trạng thái, tính chất của thủy tinh

ĐẠI HỌC BÀ RỊA – VŨNG TÀU THỦY TINH Vật liệu silicat Giảng viên: Ths Nguyễn Quang Thái KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Chương 1: TRẠNG THÁI VÀ TÍNH CHẤT CỦA THỦY TINH KHOA HĨA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM Quy trình sx thủy tinh : CN nấu chảy Gia công nguyên liệu Cân trộn phối liệu Nấu chảy : T = 1400 -1500oC Tạo hình: T = 1000 -1200oC Ủ : T = 500 -600oC Hồn chỉnh sp : mài, đánh bóng KHOA HĨA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM KHOA HĨA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM 1-Cân trộn phối liệu -Nguyên liệu : Cát trắng: SìO2 -Ngun liệu phụ : Sôđa : Na2CO3 Đá vôi : CaCO3 Tràng thạch : (K,Na)AlSi3O8 Đơlơmit : CaCO3.MgCO3 KHOA HĨA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM 2-Lò nấu thủy tinh KHOA HĨA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM 3-Tạo hình : -Phương pháp ép dập: Sản phẩm thành dày -Phương pháp thổi : Sp rỗng, thành mỏng ( bóng đèn, phích nước, chai, lọ, đồ mỹ nghệ) -Phương pháp kéo : Sp.dài (tấm mỏng, thanh, ống, sợi) KHOA HĨA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM Ép dập KHOA HÓA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM Ép dập KHOA HĨA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Nấu thuỷ tinh KHOA HĨA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM 10 Tính nhiệt độ nấu thủy tinh M.V Ơkhơtin nghiên cứu đưa phương pháp tính tốn độ nhớt thủy tinh silicat chứa từ: 12-16% Na2O; từ 5-12% CaO ; từ 2-5% MgO; Al2O3 sau: Nếu kí hiệu: - hàm lượng Na2O X; - tổng( CaO+3%MgO) Y; - lượng Al2O3 Z; - lượng SiO2 [100-(X+Y+Z)] KHOA HĨA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM Nhiệt độ t0C tương ứng với độ nhớt từ 103 – 1013 p tính cơng thức từ xây dựng đường cong nhớt t0C = a X + b Y + c Z + d Trong a, b, c, d số cho bảng sau: Lgη [p] 6,5 10 11 12 13 A -22,87 -17,49 -15,37 -12,19 -10,36 -8,71 -2,05 -8,61 -7,9 -7,43 -6,14 KHOA HĨA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM b -16,1 -9,95 -6,25 -2,19 -1,18 0,47 2,3 2,64 3,34 3,2 3,15 c 6,5 5,9 4,58 4,35 4,24 3,6 3,56 3,39 3,52 3,78 d 1700,4 1381,4 1194,2 980,72 910.96 815,89 762,5 720,3 683,8 663,4 654,5  Khi hàm lượng MgO lớn hay nhỏ 3% hiệu nhiệt độ theo bảng sau: Lgη 6,5 Số hiệu chỉnh 3,5 Lgη 10 KHOA HĨA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM Số hiệu chỉnh 2,6 1,4 -1 Lgη 11 12 13 Số hiệu chỉnh -2 -3 -4  Ví dụ 1: Tính tốn thiết lập đường cong nhớt thủy tinh có thành phần % sau: SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O SO3 72 1.9 0.1 6.7 4.1 14.9 0.3 Trường hợp ta phải hiệu chỉnh với hàm lượng MgO = 4,1-3=1,1[%] t0C = a X + b Y + c Z + d KHOA HĨA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM  Khi lgη = t03C= -22,87 14,9 -16,1 (6,7+3) + 6,5 1,9 + 1700,1 + 1,1 = 12260C  Khi lgη = t04C = -17,49 14,9 – 9,95.(6,7+3) + 5,9 1,9 + 1381,4 + 1,1 = 1042,260C  Khi lgη = t05C = -15,37 14,9 -6,25.(6,7+3) + 1,9 + 1194,27 + 1,1 =9190C KHOA HĨA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM  Khi lgη = t07C = -10,36 14,9 -1,18 (6,7+3) + 4,35 1,9 +910,96 + 1,1 2,6 = 7570C  Khi lgη = t09C = -2,05 14,9 -2,3 (6,7+3) + 3,6 1,9 + 762,5 + = 760,750C  Khi lgη = 13 t013C = -6,14 14,9 + 3,15 (6,7 + 3) + 3,78 1,9 + 654,5 – 1,1 = 596,3510C KHOA HĨA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM  Ví dụ 2: Tính tốn thiết lập đường cong nhớt thủy tinh có thành phần % sau: SiO2 B2O3 Al2O3 Na2O K2O CaO BaO MgO Tổng 60.8 1.5 0.8 13.5 7.0 6.6 6.2 3.6 100 Trường hợp ta phải hiệu chỉnh với hàm lượng MgO = 3,6 - 3=0,6[%] Hiệu chỉnh 1% ôxyt K2O 1% ôxyt Na2O t0C = a X + b Y + c Z + d KHOA HĨA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM Khi lgη = t03C = -22.87 x 13.5 + (-16.1) x (6.6 + 3) + 6.5 x 0.8 + 1700.4 + 0.6 x +11 = 1248.2350C KHOA HÓA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM KHOA HĨA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM Nhóm tính chất đơn giản: Gồm tính chất có qui luật biến đổi theo thành phần hóa khơng phức tạp tính toán định lượng khối lượng riêng, chiết suất, hệ số giãn nở nhiệt, số điện môi, mô đun đàn hồi, nhiệt dung riêng, hệ số dẫn nhiệt, độ tán xạ trung bình Thơng thường tính chất tính theo qui tắc cộng KHOA HĨA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM n G  g1 a1  g a   g n a n  g i a i i 1 gi tính chất riêng phần cấu tử i ; nồng độ cấu tử i KHOA HĨA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM  Xác định mật độ thủy tinh từ thành phần hóa d 20 a1  a   a n 100   n an a1 a     f1 f fn i 1 f i % khối lượng ôxyt i ; fi hệ số Baillih ôxyt i MeO SiO2 B2O3 Al2O3 CaO MgO BaO f 2,24 1,90 2,75 4,30 3,25 7,20 KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM MeO ZnO PbO Na2O K 2O As2O3 Sb2O3 f 5,94 10,30 3,20 3,20 3,30 5,00  Ví dụ: thủy tinh có thành phần % sau: SiO2 73,5 ; CaO 10 ; Na2O 16,5 dùng công thức bảng số Baillih ta tính mật độ thủy tinh trên: d 20 100 100   2,452 73,5 10 16,5 40,27   2,24 4,3 3,2 Lưu ý: Cơng thức baillih dùng để tính mật độ thủy tinh dân dụng kỹ thuật có lượng SiO2 từ 67 → 76% KHOA HĨA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM  Xác định hệ số giãn nở nhiệt thủy tinh theo English Turner : n  a1 p1  a p   a n p n  pi i 1  % khối lượng ôxyt i ; pi hệ số tương ứng MeO Pi.107 MeO Pi.107 SiO2 0,05 ZnO 0,70 B 2O3 0,66 PbO 1,06 Al2O3 1,14 Na2O 4,16 CaO 1,63 K 2O 3,9 MgO 0,45 BaO 1,4 KHOA HĨA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM  Ví dụ: thủy tinh có thành phần % sau: SiO2 73,5 ; CaO 10 ; Na2O 16,5 Tính hệ số giãn nở nhiệt thủy tinh:   73,5.0, 05.107  10.1, 63.10 7  16,5.4,16.10 7  88, 615.107 KHOA HĨA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM ... 22 Thủy tinh pha lê KHOA HĨA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM 23 Tính chất thủy tinh Độ nhớt  Độ nhớt chất lỏng biểu khả chống lại dịch chuyển tương đối phần tử chất lỏng  Đặc điểm hệ tạo thủy tinh. .. nấu chảy tinh luyện, ứng với η = 10 p ứng với nhiệt độ cao nấu thủy tinh Dùng để so sánh thủy tinh với thủy tinh  Điểm 2: Điểm bắt đầu làm việc ứng với η = 103 p ứng với nhiệt độ mà thủy tinh giữ...Chương 1: TRẠNG THÁI VÀ TÍNH CHẤT CỦA THỦY TINH KHOA HĨA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM Quy trình sx thủy tinh : CN nấu chảy Gia công nguyên liệu Cân trộn