专利名称：一种环保型无铅低温pdp障壁用玻璃粉及其制备方法
一种环保型无铅低温PDP障壁用玻璃粉及其制备方法
技术领域：
本发明涉及玻璃材料领域，具体地说，是一种环保型无铅低温PDP障壁用玻璃粉及其制备方法。
背景技术：
自20世纪60年代等离子体显示屏(PDP)问世以来，由于其广泛的应用前景，引起世界各国政府和企业集团的高度重视，成为21世纪新的经济增长点，牵引和带动了一大批研究单位和企业集团从事设备、技术、工艺和材料的研究开发。目前，主要跨国公司如康宁、 旭硝子、电气硝子、Daejoo等皆将PDP用无铅玻璃粉视为今后PDP显示屏用玻璃粉的主导方向。由于PDP用无铅玻璃粉在PDP显示屏上的重要作用，所以在电气硝子、Daejoo等电子材料公司依然投入大量资金开发PDP用无铅玻璃粉的新一代产品，并且有向其他显示屏应用扩展的明显趋势。世界显示屏发展动向表明，PDP用无铅玻璃粉的发展对PDP显示屏的使用寿命和图像质量的提升具有举足轻重的作用。由电子产品导致的环保问题日益受到公众、相关人员和制造商的关注。世界各国加强了在电子制造方面的环保立法工作。美国早在1993年6月就发布了铅税法案。1998年 11月，EPA(美国环境保护局)推出了防治PBT污染物的战略。EPA的有毒物质清单(TRI) 在1998年提出了新规则，增加了一些PBT到TRI中，并且降低了 TRI中已有PBT的报告标准。在日本，已制定并发布了电子材料和特殊产品回收的法律，如1998年通过的“家用电子产品回收法”，规定必须回收家用电子产品中所含的铅。日本许多公司正致力于替代有害环境的材料和工艺的研究。欧洲议会和欧盟理事会与日本同时提出了关于废弃电气电子设备 (WEEE)的指令和关于在电气设备中限制使用危险物质(RoHS)的指令，并最终于2003年2 月公布了清除铅的使用的指令，自2006年7月1日起生效。欧洲许多国家，如荷兰、瑞士、 瑞典、丹麦、挪威等，也已制定了有关回收和再生电子垃圾的规定。我国已制定了《电子信息产品污染防治管理办法》，禁止或限制六种有害物质(铅、汞、镉、六价铬、聚合溴化联苯或者聚合溴化联苯)在中国生产或进口。由于我国电子产业在全球信息电子供应炼中主要负责 OEM、ODM等制造者角色，面对无铅化要求时，我国业者承受压力将远大于国外产业。日本特开平9-218508提出一类可用于制造等离子显示屏障壁的感光玻璃材料， 其特点是制成的障壁具有高的高宽比，图案加工精度高。其中玻璃为含铋或铅的低熔点玻璃，组成质量百分比为 SiO2(3 — 60% ) ,B2O3(5 40% )、Zn(K2 40% ) ,MgO(0 25% )、 Bi2O3或PbO (5 50% ) ,Al2O3 (0 10% )，玻璃Tg为350 470°C，玻璃粒子直径为0. 1 10 μ m,球形粒子占80 %以上，本专利在使用时往往烧结温度偏高，不能满足现在使用过程中尽可能的低温烧结的发展要求。日本住友金属陶瓷(株)特开平6-144871提出了一类适用于感光埋入法应用的感光浆料，组成中玻璃粉末组成质量百分比为1^0(65% )、氏0301% )、% )、 Al2O3(3% )，在1200°C下熔化，粉碎成玻璃材料。为了调节膨胀系数加入氧化铝粉，其特点是曝光时，玻璃和厚膜层内紫外线散射弱，因而可制成线宽为50 μ m以下，高度达150 μ m的精细图案障壁，在520°C下烧成。这种玻璃材料的主要缺点是含铅，不能满足现在无铅化发展的要求。
发明内容本发明的目的在于克服现有障壁用低熔点玻璃粉的不足，提供一种环保型无铅低温PDP障壁用玻璃粉及其制备方法，具有软化温度低、无铅、封接气密性好及颜色多样化的特点。本发明的目的是通过以下技术方案来实现的一种环保型无铅低温PDP障壁用玻璃粉，原料按重量百分比组成为=Bi2O3为30 50 %，B2O3 为 5 30 %，MgO 为 5 30 %，V2O5 为 5 30 %，P2O5 为 1 10 %，K2O 为 1 10%, CaO 为 1 5%, SiO2 为 1 5%, Al2O3 为 1 5% ；所述的Bi2O3优选为35 45%，最佳为44% ；所述的化03优选为15 25%，最佳为18% ；所述的MgO优选为10 20%，最佳为13% ；所述的V2O5优选为8 20%，最佳为12% ；所述的P2O5优选为3 8%，最佳为4% ；所述的K2O优选为3 8%，最佳为4% ；所述的CaO优选为2 4%，最佳为3% ；所述的SiO2优选为1 3%，最佳为；所述的Al2O3优选为1 3%，最佳为；所述的Bi203、V205、P205的总的重量百分比为45 75% ；所述的CaO、SiO2和Al2O3的总的重量百分比为3 12%。本发明的另一目的在于提供一种用于生产上述一种环保型无铅低温PDP障壁用玻璃粉的制备方法。一种环保型无铅低温PDP障壁用玻璃粉的制备方法，步骤为，(1)按照各组分的重量百分比称取各原料；(2)将所称取的原料充分混合；(3)将混合后的混合料放入坩埚中，然后放入炉温为1200°C的电炉中，保温 40min ；(4)将熔化后的玻璃液倒入压片机压成薄片；(5)将压片后的片状玻璃放入球磨机球磨；(6)将球磨后的玻璃粉过筛、检测、包装。本发明的低熔点玻璃粉适用于等离子体显示屏障壁用低熔点玻璃粉，但本发明的低熔点玻璃粉的用途并不局限于此，通过添加不同的成分以及调整各组分之间的配比关系得到具有能得到膨胀系数为65 95 X 10—7°C，烧成温度为530 670°C的等离子体显示屏障壁用低熔点玻璃粉。本发明一种环保型无铅低温PDP障壁用玻璃粉及其制备方法的积极效果是(1)本发明不含铅，满足TOEE、RoHS指令的环保要求，可在保持较低的玻璃软化温度下实现对等离子体显示屏障壁材料的丝网印刷后的烧结；
(2)适用范围广，具有较宽的性能调整范围，同时还可以和在此温度和膨胀系数相符的玻璃、陶瓷、金属封接，封接性能良好；(3)加入色素的不同，可实现烧结后的颜色多样化，满足不同客户的个性化需求；具体实施方式为了获得不含铅的障壁用低熔点玻璃粉，必须使用具有较低软化点以及起到降低软化温度的组分来代替铅氧化物。本发明提供了主要含有铋、钒和磷的氧化物，烧结温度 530 570°C，热膨胀系数为75 85X10_7°C (300°C )，且耐水性和封接强度良好的环保型无铅玻璃粉。所述的原料均为化学纯级原料，当Bi2O3的含量小于30wt%时，所制备的玻璃料烧结温度较高，不能用于等离子体显示屏障壁，当Bi2O3的重量百分比大于50wt%时，具有适宜于使用条件下的烧结温度，但是Bi2O3含量的增多，增加了原料的成本，同时，随Bi2O3含量的增多，玻璃料的膨胀系数大于85X10_7°C，不能满足等离子体显示屏障壁用玻璃料的使用要求，导致两者膨胀系数的不匹配，因此Bi2O3的含量最好为35 45wt %。B2O3是玻璃的形成氧化物，能降低玻璃的膨胀系数，提高玻璃的热稳定性、化学稳定性，增加玻璃的折射率，改善玻璃的光泽，提高玻璃的机械性能。化03的含量如果小于 5wt%，不能起到助熔剂的作用，以加速玻璃的澄清和降低玻璃的结晶能力，如果化03的含量大于30wt %，由于化03常随水蒸气挥发，在玻璃液的表面易生成富含SW2的析晶料皮，因此化03的含量最好为15 25wt%。MgO的含量如果小于5wt%，则耐水性下降。如果超过30wt%，则不能够获得稳定的玻璃态，同时玻璃的转变温度升高，因此MgO的含量最好为10 20wt%。V2O5具有降低玻璃软化点、使玻璃在熔化时具有适当的流动性以及增大玻璃热膨胀系数的作用，V2O5的含量如果小于5wt%，则降低温度的作用不够或者不明显，如果V2O5含量大于30wt%，则热膨胀系数大大的增加，使得与玻璃板的封接匹配性下降，同时在封接的过程中容易产生大量的小气泡，从而对封接后的气密性不利，此外，还大大的增加了成本。因此V2O5的含量最好为 8 20wt%。P2O5也具有降低玻璃软化点的作用，P2O5的含量如果小于lwt%，则降低温度的作用不够或者不明显，如果P2O5含量大于I0wt%，则玻璃的化学稳定性会急剧的降低，影响到等离子体显示屏障壁的使用寿命，因此P2O5的含量最好为3 8wt%。K2O是必不可少的组分，含量如果小于Iwt %，则不能够起到降低玻璃软化温度的目的，如果K2O的含量大于 10wt%，则热膨胀系数变化，耐水性也下降，因此K2O的含量最好为3 8wt%。CaO, SiO2和Al2O3能促进玻璃化，还能够提高耐水性，氮含量过高，会导致玻璃软化温度的升高，所以含量分别为2 #t%、l 3衬％和1 3wt%。以下提供本发明一种环保型无铅低温PDP障壁用玻璃粉及其制备方法的具体实施方式
。实施例1一、原料组成按重量百分比为Bi2O3 为 44%, 为 18%，MgO 为 13%，V2O5 为 12%，P2O5 为 4%，K2O 为 4%，CaO 为 3%，SiO2 为 1%, Al2O3 ^ 1%ο
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二、制备方法(1)按照各组分的重量百分比称取各原料；(2)将所称取的原料充分混合；(3)将混合后的混合料放入坩埚中，然后放入炉温为1200°C的电炉中，保温 40min ；(4)将熔化后的玻璃液倒入压片机压成薄片；(5)将压片后的片状玻璃放入球磨机球磨；(6)将球磨后的玻璃粉过筛、检测、包装。三、测试结果膨胀系数82X10_7°C(300°C )烧结温度5;35°C烧结时间50min粒径范围0. 1 10 μ m体积电阻率> IO12 Ω · cm 耐水性良实施例2一、原料组成按重量百分比为Bi2O3 为 34%, B2O3 为 18%, MgO 为 8%，V2O5 为 21%，P2O5 % 4%, K2O 为 6%，CaO 为 4%, SiO2 为 2%, Al2O3 为 3%0二、制备方法同实施例一。三、测试结果膨胀系数85X10_7°C (300°C )烧结时间50min体积电阻率>IO12 Ω · cm实施例3一、原料组成按重量百分比为Bi2O3 为 39%, B2O3 为 18%, MgO 为 10%, V2O5 为 18%, P2O5 为 5%, K2O 为 4%, CaO 为 3%，SiO2* 2%,Al2O3 为 1%ο二、制备方法同实施例一。三、测试结果膨胀系数78X10_7°C (300°C )烧结时间50min体积电阻率>IO12 Ω · cm实施例4一、原料组成按重量百分比为Bi2O3 为 42%, 为 18%，MgO 为 13%，V2O5 为 13%，P2O5 为 4%，K2O 为 6%，CaO 为 2%，SiO2 为 1%, Al2O3 ^ 1%ο二、制备方法同实施例一。三、测试结果膨胀系数77X10_7°C(300°C )烧结温度565°C烧结时间50min粒径范围0. 1 10 μ m体积电阻率> IO12 Ω · cm 耐水性良
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烧结温度540°C 粒径范围0. 1 10 μ m 耐水性良
烧结温度550°C 粒径范围0. 1 10 μ m 耐水性良
最后所应说明的是以上实施例仅用于说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种环保型无铅低温PDP障壁用玻璃粉，其特征在于，原料按重量百分比组成为，原料按重量百分比组成为=Bi2O3为30 50%，B2O3为5 30%，MgO为5 30%，V2O5为5 30%,P2O5 为 1 10%，K2O 为 1 10%，CaO 为 1 5%，Si& 为 1 5%,Al2O3 为 1 5%。
2.根据权利要求1所述的一种环保型无铅低温PDP障壁用玻璃粉，其特征在于，所述的 Bi2O3为35 45% ；所述的化03为15 25% ；所述的MgO为10 20%。
3.根据权利要求2所述的一种环保型无铅低温PDP障壁用玻璃粉，其特征在于，所述的 Bi2O3为44% ；所述的化03为18% ；所述的MgO为13%。
4.根据权利要求1所述的一种环保型无铅低温PDP障壁用玻璃粉，其特征在于，所述的 V2O5为8 20% ；所述的P2O5为3 8% ；所述的K2O为3 8%。
5.根据权利要求4所述的一种环保型无铅低温PDP障壁用玻璃粉，其特征在于，所述的 V2O5 % 12% ；所述的P2O5为4% ；所述的K2O为4%。
6.根据权利要求1所述的一种环保型无铅低温PDP障壁用玻璃粉，其特征在于，所述的 CaO为2 4% ；所述的SiO2* 1 3% ；所述的Al2O3为1 3%。
7.根据权利要求6所述的一种环保型无铅低温PDP障壁用玻璃粉，其特征在于，所述的 CaO为3% ；所述的SiO2* ；所述的Al2O3为1%。
8.根据权利要求1所述的一种环保型无铅低温PDP障壁用玻璃粉，其特征在于，所述的 Bi203、V205、P205的总的重量百分比为45 75%。
9.根据权利要求8所述的一种环保型无铅低温PDP障壁用玻璃粉，其特征在于，所述的 CaO, SiO2和Al2O3的总的重量百分比为3 12%。
10.根据权利要求1所述的一种环保型无铅低温PDP障壁用玻璃粉的制备方法，其特征在于，包括如下步骤(1)按照各组分的重量百分比称取各原料；(2)将所称取的原料充分混合；(3)将混合后的混合料放入坩埚中，然后放入炉温为1200°C的电炉中，保温40min；(4)将熔化后的玻璃液倒入压片机压成薄片；(5)将压片后的片状玻璃放入球磨机球磨；(6)将球磨后的玻璃粉过筛、检测、包装。
全文摘要
本发明公开了一种环保型无铅低温PDP障壁用玻璃粉，原料按重量百分比组成为Bi2O3为30～50％，B2O3为5～30％，MgO为5～30％，V2O5为5～30％，P2O5为1～10％，K2O为1～10％，CaO为1～5％，SiO2为1～5％，Al2O3为1～5％；所述的Bi2O3、V2O5、P2O5的总的重量百分比为45～75％；所述的CaO、SiO2和Al2O3的总的重量百分比为3～12％；制备过程包括称量、混料、熔制、压片、球磨、过筛；本发明的优点具有软化温度低、无铅、封接气密性好及颜色多样化的特点。
文档编号C03C12/00GK102190444SQ201010125340
公开日2011年9月21日 申请日期2010年3月16日 优先权日2010年3月16日
发明者刘立起, 李胜春, 武荣丽 申请人:李胜春