【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高铝硼硅酸盐玻璃，具体涉及一种超薄高透低介电高铝硼硅酸盐玻璃及其制备方法。
技术介绍
1、在玻璃领域中，根据玻璃的厚度，可将玻璃分为六种类型：厚度为1.5mm以下的玻璃称为超薄玻璃，厚度为1.5-3mm的玻璃称为薄玻璃，厚度为4-8mm的玻璃称为普通平板玻璃，厚度为8-12mm的玻璃称为厚玻璃，厚度为12-19mm的玻璃称为超厚玻璃，厚度为19-30mm的玻璃称为特厚玻璃，不同厚度的玻璃在不同的场合下被人们所应用。而根据玻璃的组成不同，可分为钠钙硅酸盐玻璃、碱铝硅酸盐玻璃和硼硅酸盐玻璃三种。
2、含铝硼硅酸盐玻璃以其高应变点、优良的耐酸碱性能、高杨氏模量、合适的膨胀系数而被作为玻璃基板，并广泛应用于平板显示领域中。如中国专利技术专利cn113831014a公开了一种硼硅酸盐玻璃及其制备方法，基于所述硼硅酸盐玻璃的总重量，所述硼硅酸盐玻璃包括：sio275-85wt％，b2o38-15wt％，na2o 4-7wt％，k2o 1-3wt％，nacl 0 .8-1.2wt％，fe2o3<5ppm。再如中国专利技术专利cn111977972b公开了一种硼硅酸盐玻璃及其制备方法，硼硅酸盐玻璃满足75<sio2+ al2o3<76.6，7.9<na2o+k2o<8.5，6<na2o/k2o<7；且10.3<(sio2+al2o3+b2o3)/(na2o+k2o)<10.8。因此开发出合适的料方及制备方法是生产高性能硼硅酸盐玻璃关键。
1、本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种超薄高透低介电高铝硼硅酸盐玻璃及其制备方法，制备出的玻璃具有较低的介电性能、良好的热稳定性和化学稳定性、优良的机械性能且热膨胀系数小等优异性能。
2、本专利技术的技术方案为：
3、第一方面，本专利技术提供了一种超薄高透低介电高铝硼硅酸盐玻璃，包括以下质量百分比的组分：sio2 45-50%、al2o313-16%、b2o39-11%、cao 3-5%、mgo 3-4%、na2o 3-4%、k2o3-4%、li2o 3-5%、p2o51-3%、zno 1-2%、nacl 1-2%、tio21-2%、la2o31-3%、gd2o31-2%、yb2o31-2%。
4、优选地，包括以下质量百分比的组分：sio2 46%、al2o315%、b2o310%、cao 4%、mgo3%、na2o 3.5%、k2o 3.5%、li2o 3.5%、p2o51.5%、zno 2%、nacl 2%、tio21.5%、la2o31.5%、gd2o31.5%、yb2o31.5%。
5、本专利技术中玻璃的主要组成部分为sio2、al2o3和b2o3，其中sio2和b2o3为网络形成体，而al2o3为玻璃网络中间体。玻璃组分中的碱金属和碱土金属则是网络修饰体，可以提供游离氧改变网络结构。其中sio2存在的主要形式为[sio4]，但是由于k2o和na2o碱金属或碱土金属的存在，与si4+相连的键有桥氧键和非桥氧键，其中桥氧键为两个成网多面体所共有顶角的氧离子，即起“桥梁”作用的氧离子；反之，仅与一个成网离子相连，而不被两个成网多面体所共的氧离子则为非桥氧。[bo4]和[alo4]也可以和[sio4]成桥氧键，而al2o3和b2o3的存在形式包括[alo5]、[alo6]、[bo3]以及成四面体的[bo4]和[alo4]，当[alo4]和[bo4]含量增多时，玻璃中的桥氧键会增多，结构会更加致密。其中b2o3和al2o3在玻璃中存在的形式受到碱金属和碱土金属所提供的游离氧的量影响。
6、al2o3虽然不是网络形成体，但是当它以[alo4]的形式存在时，可以起到连接网络断键中非桥氧以修补网络的作用，并且可以平衡电场。
7、b2o3的添加会使玻璃的热稳定性得到优化，玻璃的结构变得完整、键强增加、玻璃的介电性能得到改善。b2o3取代一定量的al2o3，网络中部分[bo3]向[bo4]转变，[alo4]的量减少，[bo4]大量生成，使得玻璃内部网络结构变得紧密，使热膨胀系数变小；玻璃的介电常数主要是由电子极化率决定，b3+的电子极化率很小，有利于降低介电常数；b2o3作为玻璃形成体氧化物，对玻璃粘度起决定性作用，[bo3]作为网络外形成体，使得网络连接减弱，起到降低玻璃粘度的作用。
8、cao和mgo在玻璃中作为网络修饰体，ca2+的有效离子半径与钠离子是接近的，但ca2+的电荷数是钠离子的两倍，在玻璃中能够给出较多的游离氧，在玻璃中形成四面体b-o-b和b-o-al键，有助于玻璃网络的形成，使玻璃的结构稳定。另外，由于ca2+在玻璃结构中具有有限的迁移率，这将限制碱金属离子的离子运动，有助于降低介电损耗。适量的mgo可降低玻璃的高温粘度，提高机械强度和化学稳定性。
9、li2o助熔作用强烈，li3+具有强极性，在玻璃熔制过程中能够迅速断开玻璃网络结构，从而起到助熔作用。li2o取代部分na2o，可使si-o非桥氧反对称伸缩振动增强，使玻璃膨胀系数降低；li2o可以减小玻璃内部成分之间的散射作用，增加可见光透过率，使玻璃更加高透。
10、碱金属氧化物na2o、k2o给出的自由氧，使部分[bo3]转变为[bo4]，硼的结构由层状转变为架状，为b2o3与sio2形成均匀一致的玻璃创造条件。随着na2o、k2o的加入，[bo3]转变为[bo4]的含量增加，由于[bo4]本身带负电，不能直接相连，需要通过四个不带电的[bo3]三角体相连，因而形成[bo3]4[bo4]结构。因为[bo3]4[bo4]结构可称为xy4结构，此结构具有较大的完整性和紧密程度，使玻璃的热膨胀系数降低。[bo4]还可以和[sio4]相连，形成xz4结构，使断裂的硅氧键相连接，增加结构键的强度，使玻璃机械性能优异。
11、p2o5的加入导致硼氧多面体发生转变，p2o5促进[bo3]向[bo4]转变并伴随非桥氧的生成。p2o5进入网络，形成b-o-p和si-o-p键，随着p2o5的增加，较弱的p-o键替代b-o键，使得玻璃网络结构致密，提高了化学稳定性，抑制侵蚀反应。
12、zno能降低玻璃热膨胀系数，提高化学稳定性和热稳定性，zn2+多为[zno6]八面体配位，有时则为[zno4]四面体配位。两种配位方式中，[zno6]比[zno4]结构要稳定，这有助于增强玻璃网络结构，使玻璃机械性能提高。
13、nacl为高温挥发型澄清剂，是通过自身挥发出气体进入玻璃液内，降低玻璃液粘度和表面张力来达到澄清作用。
14、tio2可以增大玻璃网络结构的聚合度，使玻璃表面压应力与应力层深度增大。随着tio2的加入，玻璃的介电常数呈现增大的趋势，介电损耗出现极小值。
15、la2o3中la3+离子具有高场强，能够吸引周围的o2-离子，加强玻璃结构，同时la2o3作为网络修饰体掺杂到网络结构中，能够提本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.超薄高透低介电高铝硼硅酸盐玻璃，其特征在于，包括以下质量百分比的组分：SiO2 45-50%、Al2O3 13-16%、B2O3 9-11%、CaO 3-5%、MgO 3-4%、Na2O 3-4%、K2O 3-4%、Li2O 3-5%、P2O5 1-3%、ZnO 1-2%、NaCl 1-2%、TiO2 1-2%、La2O3 1-3%、Gd2O3 1-2%、Yb2O3 1-2%。
2.如权利要求1所述的超薄高透低介电高铝硼硅酸盐玻璃，其特征在于，包括以下质量百分比的组分：SiO2 46%、Al2O3 15%、B2O3 10%、CaO 4%、MgO 3%、Na2O 3.5%、K2O 3.5%、Li2O3.5%、P2O5 1.5%、ZnO 2%、NaCl 2%、TiO2 1.5%、La2O3 1.5%、Gd2O3 1.5%、Yb2O3 1.5%。
3.如权利要求1所述的超薄高透低介电高铝硼硅酸盐玻璃的制备方法，其特征在于，将各组分配成配合料，经窑炉加热熔化成玻璃液，对玻璃液继续加热澄清，随后流入流槽后形成玻璃带，再经退火后冷却至室温，切裁得到玻璃原片，最后通
4.如权利要求3所述的超薄高透低介电高铝硼硅酸盐玻璃的制备方法，其特征在于，所述配合料在窑炉中的熔化温度为1300-1650℃。
5.如权利要求3所述的超薄高透低介电高铝硼硅酸盐玻璃的制备方法，其特征在于，退火温度为550-650℃，退火时间为2-3h。
6.如权利要求3所述的超薄高透低介电高铝硼硅酸盐玻璃的制备方法，其特征在于，通过低温离子交换法对玻璃原片进行化学钢化的具体操作为：玻璃原片在充满硝酸钾熔盐的钢化炉中进行预热，之后进行化学强化；强化后温度降至室温，即得化学钢化后的玻璃。
7.如权利要求6所述的超薄高透低介电高铝硼硅酸盐玻璃的制备方法，其特征在于，所述预热温度为360-390℃，预热时间为90-120min。
8.如权利要求6所述的超薄高透低介电高铝硼硅酸盐玻璃的制备方法，其特征在于，所述强化温度为400-430℃，强化时间为260-320min。
...【技术特征摘要】
1.超薄高透低介电高铝硼硅酸盐玻璃，其特征在于，包括以下质量百分比的组分：sio2 45-50%、al2o3 13-16%、b2o3 9-11%、cao 3-5%、mgo 3-4%、na2o 3-4%、k2o 3-4%、li2o 3-5%、p2o5 1-3%、zno 1-2%、nacl 1-2%、tio2 1-2%、la2o3 1-3%、gd2o3 1-2%、yb2o3 1-2%。
2.如权利要求1所述的超薄高透低介电高铝硼硅酸盐玻璃，其特征在于，包括以下质量百分比的组分：sio2 46%、al2o3 15%、b2o3 10%、cao 4%、mgo 3%、na2o 3.5%、k2o 3.5%、li2o3.5%、p2o5 1.5%、zno 2%、nacl 2%、tio2 1.5%、la2o3 1.5%、gd2o3 1.5%、yb2o3 1.5%。
3.如权利要求1所述的超薄高透低介电高铝硼硅酸盐玻璃的制备方法，其特征在于，将各组分配成配合料，经窑炉加热熔化成玻璃液，对玻璃液继续加热澄清，随后流入流槽...
【专利技术属性】
技术研发人员：张微，王松，
申请(专利权)人：青岛融合新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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