1、用,日,品,与,日,用,与,化,化,日,与,化,学,学,学,品,用,品,81 玻璃和陶瓷,8.2 磁带和电池,思考题,日用品与化学,8.4 粘接材料,8.3 涂 料,日用品与化学,8.5 室内装饰物,第八章,91 玻璃和陶瓷 一、玻璃 1玻璃的制造、组成和性质 玻璃是由砂子（含二氧化硅）、石灰石（碳酸钙）、纯碱（碳酸钠）等为原料经高温熔融而制得的，一般均为硅酸盐。常见的钠钙玻璃主成分有二氧化硅（72%）、氧化钠（15%）、氧化钙（9%）和氧化镁（4%）。 无色玻璃，用少量二氧化锰（紫罗兰色）为去色剂。二氧化锰是氧化剂，它把原料中绿色的二价铁离子（Fe2+）氧化成黄色的三价铁离子（Fe3+），锰
2、变成紫色的三价锰，黄色和紫色合成白色，玻璃就变成无色。,无色玻璃,有色玻璃，需加入各种氧化物以着色：加氧化亚铜可得红色玻璃、氧化铜（绿或蓝）、二氧化锰（紫罗兰）、氧化钴（蓝）、氧化铬（绿）、氧化亚铁（绿）、氧化铁（黄）、铀（黄绿）、金（红、紫或蓝）和硒（浅红）等。 玻璃具有透明、耐腐蚀、导热性小等优点，适合做窗玻璃；具有透光性好、密封性好、耐高温、不着火等优点，适于制灯泡及各种灯具；具有良好的光学性能，广泛用作照相机、眼镜、望远镜的镜头；还有一定的硬度，耐水、酸（碱）的侵蚀、无毒、稳定，适宜制作各种容器，如酒（水）杯、油瓶、汽水及墨水瓶等，还广泛用于制作实验仪器。,玻璃也会“老化”。原因是微晶
3、化使玻璃的透光性下降，好像蒙上一层雾气。让玻璃经淬火处理而微晶化。微晶玻璃做茶杯，不怕捽，不炸裂；做炒锅，干净美观；做车刀，削铁如泥；做人造骨骼，耐腐耐用；做大型反射望远镜，不胀不缩，能经受冷热裂变。,（2）家用玻璃 镜子 镜子的发展经历了铜镜、汞镜、银镜和铝镜等不同阶段。早在3000多年前，我们的祖先开始用青铜镜。 大约在300多年前出现了玻璃镜子。先是汞镜，后是银镜，现在又有的铝镜。 玻璃背面涂水银（汞）的镜子叫汞镜，利用“银镜反应”银可制成银镜。铝镜的制造则是在真空中使铝蒸发，其蒸气凝结在玻璃面上，成为一层薄薄的铝膜，光彩照人，价廉物美。 若将镜子做成凹凸不平的表面，就成为哈哈镜。还有暖
4、瓶。,眼镜主要是变色眼镜，由光学玻璃或光致变色玻璃制成。其主成分为二氧化硅（62%）、氧化硼（1522%）、氧化铝（7%）、氧化锆（10%）、氧化钛（2%）及少量的锂、钠、钾氧化物。在制作过程中渗进了对光敏感的物质，如氯化银、溴化银（统称卤化银）及催化剂氧化铜。眼镜片从无色变成浅灰、茶褐色，再从黑眼镜变回普通眼镜，都是卤化银变的魔术。其变色原理大致为：卤化银晶体见光分解释出许多黑色的微粒银，均匀地分布在玻璃里，使镜片颜色变暗，光越强色越暗；当光线消失后，银原子和卤素在氧化铜催化下又会迅速地结合成透明的卤化银微晶，镜片也随之变得透明起来。卤化银常驻在玻璃里，使这种分解和化合反应反复无穷地进行着。
5、绿色和茶色镜片都能吸收紫外线和红外线，灰色镜片既能阻挡耀眼的阳光，又不改变外界景物的颜色。,如果把窗玻璃都换上光致变色玻璃，晴天或白天时，玻璃是深色的，可部分或全部挡住太阳光的入射；阴雨天或早晨、黄昏时，玻璃是透明的，室外的光线不会被遮挡。这就仿佛扇扇窗户挂上了遮阳窗帘。在一些高级宾馆和车厢里已经采用这些变色玻璃。 器皿玻璃 又称光色玻璃，主成分为钠、钙的硅酸盐。因其熔融温度及软化温度均较低故又称软玻璃。加入各种着色剂，适宜制作瓶、盆、缸、碟等饰物。,3特种玻璃用特种原料按特殊配方进行特定加工得到的适于特别用途的玻璃，称为特种玻璃，其品种甚多，主要有： 耐热玻璃。主成分为氧化硅、氧化硼、氧化铝
6、等，热膨胀系数小，可耐温度骤变，适宜制作加热仪器如烧杯、蒸馏瓶、温度计等。 光学玻璃。主成分为氧化硅、氧化钠和氧化铅，又称结晶玻璃或燧石玻璃，其特点是折射率高，光学性能好，适宜制作各种镜头和光学镜片等。 辐照玻璃。主要有X光玻璃、红外玻璃和防中子玻璃等。,钢化玻璃。热玻璃淬火后内部分子排列微晶化，用来制作大型望远镜，不胀不缩；做车刀，削铁如泥；制成玻璃锅，干净美观，能直接摆上宴席；做玻璃幕墙。,玻璃钢。即玻璃增强塑料，系将玻璃熔化拉成细丝织布后按层压在一起，放在热熔塑料中加热，其强度比同重量的钢材大4倍，比重小、耐腐蚀、不导电，可避子弹。可用此材料做轻型坦克或炮艇，也可制瓦片和家具、撑跳竿和比
7、赛用弓箭。,防弹玻璃：防弹玻璃是由玻璃（或有机玻璃）和优质工程塑料经特殊加工得到的一种复合型材料，它通常是透明的材料，通常包括聚碳酸酯纤维层夹在普通玻璃层之中。聚甲基丙烯酸甲酯，英文简称PMMA，是由甲基丙烯酸甲酯聚合而成的。,微孔玻璃 太阳能聚焦镜 光导纤维：简称光纤，一种由玻璃制成、能传输光线、结构特殊的玻璃纤维。可用于通信，它的传导性能良好，传输信息容量大，一条通路可同时容纳十亿人通话。,二、陶瓷 陶瓷是以粘土为主要原料以及各种天然矿物经过粉碎混炼、成型和煅烧制得的材料以及各种制品。陶器和瓷器的总称。中国人早在约公元前80002000年（新石器时代）就发明了陶器。,二、陶瓷 陶瓷制品为粘
8、土和瓷石制器，由胎体烧结并进行表面加工而成，主成分为硅酸盐。 1陶瓷的分类和化学特征硅酸盐基胎体未经致密烧结，不论有色或无色，均称为陶器。胎体基本烧结，表面上釉的称为瓷器。按釉色再细分为青瓷、白瓷和彩瓷。胎体为金属并上釉的称为搪瓷，又分为铁、铜、铝坯几类。胎体粘土的主成分为铝硅酸盐矿物，以高岺土为代表，由氧化硅、氧化铝和水组成（三者含量分别为39.5%、46.54%和13.96%）。瓷器及搪瓷表面的光滑玻璃质层叫做釉，分白釉和彩釉两类。白釉主成分为氧化硅（6069%）、氧化铝（1419%）、氧化钙（715%）和氧化镁（47%）等，近于硬质玻璃。彩釉系在白釉基体上加入各种金属氧化物烧熔后显出不同
9、颜色而得。,2家用陶瓷 主要有器皿和装饰品两类。 器皿陶瓷。包括餐具、坛罐等，名品 有宜兴釉陶、醴陵青瓷及白瓷、景德镇素三彩。 仿古陶瓷。如唐三彩，系1899年从洛阳唐墓中出土的以黄、绿、蓝、白四色为主的经二次烧成的彩釉陶。 3特种陶瓷 透明陶瓷。用纯度很高、粒度很细的氧化铝在特制的高温炉中烧成。这种陶瓷气孔少、抗腐蚀、强度高、耐高温，适于制作城市照明的高压钠灯。还可用于制作红外线制导的各种导弹光学部件、防弹装甲、观察核爆炸闪光的护目镜、立体电视的观察镜等。 金属陶瓷。系在粘土中掺入金属细粉烧成，兼有陶瓷耐高温、高硬度、抗氧化腐蚀及金属韧而不脆的多方面优异性能。如常用的钴陶瓷用作宇宙火箭喷火道
10、材料。还可作切削金属的刀具及在原子核反应堆里作抗液钠侵蚀的器件。,4搪瓷搪瓷是一类重要的家庭用品。一般的搪瓷制品是用铁坯上釉制得的，这种釉称为珐瑯，其主成分为硅酸盐，类似于硬质玻璃。这种制品强度高、韧性好、耐腐蚀、轻便，除适于制作碗、杯、盘、碟外，还用以制脸盆、浴缸、水桶等。缺点是不宜直接加热，因为金属与釉的膨胀系数不同。著名的景泰蓝是将珐瑯涂在铜坯上的我国特有工艺品。此外，徽章或标牌是由珐瑯涂在铝坯上制成的。,珐瑯：基本成分为石英、长石、硼砂和氟化物，与陶瓷釉、琉璃、玻璃（料）同属硅酸盐类物质。中国古代习惯将附着在陶或瓷胎表面的称“釉”；附着在建筑瓦件上的称“琉璃”；而附着在金属表面上的则称
11、为“珐琅”。,9.2 磁带和电池,一、磁带 主要有录音、录像磁带及计算机软盘、光盘等，均用化学纤维（或金属）片基涂布磁性材料制成，其质量取决于磁性物质的物理及化学性能。 物质的磁性是由于组成该物质的晶格中存在自旋平行的电子，常用的磁质主要有四种： 铁、钴、镍及其合金。是最早用的磁带材料，迄今仍用于普通录音带； 氧化铁型。优点是化学稳定性和热稳定性好，磁性随温度变化小，使用寿命长，适于制作录像带及高级录音带； 钴改性型。主要有钴改性的氧化铁，其化学组成相当于Cox Fe3-x O4； 氧化铬型。主要含二氧化铬（CrO2），适于制作电子计算机软盘。,光盘：近代发展起来不同于磁性载体的光学存储介质，
12、用聚焦的氢离子激光束处理记录介质的方法存储和再生信息,又称激光光盘。光盘主要分为五层，其中包括基板、记录层、反射层、保护层、印刷层等。基板：用的材料是聚碳酸酯(PC)。记录层(染料层) ：有机染料：花菁(Cyanine)、酞菁 (Phthalocyanine) 及偶氮 (AZO) 。反射层： 光盘的第三层，它是反射光驱激光光束的区域，借反射的激光光束读取光盘片中的资料。其材料为纯度为99.99%的纯银金属。保护层：保护光盘中的反射层及染料层防止信号被破坏。材料为光固化丙烯酸类物质。,二、电池 电池是利用氧化还原反应即电子转移反应由化学能转变成电能从而产生电流的装置，又称化学电池。在这种装置中化
13、学反应不经过热能直接转换成电能，若反应不可逆或不能再生者称为一次电池或原电池，如通常用的干电池；若反应可逆，由外部供给电能可再生者称为二次电池或蓄电池，如铅（酸）蓄电池等。 1一次电池 锌锰干电池 锌（壳）为负极、二氧化锰连接炭棒为正极，以氯化铵为电解质。通常为1.55伏。 空气电池（略）,2二次电池电化学反应中没有气体放出，无需 去极化剂，可反复充、放电，主要有： 铅（酸）蓄电池负极为海绵状铅，正极为二氧化铅（连炭棒或其它导体），电解液为硫酸。铅蓄电池系大容量稳定电池，可反复充电1000次以上，主要用于汽车及各种需稳压直流电源的仪器。 碱蓄电池以铁为负极，氢氧化镍镍为正极，以氢氧化钾为电解质
14、。现今多用镉代铁为负极，其特点是可在2045应用，并且经久（725年）耐震。,3高科技电池 为适应军事、气象、医疗等各方面特殊需要，主要有： 耐寒干电池 在锌锰电池基础上用氯化钙、氯化锌、氯化铵或氯化锂以至有机胺为电解质，旨在提高电导和降低凝固温度，适用于边防、极地、火箭、气象观测等部门。 耐热电池 主要有汞干电池，以锌为负极，氧化汞石墨为正极，氢氧化钾氧化锌为电解液，两极间的隔离胶质为羧甲基纤维素、聚苯乙烯及多孔性聚乙烯醇膜等。该电池的特点是可耐100高温，容量大，电压波动小，适用于火箭、人造卫星。,燃料电池在碳膜上布满铂粉作催化剂，通入氢气和氧气平稳反应，既得电流，又得净水。已装备于阿波罗
15、飞船上。 充电电池主要有镍镉电池及银锌电池，以相应的金属及其氧化物为正、负极，氢氧化钾为电解质，其特点是形状小、重量轻、性能稳定，其容量为普通电池的20倍以上，可充电1000次以上。适用于电视摄像机、通信及水下电器及空间飞船的供电需要。,太阳能电池用硒光敏元件将太阳能直接转化为电能，关键在于膜的效率。 微型电池 主要是锂电池，系70年代发展的新型化学电源，可用作心脏起搏、生物遥控监视器、手表、手机及计算器等的电源。可做成钮扣式、圆柱形或薄币式。其特点是供电连续，长时间（35年）不间歇，电流很小（微安毫安量级），电压稳定，使用温度范围宽广（5060）。,9.3 涂 料 按化学性质及用途分无机涂料
16、、有机涂料和特种涂料等几种。,一、无机涂料无机涂料通常有白色和有色颜料两类，前者在可见光区不发生吸收，后者则吸收某种波长的光，它们均可用于透明漆膜和釉面。从实用功能角度看，主要有透明色料和防锈颜料等。透明色料是将颜料在植物油中分散，不改变基质结构如纹路、花型的前提下使物体着色，主要用于木料、塑料面及皮革上色，包装材料印刷和汽车外壳的高级面漆。常用的有氧化铁黄（FeOOH）、氧化铁红（Fe2O3）、水合氧化铬绿Cr4O3(OH)6、氧化铬绿（Cr2O3SiO2）等等，其中以氧化铁红最重要。因为它着色好、抗辐射、热稳定性优良。防锈颜料是利用颜料与基质、粘合剂及渗进的水分在界面发生作用，防止空气、二
17、氧化碳及其它杂质的透入或通过吸收和反射作用使有机粘合剂与紫外线隔离，因而收到物理保护和化学防护的功效。,二、有机涂料主要指油漆及塑料涂制品。涂料的组成通常包含成膜物质、溶剂和颜料三种成分。成膜物质又分为油料和脂两类。油料有干性油（如桐油）、亚麻籽油，半干性油（如有豆油、向日葵油等）。树脂则有多种合成树脂如醇酸树脂、硝化纤维。溶剂，如乙酸异戊酯、汽油等可以溶解树脂，并且挥发速度适中。颜料，主要是金属氧化物或各种染料。,油漆种类甚多，其功能随实际要求而异。较重要的油漆有： 中国漆。又名大漆，是漆树的分泌物，主成分为漆酚。新从漆树剖出的漆汁含有相当多的水分，称为生漆，脱水后成为深色粘稠状物，称为熟漆
18、。可用桐油等稀释，其本色呈紫黑，甚为秀美，古色古香。 色漆。用大漆加丹砂、雄（雌）黄、红土、白土等，它们通常在较高湿度（7080%相对湿度）下氧化成膜，其质地甚好，易干而不裂，还可加二氧化锰、蛋清及氧化铅以催干。因为这类生漆的干燥受所含漆酶的催化作用，其适宜温度为2030，湿度为80%。 清漆。又称油漆即油和树脂配成的成膜物，直接涂饰家具或作为打底用漆。 其它。还有调和漆（清油和树脂加色料，适于涂刷门窗，抗水和耐阳光）、瓷漆（树脂加颜料，膜坚韧、光亮）、硝基漆（硝化纤维的丙酮、苯、醇或蓖麻子油溶液，其特点是干得快，化学稳定性好，多用于涂过颜料的木材或金属面上）等。,三、特种涂料 发光涂料 抗水
19、涂料 宇航涂料 防中子弹涂料 多功能温控涂料 工程抗蚀涂料,9.4 粘接材料 一、化学组成和作用机制粘接材料包括通常的胶粘剂和胶条（均简称为胶），是靠界面作用把不同物料牢固粘接的一类物质。 1分类与组成按化学特征可分无机胶如硅酸盐、磷酸盐、硼酸盐系列及有机胶如天然胶（动物胶、植物胶）及合成胶如热固性、热塑性树脂及橡胶型系列。按应用则可分为粘金属、软材、塑料、橡皮、织物、纸制品、日用品及特种材料胶等。,（2）胶粘作用机制粘附力相溶和扩散 镶嵌 2常用胶粘剂举例 （1）日用胶粘剂浆糊和化学浆糊。一般浆糊由面粉在开水中分散制成，外加少许防腐剂（水杨酸、苯酚）、防干剂（甘油）和香料；化学浆糊系乙烯乙酸
20、乙烯共聚物（EVA）或低分子量的聚乙烯，多用于无线装订；,香味办公胶水。由于化学浆糊（主要是羧甲基纤维素）的初粘性和粘合力不佳，现正逐步被化学合成胶水取代。后者具有初粘性好、粘合力强、贮存稳定、使用方便等优点。 木工胶（又名白胶）。系聚乙酸乙烯酯，可用水稀释，适于粘合木料。 2粘接技术要点 表面去污 表面化学预处理 加入适当溶剂 优化凝固条件,9.5 室内装饰物 这类饰品通常既有实用性又有观赏性，也有某些工艺品以观赏为主。 一、实用品 指家庭中实用饰物，如墙纸、地毯、家具、小电器等软硬不同的物品。 1软饰物 指墙纸和地毯，它们的化学组成多为有机物和高聚物。 墙纸。常用的有塑料墙纸、涂塑墙纸、无
21、纺墙布和玻璃纤维涂塑墙布等。 地毯。高级地毯均为粗毛料，民间常用的多为塑料地板、混纺制品，它们均有耐磨或吸尘等特点。,2硬饰物主要有家具及家用电器。木质家具主要有漆面粘物粘手、漆膜龟裂、虫蛀等问题。粘物是由于原木未经水浸透晾干预处理，腻底未打好，漆膜日久氧化或其它原因损伤时，隐含在木头中的酸、碱、水和油渗上漆面，使其软稠发粘。虫蛀是由于在一定湿度下，植物蛋白受外界蠹虫、白蚁的啃噬，真菌孢子乘机而入，结果使木粉从虫孔溢出。克服办法是加工前将木材晾干，用硼酸硼砂的3%溶液涂刷。做成家具后可用25%的敌敌畏煤油溶液或滴滴涕敌敌畏混合物的煤油溶液注入虫孔，甚至可用脱脂棉蘸药堵孔。亦可在柜橱、抽屉和箱中
22、放入樟脑丸防虫。,家用电器 通常包括电视机、电冰箱、收录机、收音机、录像机、音响和电子计算机等，主要问题有电磁波污染、电麻、发热、噪音等。 电磁波污染已被列为普遍的公害，因为电磁波有一定的生物效应。组成人体的细胞和体液分子都是极性分子，外加电磁辐射可影响它们的排列和定向，干扰神经电波的传送，导致头晕、恶心、工效降低、记忆力减退等。看电视、录相等时间过长，这种负效应就更严重。克服办法是改善接地线、天线并加强屏蔽。 电麻，指电器外表触摸时的麻电感觉，由漏电引起，严重者可产生电击。人体是一个导电溶液体系，36伏以下为安全，220伏的低压电可引起心室纤维性颤动，1000伏以上高压电可引起中枢麻痹、呼吸
23、停止。克服办法是保证绝缘，使接地良好。,发热，各种电器均有正常发热，如电视机散热器可达40，电冰箱压缩机工作时间较长，夏天可达90等。如果温度异常高，则可能是积尘过厚，散热不良或电阻过大引起。宜用微型吸尘器吸出灰尘，切忌用湿布擦洗，也可用吹风机或打气筒将灰尘吹出。 噪声，对中枢神经系统有不良影响，因为神经元是一个振动体系，每秒振动5次左右的次声引起神经元共振，对人危害最大。,二、工艺品 如民间泥塑、剪纸、字画、雕塑等，还包括各式灯具、茶具、手工编织的台布和挂毯及其它塑料品如有机玻璃制的动物、花卉等。 1陈设的美学 科学性。首先要考虑光照方向、室内通风，如只有光线从画面及陈设物的左上方射入时，其
24、艺术效果显著。人的正常视域约为60的圆锥体范围，所以挂画的高度以距地1.52米为宜，镜框与背后墙面夹角应在1530之间。色彩应以居室性质匹配，卧室宜淡雅如乳黄、浅绿，餐室及工作室宜热烈如用鲜艳的油画、写生画、花卉装点等。,协调性。选用的工艺品应与整个室内环境格调和谐，通常有现代和传统两种风格。现代居室和家具具有线条简洁、形体方整、材料时兴的特点。与此相应，陈设的工艺品应是形象简朴、构思新颖的几何体，使用材料现代感强，如台灯形状为方圆结合、有机玻璃或高档塑料精制，墙面可选用色彩明快、荷兰式对称图案的挂毯等。传统住房和古典家具则富有民族特色，宜用幽雅、精致、仿古器物如吊灯笼、裱轴字画点缀。 少而精。旨在画龙点睛，富有特色，符合艺术美和互补要求。如向水平方向舒张的家具（写字台、五斗柜、电视架）宜配置向高处伸展的塑料花、唐三彩等。在组合家具的框架内宜陈列小巧的古玩、茶具等，以减弱其单调色彩。 2化学维护 防潮。纤维基纸的工艺品如字画、挂毯等易受潮而脱色、发霉，一般应加强通风。如房间特别潮湿则可在屋角放布袋的生石灰以吸水。 防虫。及时翻晒，必要时喷药。,思考题,1玻璃的组成和性质怎样？变色镜为什么会变色？ 2陶瓷怎样分类？其组成主要是什么？ 3简述光盘的组成和结构？ 4 室内工艺品陈设的一般原则和维护注意事项。,
