本发明涉及钢化玻璃生产领域，具体涉及一种钢化玻璃及其制备方法。
背景技术：
：钢化玻璃由于具有较高的机械强度、优良的耐温急变性、良好的安全性等优点，使得其被广泛应用。目前，制备钢化玻璃的方法分为物理制备和化学制备。其中化学钢化玻璃的制备方法是将包含金属钠(na+)离子的硅酸盐玻璃，浸入到熔融状态的含钾(k+)的玻璃钢化熔盐中，使玻璃表层的na+离子与玻璃钢化熔盐中k+离子发生交换，接着对经离子置换后的玻璃进行退火处理。在化学钢化玻璃的制备过程中，玻璃钢化熔盐的纯度在整个离子交换过程中非常重要，对离子交换的影响也最大，一般来说，在相同的时间条件下，熔盐的纯度越高，离子交换的效果就越好，钢化后玻璃的机械强度也越大。然而在离子交换过程中，玻璃中的二价离子(例如ca2+、sr2+、mg2+)不可避免的会熔入到玻璃钢化熔盐中，而且纯度越高的玻璃钢化熔盐中，出现的这类二价离子就会越多。而这些离子的出现会对交换效果产生负面影响，例如ca2+和sr2+的半径和na+的半径比较接近，易于与na+进行置换，而这一置换反应会阻碍k+与na+的置换，进而造成钢化玻璃成品的机械强度下降。经研究发现，在化学钢化玻璃的制备过程中，随着玻璃钢化熔盐中杂质离子浓度的增加，阻碍k+与na+的置换的程度会明显加大，钢化玻璃成品的机械强度下降也更明显。技术实现要素：本发明的目的是为了克服现有技术中存在的玻璃钢化过程中杂质的熔出，会影响离子交换效果的问题，提供了一种钢化玻璃及其制备方法。为了实现上述目的，本发明提供了一种钢化玻璃的制备方法，该制备方法包含以下步骤：s1、将玻璃钢化熔盐加热至第一温度，形成熔盐熔体；s2、将玻璃加热至第二温度，得到预热后的玻璃；s3、将预热后的玻璃浸入到所述熔盐熔体中，并向所述熔盐熔体中通入包含活性气体和水蒸气的反应气体进行离子交换处理，所述活性气体为co2和/或so2；s4、将经离子交换处理后的玻璃取出，在第三温度下进行退火处理；所述第二温度和第三温度分别比所述第一温度低0-100℃。同时，在本发明中还提供了一种钢化玻璃，该钢化玻璃由根据本发明所述的方法制备而成。本发明上述技术方案一种钢化玻璃及其制备方法，能够在制备钢化玻璃的离子交换过程中优化离子交换效率，并优化所制备的钢化玻璃的机械性能；经分析其可能性原因如下：在制备钢化玻璃的离子交换过程中，向熔盐熔体中通入的反应气体中所含有的co2和/或so2(活性气体)与水蒸气能与出现在熔盐熔体中的ca2+、sr2+、mg2+等阳离子发生配合反应，形成碱式碳酸盐、碳酸盐或硫酸盐等沉淀，进而减少了熔盐熔体中ca2+、sr2+、mg2+等阳离子的含量，这就能够避免这些二价阳离子与na+离子置换，进而利于钾钠离子之间的离子置换，优化离子交换效率，并优化所制备的钢化玻璃的机械性能。具体实施方式在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。为了克服现有技术中存在的玻璃钢化过程中杂质的熔出，会影响离子交换效果的问题，根据本发明的一个方面，提供了一种钢化玻璃的制备方法，该制备方法包含以下步骤：s1、将玻璃钢化熔盐加热至第一温度，形成熔盐熔体；s2、将玻璃加热至第二温度，得到预热后的玻璃；s3、将预热后的玻璃浸入到所述熔盐熔体中，并向所述熔盐熔体中通入包含活性气体和水蒸汽的反应气体进行离子交换处理(优选在第一温度下，恒温交换1-12h)，所述活性气体为co2和/或so2；s4、将经离子交换处理后的玻璃取出，在第三温度下进行退火处理；所述第二温度和第三温度分别比所述第一温度低0-100℃。本发明所提供的这种钢化玻璃的制备方法，能够在制备钢化玻璃的离子交换过程中优化离子交换效率，并优化所制备的钢化玻璃的机械性能；经分析其可能性原因如下：在制备钢化玻璃的离子交换过程中，向熔盐熔体中通入的反应气体中所含有的co2和/或so2(活性气体)与水蒸气能与出现在熔盐熔体中的ca2+、sr2+、mg2+等阳离子发生配合反应，形成碱式碳酸盐、碳酸盐或硫酸盐等沉淀物，进而减少了熔盐熔体中ca2+、sr2+、mg2+等阳离子的含量，这就能够避免这些二价阳离子与na+离子置换，进而利于钾钠离子之间的离子置换，优化离子交换效率，并优化所制备的钢化玻璃的机械性能。根据发明的制备方法，优选情况下，所述反应气体包含：活性气体、水蒸汽、以及非活性气体；且所述反应气体以其总体积为基准包含：0.5-10体积％的活性气体、0.5-10体积％的水蒸汽、以及80-99体积％的非活性气体；优选地，所述反应气体以其总体积为基准包含：0.5-5体积％的活性气体、0.5-5体积％的水蒸汽、以及90-99体积％的非活性气体。在本发明中通过在反应气体中加入非活性气体，利用非活性气体在熔盐熔体中形成气泡，能够促进熔盐熔体运动，加速co2和/或so2、水蒸汽与熔盐熔体中ca2+、sr2+、mg2+等阳离子之间的配合反应以形成相应沉淀物，同时还能够通过气泡搅拌促进离子交换的进行，优化离子交换效率，并优化所制备的钢化玻璃的机械性能。优选情况下，所述活性气体同时包含co2和so2，且co2和so2的体积比为0.5-2：1。优选所述非活性气体选自氮气和/或惰性气体(包括氦气、氖气、氩气、氪气、氙气等)根据发明的制备方法，优选情况下，所述熔盐熔体还包含孔径大于的大孔硅胶，这种大孔硅胶是在500-950℃下烘干处理获取，能够耐500℃以上的高温环境，能够适应于熔盐熔体的加热温度。优选以所述熔盐熔体的总重量100％为基准，所述大孔硅胶的含量为0.1-3重量％。在本发明中通过在熔盐熔体中加入大孔硅胶，利用大孔硅胶表面多孔、且吸附能力强的特点，能够吸附在离子交换过程中所生产的钙、锶、镁等阳离子所形成的沉淀物，避免这些沉淀物分散在熔盐熔体中对后续离子交换过程造成影响，进而提高离子交换效率，以及熔盐熔体的使用周期。优选可以使用的大孔硅胶包括但不限于商购自济南博纳生物技术有限公司的sks-10系列硅胶，例如sks-10-1500。根据发明的制备方法，优选情况下，所述s1中将玻璃钢化熔盐加热至第一温度后，向其中加入所述大孔硅胶，搅拌混合后静置6-24h形成所述熔盐熔体。通过静置处理所述熔盐熔体，有利于促使大孔硅胶更好的分散在熔盐熔体中，以更好的吸附在离子交换过程中所生产的钙、锶、镁的沉淀物。根据发明的制备方法，优选情况下，所述玻璃钢化熔盐为硝酸钾，或者硝酸钾与添加剂的混合物；所述玻璃钢化熔盐为硝酸钾与添加剂的混合物时，所述添加剂的含量占所述熔盐总重量的0.1-5重量％；优选所述添加剂选自氯化钾、锡酸钾、乙酰化二酸双淀粉钠和海泡石中的一种或几种。根据发明的制备方法，优选情况下，所述第一温度高于玻璃钢化熔盐的熔融温度，且低于450℃；其中当玻璃钢化熔盐中包含添加剂时，所述玻璃钢化熔盐的熔融温度是指玻璃钢化熔盐中熔点最高的成分的熔融温度，所述第一温度为将玻璃钢化熔盐中不包含大孔硅胶在内的全部物质熔融的温度。优选情况下，在将玻璃钢化熔盐加热的步骤中按照熔盐中不包含大孔硅胶在内的各组分的熔点由低至高依次投料混合，例如先将玻璃钢化熔点最低的成分加热至熔融状态，再加入下一个成分，并加热至该成分熔融的温度，依次类推直至熔盐中全部成分熔融，加热至所述第一温度，然后加入大孔硅胶搅拌静置。优选情况下，所述第一温度为380℃-430℃。根据发明的制备方法，第二温度为玻璃的预加热温度，第三温度为经离子交换处理后的玻璃的退火温度，为了避免玻璃在连续两个步骤中温差过大，造成损害；将所述第二温度和第三温度设置为分别比所述第一温度低0-100℃。优选情况下，所述第二温度和第三温度分别为300-400℃。根据发明的制备方法，优选情况下，所述s3中反应气体从浸渍在所述熔盐熔体中的玻璃的下方通入至所述熔盐熔体中；优选所述反应气体由所述熔盐熔体的底部通入。在本发明中采用这种方式，利用反应气体运动过程中，促进熔盐熔体运动，并增加反应气体的运动轨迹，这样更有利于促使co2和/或so2、水蒸汽与熔盐熔体中ca2+、sr2+、mg2+等阳离子之间的配合反应以形成相应沉淀物，促进离子交换的进行，优化离子交换效率，优化所制备的钢化玻璃的机械性能。优选情况下，可以在熔盐熔体的底部通入至少一根通气管，并通过在该通气管上均布设置多个通气孔，以实现该反应气体的输送。优选情况下，所述反应气体相对于熔盐熔体的气流量为1～10l/dm2/h。即所述反应气体相对于熔盐熔体的气流量为每平方分米、每小时的气流量为1～10l。同时，在本发明中还提供了一种钢化玻璃，这种钢化玻璃由根据本发明所述的方法制备而成。本发明所提供的这种钢化玻璃中所包含的钙、锶、镁等杂质的含量相对较低，进而改善了钢化玻璃的内部组成，提高了钢化玻璃的机械性能。以下将通过实施例对本发明一种钢化玻璃及其制备方法进行详细描述。实施例1用于说明本发明一种钢化玻璃的制备方法，该制备方法包含以下步骤：s1、将970kg的硝酸钾熔盐(纯度为99.9％)加热至350℃，待硝酸钾熔盐熔融后加入30kg的大孔硅胶(商购自济南博纳生物技术有限公司的sks-10-1500，孔径大于纯度为99.9％)，搅拌混合15min后恒温静置12h，形成熔盐熔体待用；s2、将玻璃(四川绵阳旭虹“王者熊猫”盖板玻璃长宽厚尺寸为60×35×0.7mm)加热至320℃，形成预热后的玻璃待用；s3、将所述熔盐熔体加入至钢化炉中，接着将所述预热后的玻璃以竖直放置的方式浸入到该熔盐熔体中，在钢化炉的底部设置进气管线，并在进气管线上均布通气孔，并通过该通气孔向熔盐熔体中充入反应性气体进行离子交换处理，所述反应性气体以其总体积100％为基准，包含2.5体积％的co2、2.5体积％的so2、5体积％的水蒸气和90体积％的n2，所述反应气体的气流量为5l/dm2/h；所述离子交换处理的温度为350℃，时间为8h；s4、将所述经离子交换处理的玻璃从钢化炉中取出，快速加入至温度为320℃的退火炉中，关闭该退火炉，随炉降温，取出后用纯水冲洗退火后的玻璃，干燥得到所需钢化玻璃，该钢化玻璃记为a1。实施例2用于说明本发明一种钢化玻璃的制备方法，该制备方法：参照实施例1，区别在于：在步骤s2中所述反应性气体以其总体积100％为基准，包含5体积％的co2、5体积％的so2、5体积％的水蒸气和85体积％的n2；所制备的钢化玻璃记为a2。实施例3用于说明本发明一种钢化玻璃的制备方法，该制备方法：参照实施例1，区别在于：在步骤s1形成熔盐熔体的过程中未进行恒温静置处理；所制备的钢化玻璃记为a3。实施例4用于说明本发明一种钢化玻璃的制备方法，该制备方法：参照实施例1，区别在于：在步骤s1形成熔盐熔体的过程中未加入大孔硅胶，也未进行恒温静置处理；所制备的钢化玻璃记为a4。实施例5用于说明本发明一种钢化玻璃的制备方法，该制备方法：参照实施例1，区别在于：在步骤s1形成熔盐熔体的过程中硝酸钾熔盐的加入量为950kg，大孔硅胶的加入量为50kg；所制备的钢化玻璃记为a5。实施例6用于说明本发明一种钢化玻璃的制备方法，该制备方法：参照实施例1，区别在于：在步骤s3进行离子交换处理的步骤中，所充入的反应气体以其总体积100％为基准，包含5体积％的co2、5体积％的水蒸气和90体积％的n2；所制备的钢化玻璃记为a6。对比例1用于参比说明本发明一种钢化玻璃的制备方法，该制备方法包括以下步骤：s1、将970kg的硝酸钾熔盐(纯度为99.9％)加热至350℃，使硝酸钾熔盐熔融形成熔盐熔体待用；s2、将玻璃(四川绵阳旭虹“王者熊猫”盖板玻璃长宽厚尺寸为长宽厚尺寸为60×35×0.7mm)加热至320℃，形成预热后的玻璃待用；s3、将所述熔盐熔体加入至钢化炉中，接着将所述预热后的玻璃浸入到该熔盐熔体中进行离子交换处理，所述离子交换处理的温度为350℃，时间为12h；s4、将所述经离子交换处理的玻璃从钢化炉中取出，快速加入至温度为320℃的退火炉中，关闭该退火炉，随炉降温，取出后用纯水冲洗退火后的玻璃，干燥得到所需钢化玻璃，该钢化玻璃记为da1。测试：将实施例1至6和对比例1所制备的钢化玻璃进行如下测试：(1)钢化性能测试：采用玻璃表面应力仪fsm-6000le测定玻璃表面压缩应力(单位为mpa)和钢化深度(单位为μm)；测试结果参见如下表1；(2)硬度测试：参照astme-384(材料纤维硬度测试方法)，使用维氏硬度计测定玻璃维氏硬度(hv)，单位为kgf/mm2；测试结果参见如下表1；(3)单片玻璃弯曲强度：参照ct2130-2012(移动电子产品视屏盖板玻璃四点弯曲测试标准)，使用四点弯曲试验机玻璃测定弯曲强度，单位为mpa；测试结果参见如下表1；(4)抗冲击强度，参照gb15763.2-2005(钢化玻璃标准)，使用落球冲击试验机测定玻璃的抗冲击性能。具体为使用直径为23.8mm(质量为55.10g)、表面光滑的钢球从一定的高度自由落下，测试钢化玻璃破碎时钢球自由落体的最低高度所对应的冲击强度，单位为mpa；测试结果参见如下表1；(5)透光率：使用紫外-可见分光光度计测试仪测量玻璃的透光率，单位为％，测试结果参见如下表1。表1.a1a2a3a4a5a6da1压缩应力(mpa)759.5847.7901.3936.7864.1841.5987.4钢化深度(μm)53.249.539.436.644.347.832.7硬度(hv)736731653639677698614四点弯曲强度(mpa)696.3663.7636.7619.8650.4664.1598.0抗冲击强度(mpa)1850165014001340155016001250透光率(％)91.591.190.590.790.590.890.1由表1中数据可知，与对比例1所制备的钢化玻璃da1相比，根据本发明方法所制备的钢化玻璃a1-a6能够在较短的离子交换时间内，获得更好的机械性能和透光率。以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。当前第1页12