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及其制备方法和应用，以所述玻璃组合物的总重量为100％计，所述玻璃组合物包括45‑65重量％的SiO2，12‑25重量％的Al2O3，0.5‑15重量％的P2O5，9‑17重量％的Na2O，0.1‑5重量％的MgO，0.1‑5重量％的Y2O3和不可避免的杂质；本公开还提供了所述玻璃组合物的制备方法以及所述玻璃组合物在制备触摸屏和/或太阳能电池中的应用。本公开提供的玻璃组合物结构疏松，适合于化学强化和加工，短时间的化学强化，可以获得较深的强化深度、较高压缩应力与维氏硬度，提高了玻璃抗跌落的能力。

Glass composition, preparation method and application thereof

The invention discloses a glass composition and a preparation method and application thereof, to the total weight of the glass composition for 100% SiO2, the glass composition comprises 45 65 wt%, 12 25 wt% Al2O3, 0.5 15 wt% P2O5, 9 17 wt% Na2O 0.1 5 wt% MgO, 0.1 impurities 5 wt% of Y2O3 and unavoidable; the disclosure also provides a method for preparing the glass compositions and the glass composition in the preparation of application of touch screen and / or in solar cell. The invention provides a glass composition of loose structure, suitable for chemical reinforcement and chemical processing, short time intensive, can obtain deep strengthening depth, high compression stress and Vivtorinox hardness, improve the ability of anti falling glass.

【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。并且在便携设备跌落过程中，盖板玻璃更是首当其冲，容易破损。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，触摸屏盖板玻璃在提高坚韧性、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。特别是2.5D和3D盖板玻璃的应用，对盖板玻璃的各项性能提出了更高的要求。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。
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45-65重量％的SiO2、12-25重量％的Al2O3、0.5-15重量％的P2O5、9-17重量％的Na2O、0.1-5重量％的MgO、0.1-5重量％的Y2O3和不可避免的杂质。其中，SiO2是玻璃的骨架，以硅氧四面体的结构单元形成不规则的连续网络。它能提高玻璃的机械强度、化学稳定性、热稳定性等，但也较难熔化，含量过高会造成玻璃粘度上升，失透、成型困难、难以均质化等，因此SiO2的适宜含量是45-65重量％。Al2O3可以提高玻璃组合物的耐热性及化学持久性，使得玻璃中的碱金属离子容易移动，进而使化学强化容易进行。同时，Al2O3可以实现高温耐热稳定性和维持化学强化后的强度。但是，如果Al2O3含量过高，那么失透温度上升，不利于成型，因此Al2O3含量为12-25重量％。P2O5中磷元素具有较大的半径，可以加速离子半径较大的阳离子交换离子半径较小的阳离子的速率，P2O5的加入提高了熔盐中的钾离子交换玻璃中的钠离子的速率；在玻璃中加入P2O5还可以降低液相线温度，从而有利于玻璃的熔化与澄清；在熔制过程中，P2O5会有部分挥发，恰恰有利于玻璃的澄清，可以适当减少澄清剂的用量。因此P2O5的含量为0.5-15重量％。Na2O是降低玻璃熔点的成分，可以被钾离子置换提高玻璃机械强度。同时钠离子作为网络外体，其玻璃结构中起到断网的作用，可以降低玻璃的黏度；但是Na2O的含量过高，玻璃的耐化性、力学性能等会变差；Na2O含量过低，则会影响玻璃的化学强化效果，增加玻璃的析晶倾向。因此Na2O的含量为9-17重量％。MgO可以显著提高玻璃的溶解性，但是过量加入MgO会导致化学强化深度急剧减小、维氏硬度的降低和玻璃组合物的液相线温度上升。因此MgO适宜的含量为0.1-5重量％。Y2O3引入可以使得玻璃网络结构的堆积程度提高，提高玻璃的硬度和杨氏模量，提高玻璃化学强化后的韧性。同时过高的Y2O3含量，会导致玻璃失透；钇离子还可以和磷离子产生协同作用，促进化学强化过程中熔盐中的钾离子和玻璃中的钠离子的交换，提高离子交换的稳定性；因此Y2O3的适宜含量为0.1-5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、澄清、均化、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45-65重量％的SiO2、12-25重量％的Al2O3、0.5-15重量％的P2O5、9-17重量％的Na2O、0.1-5重量％的MgO、0.1-5重量％的Y2O3和不可避免的杂质。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和/或太阳能电池中的应用。本公开还提供了一种触摸屏设备和/或太阳能电池，所述触摸屏设备和/或太阳能电池至少一个玻璃层使用如上所述玻璃组合物的。通过上述技术方案，本公开提供的玻璃组合物适合于化学强化和加工；所述玻璃组合物的结构疏松，短时间的化学强化，可以获得较深的强化深度、较高压缩应力与维氏硬度，提高了玻璃抗跌落的能力。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，所述玻璃组合物的应变点温度(1014.5dpa·s)参照ASTMC-336标准使用弯曲梁高温粘度计测定，单位为℃。在本公开中，在未作相反说明的情况下，所述玻璃组合物的退火点温度(1013dpa·s)参照ASTMC-336标准使用弯曲梁高温粘度计测定，单位为℃。在本公开中，在未作相反说明的情况下，所述玻璃组合物的软化点温度参照GB/T28195-011《玻璃软化点测试方法》测定，单位为℃。在本公开中，在未作相反说明的情况下，所述玻璃组合物的熔化温度(102dpa·s)参照ASTMC-965使用筒式旋转高温粘度计测定，单位为℃。在本公开中，在未作相反说明的情况下，所述玻璃组合物的维氏硬度采用自动转塔数显显微硬度计按照标准ASTME-384进行测定，单位为MPa。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根据GB/T18144-2008《玻璃应力测定方法》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45-65重量％的SiO2、12-25重量％的Al2O3、0.5-15重量％的P2O5、9-17重量％的Na2O、0.1-5重量％的MgO、0.1-5重量％的Y2O3和不可避免的杂质。本公开所述玻璃组合物中各组分具有不同的作用，可以互相产生影响，在进行多次试验后得到其合适的组成与含量。本公开提供的玻璃组合物适合于化学强化和加工；所述玻璃组合物的结构疏松，短时间的化学强化，可以获得较深的强化深度、较高压缩应力与维氏硬度，提高了玻璃抗跌落的能力。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48-58重量％的SiO2、14-24重量％的Al2O3、0.5-15重量％的P2O5、12-16重量％的Na2O、0.5-3重量％的MgO、0.1-3.5重量％的Y2O3和不可避免的杂质。根据本公开的第一方面，优选地，所述玻璃组合物由45-65重量％的SiO2、12-25重量％的Al2O3、0.5-15重量％的P2O5、9-17重量％的Na2O、0.1-5重量％的MgO、0.1-5重量％的Y2O3和不可避免的杂质组成；更优选地本文档来自技高网...

【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45‑65重量％的SiO2、12‑25重量％的Al2O3、0.5‑15重量％的P2O5、9‑17重量％的Na2O、0.1‑5重量％的MgO、0.1‑5重量％的Y2O3和不可避免的杂质。

【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45-65重量％的SiO2、12-25重量％的Al2O3、0.5-15重量％的P2O5、9-17重量％的Na2O、0.1-5重量％的MgO、0.1-5重量％的Y2O3和不可避免的杂质。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48-58重量％的SiO2、14-24重量％的Al2O3、0.5-15重量％的P2O5、12-16重量％的Na2O、0.5-3重量％的MgO、0.1-3.5重量％的Y2O3和不可避免的杂质。3.根据权利要求1所述的玻璃组合物，其中，所述玻璃组合物由45-65重量％的SiO2、12-25重量％的Al2O3、0.5-15重量％的P2O5、9-17重量％的Na2O、0.1-5重量％的MgO、0.1-5重量％的Y2O3和不可避免的杂质组成；优选地，所述玻璃组合物由48-58重量％的SiO2、14-24重量％的Al2O3、0.5-15重量％的P2O5、12-16重量％的Na2O、0.5-3重量％的MgO、0.1-3.5重量％的Y2O3和不可避免的杂质组成。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的玻璃组合物，其中，所述不可避免的杂质中Li2O的含量不高于0.1重量％，K2O的含量不高于0.1重量％。5.根据权利要求1-3中任意一项所述的玻璃组合物，其中，所述玻璃组合物的化学强化深度不低于35μm，压缩应力不低于713MPa，维氏硬度不低于670MPa。6.一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、澄清、均化、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45-65重量％的SiO2、12-25重量％的Al2O3、0.5-15重量％的P2O5、9-17重量％的Na2O、0.1-5重量％的MgO、0.1-5重量％的Y2O3和不可避免的杂质。7.根据权利要求6所述的制备方法，其中，所述玻璃组合物包括48-58重量％的SiO2、14-24重量％的Al2O3、0.5-15...

【专利技术属性】
技术研发人员：李青，王博，郑权，王丽红，闫冬成，李俊锋，张广涛，徐兴军，
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