玻璃反应釜通常采用哪种玻璃材料？这种材料有哪些特性？

玻璃反应釜的釜体通常采用高硼硅玻璃或石英玻璃作为核心材料，这两种材料因其优异的物理化学性能而被广泛应用。以下是它们的成分、特性及适用场景的详细说明：

1. 高硼硅玻璃（Borosilicate Glass）

成分与制造

- 主要成分：二氧化硅（SiO₂，约80%）、氧化硼（B₂O₃，12-13%）、氧化铝（Al₂O₃）及少量碱金属氧化物（如Na₂O）。  

- 制造工艺：高温熔融后精密退火，降低内部应力，提升机械强度。

核心特性

- 耐高温性：  

 - 软化点约820℃，短期耐温可达500℃，长期使用温度≤300℃。  

 - 热膨胀系数低（3.3×10⁻⁶/℃），抗热震性强，可承受骤冷骤热（温差≤200℃）。  

- 耐腐蚀性：  

 - 耐酸（除氢氟酸和热磷酸外）、耐有机溶剂，但弱于石英玻璃。  

 - 耐碱性较差（pH>9的强碱易腐蚀表面）。  

- 机械性能：  

 - 抗弯曲强度约70 MPa，硬度较高，但脆性较大，需避免机械冲击。  

- 透光性：高透明度，便于观察反应进程。

优点与缺点

优点：

1. 性价比高，适合常规反应

2. 抗热震性好，适应温度变化

3. 加工容易，可制成复杂形状

缺点：

1. 不耐氢氟酸和强碱

2. 长期高温下可能析晶（失透）  

机械强度低于石英玻璃

适用场景

- 常规有机合成、蒸馏、回流（温度≤300℃）。  

- 酸性或中性介质反应（如盐酸、硫酸环境）。  

- 实验室和中小型工业设备。

2. 石英玻璃（Fused Silica Glass）

成分与制造

- 主要成分：二氧化硅（SiO₂，纯度≥99.95%）。  

- 制造工艺：高纯度石英砂熔融后快速冷却，形成非晶态结构。

核心特性

- 耐高温性：  

 - 软化点高达1730℃，短期耐温1200℃，长期使用温度≤1100℃。  

 - 热膨胀系数极低（0.5×10⁻⁶/℃），抗热震性极-佳（可承受1000℃以上温差骤变）。  

- 耐腐蚀性：  

 - 耐所有酸（包括氢氟酸以外的浓酸）、耐高温水蒸气，但不耐强碱（如熔融NaOH）。  

- 机械性能：  

 - 硬度高（莫氏7级），但脆性极大，易受机械冲击破裂。  

- 透光性：紫外到红外波段透光率高，适合光化学反应。

优点与缺点

优点

1. 耐超高温，适合极-端条件

2. 化学惰性强，纯度极-高

3. 透光范围广，适合光学应用

缺点

1. 成本高昂，加工难度大

2. 脆性大，需严格防震设计

3. 不耐强碱和氟化物腐蚀

适用场景

- 超高温反应（如高温裂解、晶体生长）。  

- 强腐蚀性介质（如浓硫酸、王水环境）。  

- 半导体材料制备、高纯度合成或光催化实验。

3. 其他玻璃材料（补充说明）

钠钙玻璃（Soda-Lime Glass）

- 成分：含较多Na₂O和CaO，成本低，但耐温性差（软化点约600℃）。  

- 局限性：热膨胀系数高（9×10⁻⁶/℃），易因温度变化破裂，仅用于简单常温水浴或储存容器，不适用于反应釜。

使用注意事项

1. 高硼硅玻璃：  

  - 避免接触氢氟酸、热磷酸或强碱性溶液（pH>9）。  

  - 升温速率建议≤5℃/min，防止热应力破裂。  

2. 石英玻璃：  

  - 严禁机械碰撞，需配合防震支架使用。  

  - 高温下避免接触碱性物质（如NaOH）。  

3. 通用维护：  

  - 定期用偏振光检查玻璃表面微裂纹。  

  - 清洁时使用稀硝酸或中性洗涤剂，避免硬物刮擦。

- 高硼硅玻璃是玻璃反应釜的主流材料，平衡了耐温性、耐腐蚀性和成本，适用于大多数实验室和工业场景。  

- 石英玻璃专为极-端条件设计，适合超高温、高纯度或强腐蚀性反应，但需严格控制使用环境。  

- 选材时需根据反应温度、介质特性及预算综合考量，必要时可对釜体进行复合设计（如石英内衬+高硼硅外层）。