Povijest [ uredi ]
Borosilikatno staklo najprije je razvio njemački proizvođač stakla Otto Schott u kasnom 19. stoljeću. Otto Schott je također utemeljitelj današnjeg SCHOTT AG , koji je prodavao borosilikatno staklo pod imenom DURAN od 1893. godine. Još jedan proizvođač DURAN-a je DURAN grupa. Nakon što je Corning Glass Works uveo Pyrex 1915. godine, ime je postalo sinonim za borosilikatno staklo u engleskom govornom svijetu. Međutim, borosilikatno staklo je naziv staklene obitelji s različitim članovima koji kroje potpuno različite svrhe. Najčešći je danas borosilikat 3,3 stakla poput SCHOTT Durana i Pyrexa tvrtke Corning .
Europski proizvođač Pyrex, Arc International , koristi borosilikatno staklo u Pyrex staklenim kuhinjskim proizvodima; [1] međutim, američki proizvođač Pyrex posuđe koristi kaljeno staklo soda-vapno . [2] Tako se Pyrex može odnositi na soda-vapno staklo ili borosilikatno staklo kada se raspravlja o kuhinjskom staklenom posuđu, a Pyrex, Bomex, Duran, TGI i Simax svi se odnose na borosilikatno staklo kada se govori o laboratorijskom staklenom materijalu . Prava razlika je zaštitni znak i tvrtka koja posjeduje Pyrex ime. Izvorni Corning proizvodi od borosilikatnog stakla zaštićeni su velikim slovima (PYREX). Kada se prodavaonica posude za kuhinjske marke, zaštitni znak mijenja u mala slova (pyrex) i prebaci se na niskotlačni soda-vapno staklo s toplinskom ekspanzijom. Dno novog posuđa i starog posuđa može se pregledati za neposrednu razliku. Znanstvena podjela Pyrexa uvijek je koristila borosilikatno staklo. [ Citat potreban ]
Uz kvarc , natrijev karbonat i aluminij oksid koji se tradicionalno koriste u proizvodnji stakla, bor se koristi za proizvodnju borosilikatnog stakla. Sastav borosilikatnog stakla niske ekspanzije, kao što su gore spomenuti laboratorijski čajevi, je otprilike 80% silicijevog dioksida , 13% borovog oksida , 4% natrij oksida i 12-13% aluminij oksida. Iako je teže izraditi od tradicionalnog stakla zbog visoke temperature taljenja (Corning je provela veliku obnovu svojih operacija za proizvodnju), ekonomično je proizvoditi. Njegova vrhunska izdržljivost, otpornost na kemikalije i toplinu pronalazi izvrsnu upotrebu u kemijskoj laboratorijskoj opremi, posuđem, rasvjeti i, u nekim slučajevima, prozora.
Fizičke značajke [ uredi ]
Zajednički tip borosilikatnog stakla koji se koristi za laboratorijsko staklo ima vrlo niski koeficijent toplinske ekspanzije (3,3 × 10 -6 K -1 ), [4] oko jedne trećine običnog soda-vapno stakla. To smanjuje naprezanja materijala uzrokovanih temperaturnim gradijentima, što čini borosilikat prikladnijim staklom za određene primjene (vidi dolje). Fuzionirani kvarcni materijal je još bolji u tom pogledu (ima petnaest puta nižu toplinsku ekspanziju od soda-vapno stakla), međutim poteškoće u radu s fuzioniranim kvarcem čine kvarcnije puno skuplje; Borosilikatno staklo je kompromis s niskim troškovima. Dok je otporniji na toplinski šok od drugih vrsta stakla, borosilikatno staklo može i dalje puknuti ili lomiti kada se podvrgne brzim ili neujednačenim promjenama temperature. Kada je slomljena, borosilikatno staklo ima tendenciju da pukne u velike komadiće, a ne drobljenje (to će ugriz, a ne lomiti). [5]
Točka omekšavanja (temperatura pri kojoj viskoznost iznosi približno 10,6 stupnjeva) tipa 7740 Pyrex je 820 ° C (1510 ° F). [6]
Borosilikatno staklo je manje gusto (oko 2,23 g / cm3) od tipičnog soda-vapno stakla zbog niske atomske mase bora.
Temperaturna razlika koja borosilikatno staklo može izdržati prije loma je oko 165 ° C (329 ° F). Ovo se dobro uspoređuje s kalcij-kalcij staklom, koji može izdržati samo temperaturu od 37 ° C (99 ° F) i zbog toga će se uobičajeni posuđe od tradicionalnog soda-vapnenog stakla razbiti ako se posuda s kipućom vodom stavi na led, ali Pyrex ili drugi borosilikatni stakleni laboratorij neće. [7]
Optički, borosilikatna stakla su krunska naočala s niskom disperzijom ( brojevi Abbe oko 65) i relativno niski refrakcijski indeksi (1,51-1,54 preko vidljivog raspona).
Upotreba [ uredi ]
Borosilikatno staklo ima široku paletu namjena od posuđa do laboratorijske opreme, kao i komponenta visoko kvalitetnih proizvoda kao što su implantabilni medicinski uređaji i uređaji koji se koriste u istraživanju svemira
Zdravlje i znanost [ uredi ]
Dodatno, borosilikatna cijev se koristi kao sirovina za proizvodnju parenteralnog pakiranja lijeka, kao što su bočice i napunjene štrcaljke , kao i ampule i zubni ulošci . Kemijska otpornost borosilikatnog stakla smanjuje migraciju natrijevih iona sa staklenog matriksa, čime je prikladna za primjenu injekcija. Ova vrsta stakla obično se naziva USP / EP JP Type I. Gotovo svi moderni laboratorijski stakleni proizvodi su od borosilikatnog stakla. Široko se koristi u ovoj aplikaciji zbog svoje kemijske i toplinske otpornosti i dobre optičke jasnoće, ali staklo može reagirati s natrijevim hidridom nakon zagrijavanja kako bi se dobilo natrijev borhidrid , uobičajeno redukcijsko sredstvo za laboratorij. Fuzionirani kvarc se također nalazi u nekoj laboratorijskoj opremi kada je potrebna njena viša točka topljenja i prijenos UV (npr. Za cijevne peći i UV cuvettes), ali troškovi i težina rada s kvarcom čine ga prekomjernom za većinu laboratorijske opreme.
Borosilikat se široko koristi u implantabilnim medicinskim uređajima kao što su protetski oči, umjetni zglobovi kostiju, koštani cementi, zubni kompozitni materijali (bijeli ispuni) [9], pa čak i kod grudi implantata.
Mnogi implantabilni uređaji imaju jedinstvene prednosti borosilikatnog staklenog kapsuliranja. Primjene uključuju veterinarske uređaje za praćenje , neurostimulatore za liječenje epilepsije, implantacijske pumpe za lijekove, kohlearne implantate i fiziološke senzore. [10]
