[科普中国]-耐热玻璃

耐热玻璃是指能够承受冷热聚变温差变化的特种玻璃，具有低膨胀、抗热震、耐热、耐腐蚀、强度高等一系列优良性能，多用于器皿、工业锅炉视镜、机械设备视窗玻璃等。

概述耐热玻璃(是指含有耐热性强的硼酸、硅酸成分，能够承受冷热聚变温差变化的特种玻璃。热膨胀系数(因温度提高导致玻璃体膨胀的比率)比较小，在急剧温度变化下也不易破碎。具有低膨胀、抗热震、耐高温、耐腐蚀、强度高等一系列优良性能。其原料价格比普通玻璃高，制造费用也较高，因此耐热玻璃的销售价比普通玻璃、钢化玻璃高。耐热玻璃材质使用安全系数高，绝不会发生类似钢化玻璃的自爆现象；热膨胀系数小，耐急剧温度变化范围大（≥120℃）、耐热最高温度达1200℃。耐热玻璃多用于器皿、奶瓶、实验用烧杯、工业锅炉视镜、机械设备视窗玻璃等。

加工工艺制造过程①原料: 以硅砂、硼酸等为主，以固定比例加以调配。

②溶解: 在1500度以上的溶解炉中溶解。

③成形: 在合适成形的温度下，将玻璃水倒入在成形机的模型里成形。

④火抛光(Fire Polishing): 为了便于对表面进行打磨抛光，在成形过程中接触上下模型的部位用氧气炉来进行火抛光处理。

⑤缓冷: 去掉成形中产生的应力，放在缓冷炉里用固定的时间保持高温后，慢慢冷却。

⑥不良检验: 确认产品是否符合规格条件。

⑦包装及发货: 把通过检验的产品按照消费者的要求进行包装和配送

切割方法耐热玻璃的硬度值有多种，350度耐热玻璃和500度耐热玻璃（前提：热处理加工后）是一种硬度比较大的特种玻璃，制成成品后无法再进行二次切割。耐热800-1000度的细晶玻璃和耐热1500度的高纯二氧化硅玻璃，制成成品后均可以用普通玻璃刀进行二次加工及切割。

如果要提高耐热玻璃切割的精确度及准确度，建议使用超高压水刀，可大大提高玻璃有限版面的利用率，减少因手工切割所造成的不必要的损耗。比如，水刀切割可以切出细小如硬币的耐热玻璃，而手工切割法对此则是望尘莫及。再如，水刀切割一天可以切出直径100*10耐热玻璃达5000片，手工切割法一天的切割数量一般不超过1000片。一些大型的耐热玻璃加工厂，均采用超高压水刀切割法切割玻璃。

一些小型耐热玻璃加工厂，由于设备落后，切割耐热玻璃大都是采用最古老的手工切割法或推刀切割，手工切割法主要弊病是，切割出来的玻璃尺寸精确度不高，这在特种耐高温光学玻璃生产上，是一大忌讳。水刀切割法切割出来的耐热玻璃，还有一大好处就是，玻璃边沿不会裂边或蹦边，可以有效保证耐热玻璃的完整性，延长玻璃的使用寿命。

表面增强方法常用的耐热玻璃表面蒸汽方法及其增强效果见下表。

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导热率根据日本、美国的资料，各类耐热玻璃的导热率差异比较小，同种材质，不透明耐热玻璃的导热率比透明耐热玻璃的导热率低1%，导热率是温度的函数，温度高导热率大。在0℃以下，耐热玻璃的导热率[1J/(m﹒s﹒℃)=0.0124W/（m﹒K），下同]为1.33J/(m﹒s﹒℃)，在100℃下式1.53J/(m﹒s﹒℃)。

1200℃耐热玻璃在各种温度范围下的导热率见下表：

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用途用途主要有以下几个方面：

①高温(烤箱、热水消毒等)使用

耐热玻璃可以用于微波炉加热，高温烤箱，热水消毒设备，也可用于冰箱冷藏、洗碗机等多种家用电器场合。

②医用安瓿使用

耐热玻璃化学上稳定良好、耐侵蚀性，不会析出有害物质，多用于医用安瓿、实验用烧杯。

③玻璃保鲜盒、玻璃便当使用

耐热玻璃在急剧温差变化下可安全使用。从冰箱储存到烹饪再到摆上餐桌，轻松搞定。

⑤工业视窗玻璃使用

耐热玻璃因材质不同，最高可以耐到1500度高温（最高软化点1730度），是锅炉视镜、壁炉玻璃、管道视镜、工业烤箱玻璃等高温场合必备视窗产品，工业领域用耐热玻璃务必要依据长时间工作温度来选择对应的玻璃产品，容不得半点马虎。

注意事项耐热玻璃一般是在高温环境下工作的玻璃，其使用及安装需要特别注意。

许多人在安装耐热玻璃是都没垫垫片，其实这样做对玻璃的使用寿命有直接的影响，因为玻璃和金属框的热膨胀系数是不同的，在使用中，长期冷热温差变化，由于热膨胀很容易将玻璃挤碎。固，在安装玻璃时，需要垫上可以垫片，垫片在使用过程中可以起到缓冲作用。有效避免玻璃受到的挤压力。

在工作温度较高的环境下的耐热玻璃产品，安装时还需要很好的清洗玻璃，一般采用酒精或者脱脂水清洗，然后用去离子水冲洗干净，再烘干。烘干后的玻璃需要避免用手直接接触，防止二次污染。清洗的目的是去除玻璃上的污染物质，因为在高温环境下，这些污染物质很容易使玻璃析晶，出现晶核，会大大降低玻璃的使用寿命，尤其是各种冶金企业的视窗玻璃，其工作温度相对较高，对这点需要更为注意。

同时，安装使用过程中，需要避免玻璃的碰撞和敲击，虽然耐热玻璃的机械强度相对较高，不过还是比较易碎的玻璃制品，在运输，使用过程中需要特别注意。

两者区别与钢化玻璃区别

制造过程区别钢化玻璃是将一般玻璃加热到约650度后，经过强风使其快速冷却而制成。 经过这些过程，钢化玻璃具有比一般玻璃高出2-3倍的物理强度，热冲击度也同时变强了。在这些过程中，玻璃表面形成了预应力,同时在玻璃内部也凝缩了能量。不过在钢化处理过程中，由于玻璃内部形成预应力并且凝缩能量，所以在破损或自爆时，其凝缩的能量会释放出来，形成碎片飞散，同时产生爆炸声。受到较强机械性冲击、表面裂痕、热冲击等外部因素易使钢化玻璃破损，而玻璃内部含有的杂质、气泡以及硫化镍也会使钢化玻璃破损。钢化玻璃破损的原因多种多样，有些自爆现象常常令人防不胜防。

安全性耐热玻璃从外表面上看都差不多，不过材质上却有着很大的不同。

1**）无自爆**

与钢化玻璃不同，耐热玻璃不会在没受到外部冲击的情况下，出现爆炸的现象。钢化玻璃自爆的原因如下。

①****含有硫化镍(NiS)

一般玻璃制作过程中，通常都会混入硫化镍(NiS)这样的杂质。在玻璃的制造过程中，为了去除其中的空气、燃料或是气泡，通常会加入清净剂，而硫(S)就存在于这种清净剂中，而镍(Ni)通常存在于玻璃原料或制造过程中使用的金属机器中。两者相遇就会形成硫化镍，这就是玻璃内部的杂质。

钢化玻璃内存在的硫化镍处于不稳定的状态，会有发生问题的可能性。钢化玻璃在制作过程中必须通过急冷的钢化处理，这些钢化处理会使得硫化镍处于不稳定的状态。相反，普通玻璃或耐热玻璃包含硫化镍，却可以保持稳定的状态。

硫化镍杂质是极少的，根本不可能被发现。但包含硫化镍杂志的钢化玻璃上市后，随着时间的流逝，会因为周围环境和温度变化而会慢慢地膨胀起来。这种现象会打破玻璃内部存在的许多应力之间的均衡，玻璃表面就可能裂开，从而形成自曝现象。

②****钢化处理的不均一

钢化玻璃本来主要用于建筑物外墙或作为工业视窗使用，不过它也被用在家用器皿上。工业用钢化板玻璃有固定的大小和形状，可以做均一的钢化处理。而钢化玻璃器皿因结构更复杂，而不能做到均一的钢化处理。钢化处理不完整的部分就无法保证耐热性。所以一般把钢化玻璃从高温转移到低温时，耐热性不足的部分就会因为无法忍受急剧的温度差异而爆炸。通过干涉条纹测定实验，可以发现钢化处理不均一的现象。一般来说，钢化玻璃的干涉条纹越明显，各种颜色越分散，则表明钢化处理越不均一。

**[**钢化玻璃和耐热玻璃的钢化应力实验-干涉条纹测定实验]

钢化玻璃器皿因为比平板玻璃有着更复杂的结构，不能做到均一的钢化处理，所以钢化玻璃整体的应力并不均一。耐热玻璃是通过缓冷过程生产的，在玻璃上不存在应力。钢化玻璃通过应力来耐受热冲击，所以若玻璃应力不均一，一旦有一点点裂痕、碰撞或急剧温度变化，就很容易破裂。

[钢化玻璃]

[耐热玻璃]

**2)**无飞散

钢化玻璃破裂时会爆裂、飞散，而耐热玻璃不会。钢化玻璃在钢化处理过程中，玻璃内部形成预应力并且凝缩能量。

随着钢化玻璃器皿事故发生的增加，2008年7月“绿色消费者连带”发布消费者警告关于钢化玻璃器皿使用，2009年9月韩国消费者院发表了关于玻璃器皿类安全事态调查。 钢化玻璃危害事故不仅发生在韩国，其他国家也频频发生问题。在美国，《消费者报告》栏目就向CPSC(美国消费者安全委员会)举报的152宗钢化玻璃事件开展了钢化玻璃危险性的实验，2011年1月和10月份分别进行了深层采访。由于自爆事故并不是每一次都造成伤害，所以很多案例并没有被举报，实际发生的自爆事故会多出很多。

各自使用事项钢化玻璃在有水或潮湿的空气里，耐热温度不能超过180度，家庭厨具餐具使用需注意区分材质，以免发生危险。

随着玻璃制作工艺日益精进，漂亮耐用的玻璃制品已经被越来越广泛地使用，特别是走上餐桌、走进厨房。耐热玻璃由于其优秀的温差变化安全特征，被广泛使用于婴儿奶瓶、厨房玻璃保鲜容器、实验用烧瓶、工业锅炉视镜、机械设备视窗玻璃等用途。

在家庭生活中主要用到的玻璃有普通玻璃，钢化玻璃及耐热玻璃三大品类，大部分消费者知道普通玻璃不能直接用于高温加热的使用环境，但很多消费者并不了解钢化玻璃和耐热玻璃的区别，误将钢化玻璃容器用作了烹饪用途，以致造成了钢化玻璃器皿爆裂后伤人的事件。

钢化玻璃之所以容易自爆，是因为在制造的过程中，经常会变成混入了肉眼发现不了的硫化镍成分（NiS），这种硫化镍会导致钢化玻璃在周围环境温度变化下发生与玻璃不相匹配的较大膨胀，从而造成玻璃自爆飞片现象。

而适合厨房使用的耐热玻璃，其含有耐高温的硼硅酸盐成分，最高承受450℃高温，可以承受300℃的骤冷骤热温差变化，无自爆危险。

工业用耐热玻璃，所含的硼硅酸盐成分中的二氧化硅含量更高，最高可以耐到1500度高温，可以承受1200度至20度常温水的急冷急热试验，是所有耐高温玻璃等级最高的特种玻璃。工业用耐热玻璃遇到外力撞击或老化时，玻璃会自受力点向同方向裂开痕迹，此时务必及时更换。有些使用久远的工业用耐热玻璃，会出现雾化现象，雾化现象的出现证明玻璃已经开始老化，要及时进行更换。

涂覆耐热涂层玻璃在众多的耐热玻璃纤维制品中，涂覆耐热涂层玻璃纤维制品得到不断的发展。涂覆耐热无机材料的玻璃纤维制品与未涂覆的制品相比，耐热性能大大提高，具有耐高温、隔火阻燃等优越性能。涂覆蛭石玻璃纤维制品作为涂覆耐热涂层制品中的一员，近20年来得到迅速的发展。这种涂覆玻璃纤维制品具有优良的隔热阻燃性能。与耐高温纤维制品如陶瓷纤维制品、高硅氧玻璃纤维制品相比，这种涂层制品制作工艺相对简单，价格便宜，因此倍受人们的关注，应用领域得到日益扩大。在国外，涂覆蛭石的耐热玻璃纤维制品如今品种繁多，日趋成熟，如美国奥伯思公司的商品名为VEXTRA的系列制品。这些耐热玻璃纤维制品广泛用于焊接防护、窑炉挡帘、管道包扎、膨胀节、隔热屏、机器保护、排气支管包扎等方面1。

本词条内容贡献者为:

李勇 - 副教授 - 西南大学