玻璃耐水化学稳定性的测定

实验四玻璃耐水化学稳定性的测定（滴定法）概述玻璃抵抗水、酸、碱、盐、大气等介质侵蚀的能力称为玻璃的化学稳定性。玻璃的化学稳定性是玻璃的一个重要性质，也是衡量玻璃制品的一个重要指标。当玻璃的化学稳定性差时，平板玻璃在仓库储存或运输的过程中就会受潮而粘片，光学仪器玻璃会因发霉生斑而影响透光性和成像质量，严重时甚至报废，特别是医用的包装瓶，如药瓶、盐水瓶等，会因玻璃溶解而影响瓶中药液的质量，甚至危及生命。因此，在这些产品的生产中必须严格测定其化学稳定性，对于化学稳定性不合格的产品应禁止出厂。测定玻璃化学稳定性的方法很多，如重量法、滴定法、比色法等，目前工业上最常用的粉末法和表面法。粉末法是在规定的粒度范围和条件下，测定玻璃粉末的侵蚀量，表面法是在规定的测试条件下测定玻璃制品单位表面的侵蚀程度。本实验根据国际委员会推荐方法，采用德国工业标准DIN12111测定玻璃的耐水性一、实验目的、要求通过玻璃抗水化学稳定性的测定，了解水对玻璃的侵蚀过程，并掌握其测试方法。二、方法原理本方法根据酸碱中和原理，采用强化试验，模拟自然条件下的侵蚀过程，用粉末法进行玻璃耐水性的测定。当侵蚀介质作用于玻璃时，玻璃就会受到侵蚀，其受侵蚀的程度取决于玻璃的组成和结构。一般工业玻璃的组成为Na2O—CaO—SiO2系统，水对它的侵蚀过程可用下面三个反应式来描述。—Si—O—Na++H+OH-交换—Si—OH+NaOHOH—Si—OH+3/2H+OH-水化HO—Si—OHOHSi(OH)4+NaOH中和[Si(OH)3O]-Na++H2O这三个反应互为因果，循环进行，而总的速度取决于离子交换反应式。侵蚀的结果是改变了溶液的酸碱度。此外，H2O分子也能对硅氧骨架直接反应，而导致玻璃网络骨架的破坏。由于大多数玻璃都具有较高的化学稳定性，这就使得完全按实际条件来测定玻璃的化学稳定性变得很困难。因此，采用强化实验条件的方法，如增加试祥表面积、提高实验温度、加大侵蚀介质的浓度等缩短测试时间。三、测试仪器及设备1．水浴锅1台2．酸式微量滴定管1支3．带盖聚四氟四烯烧杯6个4．烘箱(公用)。5．钢制研钵。6．筛子(孔尺寸0.42mm及0.25mm)7．分析天平(公用)8．水银温度计(100℃)1支9．镊子1把10．无水酒精11．中性蒸馏水12．0.01N标准盐酸13．甲基红指示剂(0.1％)14．磁铁1块15.量筒50m116．×5或×10放大镜四、测试步骤1．试样制备称取50g待测试样、用蒸馏水充分洗净，干燥后。分成5份。每次取一份试样(约10g)在钢制研钵(如图示)中破碎，用筛孔尺寸为0.42mm及0.25mm标准筛过筛，在0.42mm筛上面的玻璃试样重新破碎，过筛，直到全部通过0.42mm筛。如此操作数次、每次破碎及过筛时间都要一致，直至留在0.25mm筛上的玻璃粉末约15g左右，移去0.42mm筛后再激烈筛分5min，以便除去过细的细粉末。将0.42~0.25mm的玻璃粉末铺在光滑的白纸上，用磁铁吸去研钵上落下的铁屑。将玻璃粉末倒在倾斜光滑的木板上(其大小约为70×50cm)，用手轻敲木板的上部边缘，圆粒即滚下。而扁粒停留在木板上弃去。将滚落下来的玻璃颗粒撒在黑纸上，（借助放大镜)用镊子选取大小相近的圆形颗粒，尖角的、较小的以及针状的颗粒弃去。选好的颗粒用无水酒精洗掉粉尘，在110~120℃的温度下烘干，装在磨口玻璃瓶中，存在干燥器内备用。2．操作方法：用分析天平称取试样2.0000g三份，分别放入三个塑料烧杯中，用量筒分别加入50ml蒸馏水，轻敲烧杯，使玻璃粉末均匀地铺在瓶底上，盖好盖，将烧杯平稳地浸入沸水浴中，浸入深度以过液面为限。在水浴恢复沸腾后，保持60min，然后将烧杯浸入冷水中，迅速冷却至室温，在此过程中，要确保烧杯盖上挥发冷凝水全部流入烧杯，并很好地摇匀。用移液管吸取25ml溶液，置入100ml锥形瓶内，加入两滴甲基红溶液，用0.01N盐酸标准溶液滴定至微红色。记录消耗盐酸标准溶液的毫升数。五、测试结果表示以溶液中析出的Na2O含量的多少换算成每g玻璃析出Na2O的量，并确定玻璃的耐水等级。Na2O含量按下式计算：Na2Omg／g玻璃＝0.01N×(V—V1)×30.99＝(V—V1)×0.3099式中V——滴定25ml试液所需0.01N标准盐酸的用量(ml)；V1——滴定25ml空白试液所需0.01N标准盐酸的用量(m1)；30.99------1毫克当量所含Na2O毫克数。将三份试样的结果取平均值，按下表确定玻璃水解等级。玻璃水解等级水解等级消耗0.01NHCl(ml)/g玻璃析出Na2Omg/g玻璃10~0.100~0.03120.10以上~0.200.031以上~0.06230.20以上~0.850.062以上~0.26440.85以上~2.000.264以上~0.6252.00以上~3.500.62以上~1.08一般不考虑玻璃密度对有效表面积的影响，如果玻璃密度小于2.30g/cm3或大于2.7g/cm3，为了保持一定的样品表面积，则需要对样品称量进行修正。测试所用去离子水不得含重金属离子，电导率须在110-4/cm以下。使用前要在石英容器中煮沸除去二氧化碳。六、测试误差对于1至2级水解级的玻璃，在相同条件下测定出两种结果，其相对误差不大于10%，对于3至5级水解级的玻璃，其相对误差不大于5%。研缸和冲头的结构图烘箱恒温水浴养护箱