一种玻璃用组合物、低脆性化学强化玻璃及其制备方法和应用_3

文档序号:9857005阅读:来源:国知局
3抑』30和2110之间的配合作用,更尤其是前述特定含量的各 组分之间的相互配合。
[0032] 第二方面,本发明提供了一种制备低脆性化学强化玻璃的方法,该方法包括将本 发明所述的玻璃用组合物依次进行熔融处理、成型处理、退火处理和机械加工处理。
[0033] 本发明的方法中,对于玻璃用组合物的具体限定请参见前述相应内容描述,在此 不再赘述。
[0034]本发明的方法中,优选情况下,熔融处理的条件包括:温度为低于1450°C,时间大 于lh。本领域技术人员可以根据实际情况确定具体的熔融温度和熔融时间,此为本领域技 术人员所熟知,在此不再赘述。
[0035] 本发明的方法中,优选情况下,退火处理的条件包括:温度为600-700°C,时间大于 O.lh。本领域技术人员可以根据实际情况确定具体的退火温度和退火时间,此为本领域技 术人员所熟知,在此不再赘述。
[0036] 本发明的方法中,对于机械加工处理没有特别的限定,可以为本领域常见的各种 机械加工方式,例如可以为将退火处理得到的产物进行切割、研磨、抛光等。
[0037] 为了进一步提高玻璃的综合性能并降低其脆性,优选情况下,该方法还包括对机 械加工处理得到的产物进行化学强化处理。进一步优选地,化学强化处理的方法包括:将机 械加工处理得到的产物置于350-480 °C的熔融KN〇3中处理至少O.lh。本领域技术人员可以 根据实际情况确定具体的化学强化处理的温度和退间,此为本领域技术人员所熟知,在此 不再赘述。
[0038] 本发明的方法中,可以通过浮法、溢流法、下拉法等各种常规玻璃制造方法生产厚 度大于0.1mm的平板玻璃或厚度〈0.1mm的柔性玻璃(对应于一次成型法),也可以通过二次 熔融拉薄的方法生产厚度小于0.1mm的柔性玻璃。因此,若通过一次成型即可得到厚度〈 0.1mm的柔性玻璃时,可直接进行化学强化处理。若通过一次成型得到的玻璃厚度不小于 0.1mm,则该方法还可以包括在化学强化处理之前,对机械加工处理得到的产物进行二次熔 融拉薄处理,将玻璃厚度拉薄至小于0.1mm,然后进行化学强化处理。优选情况下,控制所述 机械加工处理或者二次熔融拉薄处理的条件以制备厚度小于0.1mm的玻璃,即,机械加工处 理或者二次熔融拉薄处理(即化学强化处理前)得到的玻璃的厚度小于0.1mm。对于二次熔 融拉薄处理的具体方法没有特别的限定,可以为本领域常用的各种方法,例如,二次熔融拉 薄处理的条件可以包括:通过浮法、溢流法、下拉法等玻璃制造方法生产厚度小于1mm的平 板玻璃,将平板玻璃输送到二次拉伸成型装置供料口,以恰当的速率Vomm/min向内送入拉 伸成型炉内,控制拉伸成型区域粘度约为1 〇5 · 5_ 1 〇7泊范围内、通过拉伸机及滚筒以恰当的 速率Vimm/min进行卷对卷缠绕,从而得到厚度小于0· 1mm的超薄柔性玻璃板材,所述拉引速 率Vi大于Vo。
[0039] 第三方面,本发明提供了上述方法制备得到的低脆性化学强化玻璃。
[0040] 优选情况下,本发明的低脆性化学强化玻璃,弹性模量高于75GPa,密度低于2.5g/ 〇113,50-350°(:范围内的热膨胀系数介于45\10- 7/°(:-70\10-7/°(:,应变点温度高于550°(:, 软化点高于790°C,退火点高于580°C,粘度为200泊时对应的温度低于1450°C。
[0041]其中,化学强化处理前(即机械加工处理或者二次熔融拉薄处理)得到的玻璃的脆 性值Bl小于6.0μπι1/2,断裂韧性Kic大于0.9MPa · m1/2。
[0042] 其中,化学强化处理得到的玻璃的脆性值Bl小于2.5ym1/2,断裂韧性KIC大于 2.5MPa · m1/2,玻璃表面形成的压缩应力在850MPa以上,压缩应力层深度在50μπι以上。
[0043] 如前所述,不同的工艺可以制备不同厚度的玻璃,通过浮法、溢流法、下拉法等各 种常规玻璃制造方法可以生产厚度大于〇 · 1mm的平板玻璃或厚度〈0 · 1mm的柔性玻璃,通过 二次熔融拉薄的方法也可以生产厚度小于0.1mm的柔性玻璃。优选地,机械加工处理或者二 次熔融拉薄处理得到的玻璃的厚度小于0.1mm,且曲率半径小于5cm。
[0044] 第四方面,本发明提供了本发明所述的玻璃用组合物或低脆性化学强化玻璃在制 备显示器件和/或太阳能电池以及在其他需要高强度低脆性玻璃材料的领域中的应用,优 选为用于制备平板或柔性显示产品的屏幕表面保护用玻璃材料、柔性显示产品的衬底玻璃 基板材料、平面和/或柔性太阳能电池的衬底玻璃材料、平面和/或柔性太阳能电池的盖板 玻璃材料、PDP基板玻璃材料、智能汽车玻璃、智能交通显示屏、智能橱窗、智能卡票以及其 他需要高强度低脆性玻璃材料的应用领域。
[0045] 实施例
[0046] 以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中,如无特别说明,所用的 各材料均可通过商购获得,如无特别说明,所用的方法为本领域的常规方法。
[0047]以下实施例和对比例中,参照ASTM C-693测定玻璃密度,单位为g/cm3。
[0048] 参照ASTM E-228使用卧式膨胀仪测定50-350°C的玻璃热膨胀系数,单位为10一7/ Γ。
[0049] 参照ASTM C-623使用材料力学试验机测定玻璃杨氏模量,单位为GPa。
[0050] 参照ASTM E-384使用维氏硬度计测定玻璃维氏硬度,单位为GPa。
[00511 参照ASTM E-1820使用万能实验机和维氏硬度计测定玻璃断裂韧性Κκ,单位为 MPa · m1/2,并通过计算得到玻璃脆性值Bl,单位为μηι1/2。
[0052] 参照ASTM C-336和ASTM C-338使用三点测试仪测定玻璃软化点、退火点和应变 点,单位为°〇。
[0053] 参照ASTM C-965使用旋转高温粘度计测定玻璃高温粘温曲线,其中,200P粘度时 对应的温度T2.3,单位为°C。
[0054] 使用FSM-6000LE表面应力计测定玻璃表面压缩应力(单位为MPa)和压缩应力层深 度(单位为μπΟ。
[0055] 实施例1-9
[0056] 按照表1所示称量各组分,混匀,将混合料倒入铂金坩埚中,然后在1430°C电阻炉 中加热4小时,并使用铂金棒搅拌以排出气泡。将熔制好的玻璃液浇注入不锈钢铸铁磨具 内,成形为规定的块状玻璃制品,然后将玻璃制品在退火炉中,退火2小时,关闭电源随炉冷 却到25°C。将玻璃制品进行切割、研磨、抛光,将抛光得到的50*50*lmm的玻璃制品的表面用 去离子水清洗干净后放入420 °C的熔融KN〇3中处理3h,然后取出并冷却至25 °C,用去离子水 清洗干净并烘干,制得玻璃成品。分别对各玻璃成品的各种性能进行测定,结果见表1。
[0057] 表 1
[0058]
[0059]
[0060] 实施例10-17
[0061] 按照实施例1的方法,不同的是,混合料成分和得到的产品的性能测定结果见表2。
[0062] 表 2
[0063]
[0064]
[0065] 对比例1-3
[0066] 按照实施例1的方法,不同的是,混合料成分和得到的产品的性能测定结果见表3。
[0067] 表 3
[0068]
[0069]
[0070] 将表1-2和表3中的数据比较可知,本发明的方法利用含有特定含量的Si02、B203、
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