一种玻璃组合物及其制备方法和应用技术

本公开公开了一种玻璃组合物，以所述玻璃组合物的总重量为100％计，所述玻璃组合物包括55‑65重量％的SiO2、16‑25重量％的Al2O3、0.01‑10重量％的B2O3、9‑18重量％的Na2O和0.01‑5重量％的ZnO；所述玻璃组合物适合于各种加工处理，化学强化后具有更高的抗冲击性能和弯曲强度。本公开还提供了上述玻璃组合物的制备方法及其在制备触摸屏中的应用，使用上述制备方法制得的玻璃组合物经过化学强化后用于制备触摸屏的盖板玻璃时，可有效防止触摸屏设备玻璃表面冲击破碎。

【技术实现步骤摘要】
一种玻璃组合物及其制备方法和应用
本公开涉及强化玻璃
，具体地，涉及一种玻璃组合物及其制备方法和应用。
技术介绍
玻璃一直是显示技术发展中不可或缺的材料，随着显示技术的发展，通过化学强化改变玻璃表面的组成可以提高玻璃的强度，玻璃更多的应用于显示器件的保护中。目前平板电脑、液晶电视、移动电话、数码相机等都配备触摸屏，而在使用过程中，触摸屏盖板玻璃易于发生接触和摩擦，加上不经意的刻划、碰触，由此产生的划痕直接造成触摸屏表面粗糙，光洁度下降，影响使用效果，更有可能导致屏幕破裂。根据市场的需求，触摸屏盖板玻璃正逐渐向着更优质的方向发展。其优质主要体现在表面应力大、应力层深度适合、耐热、耐热冲击、轻薄适合大尺寸化等方面。目前，在提高坚韧性、降低脆性方面的研究进展依旧差强人意，未有突破性进展，触摸屏盖板玻璃的损坏亦多由抗损伤性能不足而造成。因此亟需一种玻璃组合物，强化后机械性能好，抗破坏，抗跌落，可以制备为高性能的触摸屏盖板玻璃。
技术实现思路
本公开的目的是提供一种玻璃组合物配方，该玻璃组合物配方制备得到的玻璃适合于化学强化，强化后机械性能好，抗破坏、跌落。为了实现上述目的，本公开提供一种玻璃组合物，以所述玻璃组合物的总重量为100％计，所述玻璃组合物包括55-65重量％的SiO2、16-25重量％的Al2O3、0.01-10重量％的B2O3、9-18重量％的Na2O和0.01-5重量％的ZnO。在本公开所提供的玻璃组合物中，SiO2是构成玻璃骨架的成分，SiO2含量较高，耐化学性和机械强度会增加，玻璃的高温粘度增加，如果SiO2过多，就难以得到料性长的玻璃。SiO2含量较低则不易形成玻璃，应变点下降，膨胀系数增加，耐酸性和耐碱性均会下降。考虑到熔化温度、析晶上限温度、玻璃膨胀系数、机械强度、玻璃料性等性能，本公开的SiO2含量为55-65重量％。在本公开所提供的玻璃组合物中引入Al2O3，非桥氧与Al形成铝氧四面体，该体积比硅氧四面体的大，在玻璃结构中产生更大的缝隙，有利于离子交换，最终使得化学强化效果更好。但Al2O3含量过高，难以熔制。相反地，Al2O3含量过低，玻璃容易析晶，机械强度较低不利于成型，因此本公开合适的Al2O3的含量为16-25重量％。在本公开所提供的玻璃组合物中引入Na2O，Na是离子交换的主要物质，通过玻璃中的钠离子与熔盐中的钾离子进行交换，让半径较大的钾离子与玻璃中的钠离子相互交换位置，这样在玻璃表面就产生了挤压作用，从而达到提高玻璃强度的效果。Na2O属于网络外体，具有助熔作用，使得玻璃熔化温度降低，因此本公开合适的Na2O含量为9-18重量％。在本公开所提供的玻璃组合物中引入B2O3能降低玻璃粘度，改善玻璃脆性的和光透过虑。本专利技术中硼受到锌压迫使硼以三面体的形式存在，硼氧基本单位和硅氧基本单位可以联结成比硼氧群更为复杂的组合络阴离子群，硼原子会以平面结构形式存在，非桥氧数量增加。玻璃经化学强化后，在受到外界冲击时，玻璃中硼氧三面体产生滑移，能够充分卸掉外力，提高玻璃抗冲击性能，本公开合适的B2O3含量为0.01-10重量％。在本公开所提供的玻璃组合物中引入ZnO，锌元素处于网络空间中间，对周围硅氧四面体起积聚作用，改善玻璃的杨氏模量，提高玻璃稳定性，增加离子交换速度和深度，本公开合适的ZnO含量为0.01-5重量％。本公开还提供了一种玻璃组合物的制备方法，该方法包括在加热条件下，将玻璃组合物原料混合后进行熔融、均化、浇注成型并退火，以所述玻璃组合物的总重量为100％计，所述玻璃组合物包括55-65重量％的SiO2、16-25重量％的Al2O3、0.01-10重量％的B2O3、9-18重量％的Na2O和0.01-5重量％的ZnO。本公开还提供了如上所述的制备方法制备得到的玻璃组合物。本公开还提供了如上所述的玻璃组合物在制备触摸屏中的应用。本公开还提供了一种使用如上所述玻璃组合物的触摸屏设备。通过上述技术方案，本公开提供的玻璃组合物中硼原子受到锌原子的压迫，硼原子以三配位存在，降低了玻璃的脆性不易发生失透且易于玻璃化。所述玻璃组合物具有较低的膨胀系数和较高的透光率，适合于各种加工处理；经化学强化后具有优良的耐冲击性能和弯曲强度，压缩应力为907-995MPa，落球试验中52g钢球抗冲击高度为1400-1750mm，弯曲强度为2021-2689N，可有效地防止显示产品玻璃表面的冲击，较适用于制作触摸屏盖板玻璃。本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。具体实施方式以下对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。在本公开中，在未作相反说明的情况下，所述玻璃组合物的密度根据GB/T7962.15-2010《无色光学玻璃测试方法第20部分：密度》使用阿基米德法测定。在本公开中，在未作相反说明的情况下，所述玻璃组合物的热膨胀系数根据ASTME228-1985《用透明石英膨胀仪测定固体材料线性热膨胀的试验方法》测定得到。在本公开中，在未作相反说明的情况下，所述玻璃组合物的杨氏模量根据GB/T7962.15-2010《无色光学玻璃测试方法第6部分：杨氏模量、剪切模量及泊松比》使用共振法测定得到。在本公开中，在未作相反说明的情况下，所述玻璃组合物的耐酸性能根据GB/T7962.15-2010《无色光学玻璃测试方法第14部分：耐酸稳定性》测定得到。在本公开中，在未作相反说明的情况下，所述玻璃组合物的压缩应力与强化深度GB/T18144-2008《玻璃应力测定方法》测定得到。在本公开中，在未作相反说明的情况下，所述玻璃组合物的断裂韧性根据GB4161-2007《金属材料平面应变断裂韧度KIC试验方法》测定得到。在本公开中，在未作相反说明的情况下，所述玻璃组合物的抗冲击强度使用52g的钢球测定得到。在本公开中，在未作相反说明的情况下，所述玻璃组合物的弯曲强度根据JC-T676-1997《玻璃材料弯曲强度试验方法》测定得到。在本公开中，在未作相反说明的情况下，所述玻璃组合物的透过率根据GB/T5433-1985《日用玻璃透过率测定方法》测定得到。本公开第一方面提供了一种玻璃组合物，以所述玻璃组合物的总重量为100％计，所述玻璃组合物包括55-65重量％的SiO2、16-25重量％的Al2O3、0.01-10重量％的B2O3、9-18重量％的Na2O和0.01-5重量％的ZnO。本公开提供的玻璃组合物中硼原子受到锌原子的压迫，硼原子以三配位存在，降低了玻璃的脆性不易发生失透且易于玻璃化。所述玻璃组合物具有较低的膨胀系数和较高的透光率，适合于各种加工处理；经化学强化后具有优良的耐冲击性能和弯曲强度，压缩应力为907-995MPa，落球试验中52g钢球抗冲击高度为1400-1750mm，弯曲强度为2021-2689N，可有效地防止显示产品玻璃表面的冲击，较适用于制作触摸屏盖板玻璃。根据本公开第一方面，为了进一步提升玻璃组合物的机械性能，在各项参数之间取得平衡，优选情况下，所述玻璃组合物包括59-63重量％的SiO2、18-22重量％的Al2O3、3-8重量％的B2O3、12-16重量％的Na2O和0.8-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种玻璃组合物，其特征在于，以所述玻璃组合物的总重量为100％计，所述玻璃组合物包括55‑65重量％的SiO2、16‑25重量％的Al2O3、0.01‑10重量％的B2O3、9‑18重量％的Na2O和0.01‑5重量％的ZnO。

【技术特征摘要】
1.一种玻璃组合物，其特征在于，以所述玻璃组合物的总重量为100％计，所述玻璃组合物包括55-65重量％的SiO2、16-25重量％的Al2O3、0.01-10重量％的B2O3、9-18重量％的Na2O和0.01-5重量％的ZnO。2.根据权利要求1所述的玻璃组合物，其中，所述玻璃组合物包括59-63重量％的SiO2、18-22重量％的Al2O3、3-8重量％的B2O3、12-16重量％的Na2O和0.8-3重量％的ZnO。3.根据权利要求1所述的玻璃组合物，其中，以所述玻璃组合物的总重量为100％计，所述玻璃组合物由55-65重量％的SiO2、16-25重量％的Al2O3、0.01-10重量％的B2O3、9-18重量％的Na2O和0.01-5重量％的ZnO组成；优选地，所述玻璃组合物由59-63重量％的SiO2、18-22重量％的Al2O3、3-8重量％的B2O3、12-16重量％的Na2O和0.8-3重量％的ZnO组成。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的玻璃组合物，其中，所述玻璃组合物的压缩应力为907-995MPa，强化深度为30-52μm，落球试验52g钢球抗冲击高度为1400-1750mm，弯曲强度为2021-2689N。5.一种玻璃组合物的制备方法，该方法包括在加热条件下，将玻璃组合物原料混合后进行熔融、均化、浇注成型并退火，其特征在于，以所述玻璃组合物的总重量为100％计，所述玻璃组合物包括55-65重量％的SiO2、16-25重量％的Al2O3、0.01-10重量％的B2O3、9-18重量％的Na2O和0....

【专利技术属性】
技术研发人员：李青，徐兴军，闫冬成，王丽红，郑权，沈玉国，张广涛，李俊锋，
申请(专利权)人：东旭科技集团有限公司，东旭集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11