表面具有钝化薄膜的玻璃及制备方法技术

本发明专利技术给出了一种玻璃表面制备钝化薄膜的方法，包括以下步骤：将玻璃基片浸泡于双氧水中后捞出，洗涤放入烘箱烘干；将有机硅单体、乙醇和盐酸配置有机硅混合溶液，将表面羟基化的玻璃基片浸于有机硅混合液中原位共聚，取出用乙醇洗涤除去未反应的有机硅单体；将稀土化合物、乙醇、盐酸和尿素配置稀土混合溶液，将表面附有聚硅氧烷薄膜的玻璃基片置于稀土混合溶液中进行自组装，取出用乙醇和去离子水洗涤，烘干即在玻璃基片上获得自组装薄膜。能有效钝化玻璃表面，使玻璃表面的微裂纹得以修复，既具备钢化玻璃的强度大、抗冲击。本发明专利技术还给出了一种表面具有钝化薄膜的玻璃，采用上述的玻璃表面制备钝化薄膜的方法得到的表面具有钝化薄膜的玻璃。

Glass with passivation film on its surface and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
表面具有钝化薄膜的玻璃及制备方法
本专利技术涉及一种玻璃表面制备钝化薄膜的方法。本专利技术涉及一种表面具有钝化薄膜的玻璃。
技术介绍
玻璃以其优异的透明性、硬度、耐腐蚀性、易加工成型等物理化学特性而广泛用于各领域，尤其在光学领域，玻璃有着其他材料无可替代的优势。按照化学键强计算，普通玻璃的抗弯强度可达100000MPa，但实际上，玻璃的强度仅有其千分之一、二，差距甚远，最主要的因素是玻璃表面存在格里菲斯微裂纹，常用的方法是通过“钢化”的方式，提高其强度。“钢化”是在玻璃基板表面形成一定深度压应力层，通过扩大玻璃骨干网络结构、增加离子交换能力来获得更高的表面压应力与更深的应力层深度，来消除或抑制玻璃表面微裂纹的产生和扩展，以此提高玻璃的最终机械强度。但随着玻璃的不断减薄，目前强化后玻璃双面应力层总深度已达到了玻璃厚度的1/3,甚至1/2,其内部张应力过大导致强化玻璃安全性降低，因此通过调整骨干网络结构大小、离子交换能力来进一步提高强度性能的空间已极为有限。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种玻璃表面制备钝化薄膜的方法，该玻璃表面制备钝化薄膜的方法能有效钝化玻璃表面，具备钢化玻璃的强度大、抗冲击的优点。本专利技术还要解决的技术问题是提供一种表面具有钝化薄膜的玻璃。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种玻璃表面制备钝化薄膜的方法，包括以下步骤：a)将玻璃基片浸泡于质量分数为30％的双氧水中5h后捞出，用去离子水洗涤，放入烘箱烘干，得到表面羟基化的玻璃基片；b)将有机硅单体、乙醇和盐酸配置有机硅混合溶液，所述有机硅混合溶液各组分重量百分比为有机硅单体13～20％、乙醇78～85％、盐酸1～2％，将表面羟基化的玻璃基片浸于有机硅混合液中原位共聚4～6h，取出用乙醇洗涤除去未反应的有机硅单体，得到表面附有聚硅氧烷薄膜的玻璃基片；c)将稀土化合物、乙醇、盐酸和尿素配置稀土混合溶液，所述稀土混合溶液各组分重量百分比为稀土化合物3～6％、乙醇70～75％、盐酸1～2％、尿素19～26％，将表面附有聚硅氧烷薄膜的玻璃基片置于稀土混合溶液中进行自组装2～4h，取出用乙醇和去离子水洗涤，烘干即在玻璃基片上获得自组装薄膜。作为优选，有机硅单体为甲基三甲氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷中的一种或几种。作为优选，稀土化合物为氧化镧、氯化镧、氧化铈、氯化铈、氧化钕、氧化镨中的一种或几种。采用这样的方法后，能有效钝化玻璃表面，使玻璃表面的微裂纹得以修复，既具备钢化玻璃的强度大、抗冲击，同时，还具备安全性高、工艺简单。成本低等优点。本专利技术还要解决的技术问题是提供一种表面具有钝化薄膜的玻璃，采用上述的玻璃表面制备钝化薄膜的方法得到的表面具有钝化薄膜的玻璃。使表面具有钝化薄膜的玻璃强度提升至250～300MPa，弹性模量提升至72～75GPa，耐冲击强度显著提高。具体实施方式实施例一本玻璃表面制备钝化薄膜的方法，包括以下步骤：a)将玻璃基片浸泡于质量分数为30％的双氧水中5h后捞出，用去离子水洗涤，放入烘箱烘干，得到表面羟基化的玻璃基片；b)将有机硅单体、乙醇和盐酸按配置有机硅混合溶液，有机硅混合溶液各组分重量百分比为有机硅单体13％，乙醇85％，盐酸2％，为有机硅单体选用甲基三甲氧基硅烷(有机硅单体选用甲基三甲氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷或异丁基三乙氧基硅烷也可以达到上述效果)，将表面羟基化的玻璃基片浸于有机硅混合液中原位共聚4h，取出用乙醇洗涤除去未反应的有机硅单体，得到表面附有聚硅氧烷薄膜的玻璃基片；c)将稀土化合物、乙醇、盐酸和尿素配置稀土混合溶液，稀土混合溶液各组分重量百分比为稀土化合物5％，乙醇75％，盐酸1％，尿素19％，稀土化合物为氧化铈(稀土化合物选用氧化镧、氯化镧、氯化铈、氧化钕或氧化镨中也可以达到上述技术效果)，将表面附有聚硅氧烷薄膜的玻璃基片置于稀土混合溶液中进行自组装2h，取出用乙醇和去离子水分别洗涤3次，烘干即在玻璃基片上获得自组装薄膜。经过本专利技术方法处理后的玻璃基片，其强度由100MPa提高到250MPa，弹性模量由65GPa提高到72GPa，即该玻璃基片经自组装薄膜表面钝化后玻璃的耐冲击强度显著提高。实施例二本玻璃表面制备钝化薄膜的方法，包括以下步骤：a)将玻璃基片浸泡于质量分数为30％的双氧水中5h后捞出，用去离子水洗涤，放入烘箱烘干，得到表面羟基化的玻璃基片；b)将有机硅单体、乙醇和盐酸配置有机硅混合溶液，有机硅混合溶液各组分重量百分比为有机硅单体20％，乙醇78％，盐酸2％，有机硅单体为二苯基二甲氧基硅烷，将表面羟基化的玻璃基片浸于有机硅混合液中原位共聚5h，取出用乙醇洗涤除去未反应的有机硅单体，得到表面附有聚硅氧烷薄膜的玻璃基片；c)将稀土化合物、乙醇、盐酸和尿素配置稀土混合溶液，稀土混合溶液各组分重量百分比为稀土化合物6％，乙醇72％，盐酸2％，尿素20％，稀土化合物为氧化钕，将表面附有聚硅氧烷薄膜的玻璃基片置于稀土混合溶液中进行自组装3h，取出用乙醇和去离子水分别洗涤3次，烘干即在玻璃基片上获得自组装薄膜。经过本专利技术方法处理后的玻璃基片，其强度由102MPa提高到300MPa，弹性模量由65.4GPa提高到75GPa，即该玻璃基片经自组装薄膜表面钝化后玻璃的耐冲击强度显著提高。实施例三本玻璃表面制备钝化薄膜的方法，包括以下步骤：a)将玻璃基片浸泡于质量分数为30％的双氧水中5h后捞出，用去离子水洗涤，放入烘箱烘干，得到表面羟基化的玻璃基片；b)将有机硅单体、乙醇和盐酸配置有机硅混合溶液，有机硅混合溶液各组分重量百分比为有机硅单体15％，乙醇84％，盐酸1％，有机硅单体为甲基三甲氧基硅烷和二苯基二甲氧基硅烷，两者的占比中甲基三甲氧基硅烷：二苯基二甲氧基硅烷为4:1；将表面羟基化的玻璃基片浸于有机硅混合液中原位共聚6h，取出用乙醇洗涤除去未反应的有机硅单体，得到表面附有聚硅氧烷薄膜的玻璃基片；c)将稀土化合物、乙醇、盐酸和尿素配置稀土混合溶液，稀土混合溶液各组分重量百分比为稀土化合物3％，乙醇70％，盐酸1％，尿素26％，稀土化合物为氧化镨，将表面附有聚硅氧烷薄膜的玻璃基片置于稀土混合溶液中进行自组装4h，取出用乙醇和去离子水分别洗涤3次，烘干即在玻璃基片上获得自组装薄膜。经过本专利技术方法处理后的玻璃基片，其强度由105MPa提高到280MPa，弹性模量由63GPa提高到73GPa，即该玻璃基片经自组装薄膜表面钝化后玻璃的耐冲击强度显著提高。以上所述的仅是本专利技术的三种实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以作出若干变型和改进，这些也应视为属于本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种玻璃表面制备钝化薄膜的方法，包括以下步骤：/na)将玻璃基片浸泡于质量分数为30％的双氧水中5h后捞出，用去离子水洗涤，放入烘箱烘干，得到表面羟基化的玻璃基片；/nb)将有机硅单体、乙醇和盐酸配置有机硅混合溶液，所述有机硅混合溶液各组分重量百分比为有机硅单体13～20％、乙醇78～85％、盐酸1～2％，将表面羟基化的玻璃基片浸于有机硅混合液中原位共聚4～6h，取出用乙醇洗涤除去未反应的有机硅单体，得到表面附有聚硅氧烷薄膜的玻璃基片；/nc)将稀土化合物、乙醇、盐酸和尿素配置稀土混合溶液，所述稀土混合溶液各组分重量百分比为稀土化合物3～6％、乙醇70～75％、盐酸1～2％、尿素19～26％，将表面附有聚硅氧烷薄膜的玻璃基片置于稀土混合溶液中进行自组装2～4h，取出用乙醇和去离子水洗涤，烘干即在玻璃基片上获得自组装薄膜。/n

【技术特征摘要】
1.一种玻璃表面制备钝化薄膜的方法，包括以下步骤：
a)将玻璃基片浸泡于质量分数为30％的双氧水中5h后捞出，用去离子水洗涤，放入烘箱烘干，得到表面羟基化的玻璃基片；
b)将有机硅单体、乙醇和盐酸配置有机硅混合溶液，所述有机硅混合溶液各组分重量百分比为有机硅单体13～20％、乙醇78～85％、盐酸1～2％，将表面羟基化的玻璃基片浸于有机硅混合液中原位共聚4～6h，取出用乙醇洗涤除去未反应的有机硅单体，得到表面附有聚硅氧烷薄膜的玻璃基片；
c)将稀土化合物、乙醇、盐酸和尿素配置稀土混合溶液，所述稀土混合溶液各组分重量百分比为稀土化合物3～6％、乙醇70～75％、盐酸1～2％、尿素19～26％，将表面附有聚硅氧烷薄膜...

【专利技术属性】
技术研发人员：王芸，杨小菲，彭程，王华文，彭小波，陈凯，董为勇，温家俊，
申请(专利权)人：安徽凯盛基础材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34