一种玻璃及其制备方法与应用技术

本公开涉及一种玻璃及其制备方法与应用，以重量百分比计，该玻璃含有SiO256‑68％、Al2O310‑20％、B2O34‑6％、Na2O 9‑15％、MgO 3.5‑7％、RO 0.1‑2％以及ZrO20.1‑3％；所述RO为CaO、SrO或BaO，或者为它们中的两种。本公开的制备方法包括将原材料依次进行混合、熔融、均化、浇注成型、退火和化学强化，所述原材料组成使得制备得到的玻璃符合上述组成。本公开的玻璃可以应用于液晶显示屏、摄像装置、太阳能电池基板和手机中。本公开的玻璃质轻、硬度高且耐划压，有高的断裂强度和机械强度，玻璃的综合性能显著提升。

【技术实现步骤摘要】
一种玻璃及其制备方法与应用
本公开涉及玻璃加工技术，具体地，涉及一种玻璃及其制备方法与应用。
技术介绍
超薄型玻璃基板因具可挠性、重量轻，透明、绝缘特性好等优点，在电子信息行业应用范围十分广泛，比如，液晶显示屏、摄像装置、太阳能电池基板、手机以及太阳能电池基板等。将超薄玻璃基板施加到电子器件上的主要挑战在于薄玻璃板的可处理性。玻璃缺乏延展性，以及破裂的可能性很大程度上依赖于板本身的机械强度。对于薄玻璃，目前通过对薄玻璃涂覆有机膜或聚合物膜加以改进，尽管如此，该方法对强度的提高还是达不到期望值，此外超薄玻璃的碎裂、折损以及划痕等问题在运输过程中也是时有发生。如何在制备超薄玻璃的同时提高玻璃的硬度、机械强度并进一步增强玻璃的断裂强度是目前亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本公开的目的是提供一种玻璃及其制备方法与应用，本专利技术制备的玻璃硬度高、强度高且延展性好。第一方面，本公开提供一种玻璃，以重量百分比计，该玻璃含有SiO256-68％、Al2O310-20％、B2O34-6％、Na2O9-15％、MgO3.5-7％、RO0.1-2％以及ZrO20.1-3％；其中，所述RO为CaO、SrO或BaO，或者为它们中的两种。可选地，以重量百分比计，所述玻璃含有SiO257-67％、Al2O310-18％、B2O34.2-5.8％、Na2O9-14％、MgO3.5-6.8％、RO0.2-2％以及ZrO20.5-2.8％。可选地，所述玻璃的杨氏模量在72GPa以上。可选地，所述玻璃的维氏硬度在649Hv以上。第二方面，本公开提供一种制备玻璃的方法，该方法包括：将原材料依次进行混合、熔融、均化、浇注成型、退火和化学强化，所述原材料组成使得制备得到的玻璃符合所述玻璃的组成；所述化学强化通过强化液对经所述退火后的玻璃进行强化，所述强化液为KNO3熔液。可选地，所述化学强化的条件包括：温度400-450℃、时间2-8h。可选地，所述熔融的条件包括：温度1450-1630℃、时间8-12h。可选地，所述退火的条件包括：温度500-700℃、时间0.5-5h。第三方面，本公开提供根据所述的方法制备得到的玻璃。第四方面，本公开提供所述的玻璃在液晶显示屏、摄像装置、太阳能电池基板和手机中的应用。本公开的玻璃质轻、硬度高且耐划压、延展性好，有高的断裂强度和机械强度，玻璃的综合性能显著提升。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。第一方面，本公开提供一种玻璃，以重量百分比计，该玻璃可以含有SiO256-68％、Al2O310-20％、B2O34-6％、Na2O9-15％、MgO3.5-7％、RO0.1-2％以及ZrO20.1-3％；其中，所述RO可以为CaO、SrO或BaO，或者为它们中的两种。经过多次实验得知，所述RO优选为CaO、SrO和BaO中的两种时，所述玻璃的性能更加优良。SiO2是构成玻璃骨架的成分，SiO2含量增高，耐化学性和机械强度会增加，玻璃的高温粘度会增加，但是如果SiO2过多，就难以得到料性长的玻璃；而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。为了综合改善熔化温度、析晶上限温度、玻璃膨胀系数、机械强度、玻璃料性等性能，本公开的玻璃中SiO2含量可以为56-68重量％。Al2O3中的非桥氧与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，最终可以使得玻璃的化学强化效果更好，提高玻璃的抗划伤性、抗跌落性；但若玻璃中Al2O3含量过高，则在生产中难以熔制；相反地，若Al2O3含量过低，玻璃容易析晶，机械强度较低，为了综合提高玻璃所述性能，本公开的玻璃中Al2O3的含量可以为10-20重量％。本公开玻璃中的B2O3能降低玻璃粘度、介电损耗和振动损耗，并且能改善玻璃的脆性、韧性的和光透过率。B2O3在玻璃中具有[BO4]四面体和[BO3]三角体两种结构，高温熔化条件下B2O3难于形成[BO4]，进而可降低高温粘度，低温时取决于游离氧的数量优先形成四面体或三角体。在硼硅酸盐玻璃中，[BO4]四面体可以与[SiO4]四面体形成统一的连续三维网络，而[BO3]三角体之间为可以转动的硼环连接，受力后产生滑移，造成塑性流变，进而玻璃可以具有较低的脆性和较高的断裂韧性，因此，本公开的玻璃中B2O3含量优选为4-6重量％。本公开玻璃中Na2O的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，可以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，从而可以达到提高玻璃强度的效果；另外，Na2O属于网络外体，具有助熔作用，可以使得玻璃熔化温度降低，玻璃中Na2O的含量过多、过少对玻璃的性能均不利，本公开玻璃中Na2O的含量可以为9-15重量％。本公开的玻璃通过MgO可以降低高温粘度、增加低温粘度，并且能够增加玻璃的韧性、抑制玻璃脆度的增大，为了使MgO能够很好地发挥其作用，本公开玻璃中MgO含量可以为3.5-7重量％。RO可以为CaO、SrO或BaO，或者可以为它们中的两种，RO可以提高玻璃应变点、杨氏模量、降低热膨胀系数，并且能有效降低玻璃的高温粘度从而提高玻璃的熔融性及成形性，RO为CaO、SrO和BaO中的两种物质的混合物，且在所述玻璃中的总含量为0.1-2重量％时能非常好地发挥其功效。本公开玻璃中ZrO2能够提高玻璃的断裂强度，为了能有效提高玻璃的断裂强度，所述玻璃中ZrO2含量可以为0.1-3重量％。根据本公开的第一方面，以重量百分比计，优选地，所述玻璃可以含有SiO257-67％、Al2O310-18％、B2O34.2-5.8％、Na2O9-14％、MgO3.5-6.8％、RO0.2-2％以及ZrO20.5-2.8％。根据本公开的第一方面，所述玻璃的杨氏模量可以在72GPa以上，本公开的玻璃有非常好的刚性强度，玻璃在使用时不易发生变形。根据本公开的第一方面，所述玻璃的维氏硬度可以在649Hv以上，本公开的玻璃在具有很好的刚性强度的同时还有很好的硬度，因此，本公开的玻璃有优良的机械强度性能，能避免玻璃在应用时发生破裂、折损等。第二方面，本公开提供一种制备玻璃的方法，该方法包括：可以将原材料依次进行混合、熔融、均化、浇注成型、退火和化学强化，所述原材料组成可以使得制备得到的玻璃符合所述玻璃的组成；所述化学强化可以通过强化液对经所述退火后的玻璃进行强化，所述强化液可以为KNO3熔液，优选为分析纯KNO3熔液，通过化学强化可以提高玻璃的机械性能。本公开所述的制备玻璃的方法还可以包括化学强化后的加工和性能测试，加工可以包括切片和/或抛光，玻璃在进行退火和化学强化后，可以待温度降至室温后再进行加工和性能测试。根据本公开的第二方面，所述化学强化的条件包括：温度可以为400-450℃、时间可以为2-8h。根据本公开的第二方面，所述熔融的条件包括：温度可以为1450-1630℃、时间可以为8-12h。优选地，进行所述熔融时可以在铂铑坩埚中进行，符合本公开上述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种玻璃，其特征在于，以重量百分比计，该玻璃含有SiO2 56‑68％、Al2O3 10‑20％、B2O3 4‑6％、Na2O 9‑15％、MgO 3.5‑7％、RO 0.1‑2％以及ZrO2 0.1‑3％；其中，所述RO为CaO、SrO或BaO，或者为它们中的两种。

【技术特征摘要】
1.一种玻璃，其特征在于，以重量百分比计，该玻璃含有SiO256-68％、Al2O310-20％、B2O34-6％、Na2O9-15％、MgO3.5-7％、RO0.1-2％以及ZrO20.1-3％；其中，所述RO为CaO、SrO或BaO，或者为它们中的两种。2.根据权利要求1所述的玻璃，其中，以重量百分比计，所述玻璃含有SiO257-67％、Al2O310-18％、B2O34.2-5.8％、Na2O9-14％、MgO3.5-6.8％、RO0.2-2％以及ZrO20.5-2.8％。3.根据权利要求1或2所述的玻璃，其中，所述玻璃的杨氏模量在72GPa以上。4.根据权利要求1或2所述的玻璃，其中，所述玻璃的维氏硬度在649Hv以上。5.一种制备玻璃的方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：李青，李俊锋，张广涛，闫冬成，王丽红，郑权，
申请(专利权)人：东旭集团有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13