墻安全玻璃領(lǐng)域。但是,國(guó)內(nèi)只有少數(shù)研究所在致力于這個(gè)課題攻關(guān),新技術(shù)的開(kāi)發(fā)及掌握需要相關(guān)研究人員的共同努力。ESP玻璃的推廣將成為今后化學(xué)鋼化玻璃發(fā)展的重點(diǎn)。

      (3)由于氫氟酸腐蝕對(duì)環(huán)境造成污染,必須開(kāi)發(fā)出新型的玻璃腐蝕方法,如高溫腐蝕。即在玻璃化學(xué)鋼化過(guò)程中,采用高溫熔鹽腐蝕玻璃的方法。如果取代成功,這將使玻璃腐蝕工藝與化學(xué)鋼化有機(jī)結(jié)合在一起,更為有效地提高玻璃的強(qiáng)度。

      (4)隨著高檔轎車,高速列車,飛機(jī)等的發(fā)展和研制,對(duì)玻璃風(fēng)擋強(qiáng)度的使用要求也越來(lái)越高。現(xiàn)有的增強(qiáng)技術(shù)無(wú)法滿足玻璃增強(qiáng)要求。因此,綜合其它傳統(tǒng)增強(qiáng)方法獲取高強(qiáng)度玻璃,即將各種傳統(tǒng)方法有機(jī)的結(jié)合起來(lái),發(fā)揮各自的長(zhǎng)處,充分提高玻璃的實(shí)際強(qiáng)度。【完】

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