本发明涉及玻璃加工领域，特别是涉及一种强化玻璃制品及其制备方法。
背景技术：
：玻璃制品在加工过程中会经开料、cnc加工和散粒磨料研磨等工艺，如对玻璃制品进行抛光，在利用抛光粉对玻璃制品进行抛光研磨的过程中，不可避免地会破坏玻璃的表面产生裂纹，从而在玻璃制品表面产生微裂纹尖端应力集中，进而导致玻璃制品的强度迅速下降。传统的表面腐蚀法可以有效的去除玻璃制备的表面形成的裂纹，减少微裂纹尖端应力集中的现象，从而提升玻璃制品的强度。目前，传统的腐蚀方法都要使用氢氟酸或氢氟酸和其他酸混用去除裂纹，提升强度。然而氢氟酸是一种有毒的强腐蚀性酸；在传统的采用氢氟酸腐蚀玻璃的操作过程中，需要将浓度高的氢氟酸产品进一步配置成合适浓度的氢氟酸溶液，而氢氟酸的挥发性很高，不利于操作人员的人身安全。因此，如何提供一种能安全有效的提高玻璃制品的强度的方法具有重大意义。技术实现要素：基于此，本发明提供了一种强度高的强化玻璃制品及其制备方法，该制备方法能安全有效地提高玻璃制品的强度。本发明的技术方案如下。本发明一方面提供了一种强化玻璃制品的制备方法，包括如下步骤：提供玻璃制品；将所述玻璃制品置于化学钢化剂中，进行钢化处理，制得钢化玻璃制品；将所述钢化玻璃制品置于碱处理剂中进行碱处理，制得强化玻璃中间体；将所述强化玻璃中间体置于酸处理剂中进行酸处理，制得强化玻璃制品；其中，所述化学钢化剂含有钾盐；所述酸处理剂的组分包括氟盐和酸性试剂，所述酸性试剂不为氢氟酸。在其中一些实施例中，上述酸处理剂包含以下质量百分数的组分：氟盐1％～20％；酸性试剂5％～10％；表面活性剂0.05％～5％；余量为水。在其中一些实施例中，上述氟盐选自氟化钠、氟化钾和氟化铵中的至少一种；上述酸性试剂为有机酸、硫酸、硝酸、盐酸和磷酸中的至少一种；上述表面活性剂为阳离子表面活性剂。在其中一些实施例中，上述酸处理和/或上述碱处理的条件为：于20℃～90℃下浸泡20min～240min。在其中一些实施例中，在上述碱处理的步骤之后，且在上述酸处理的步骤之前，还包括以下步骤：用酸清洗上述强化玻璃中间体，酸为有机酸和无机酸中的至少一种。在其中一些实施例中，上述化学钢化剂包含以下重量百分数的组分：在其中一些实施例中，上述钢化处理的温度为350℃～470℃，钢化处理的时间为100min～500min。在其中一些实施例中，上述碱处理剂包含如下质量百分数的组分：强碱10％～30％；碱式盐0～10％；表面活性剂0～1％；余量为水。在其中一些实施例中，上述强碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙和氢氧化钡中的至少一种；上述碱式盐选自碱式碳酸盐、碱式磷酸盐和碱式硅酸盐中的至少一种。本发明又一方面提供一种强化玻璃制品，采用上述任一种的强化玻璃的制备方法制得。有益效果本发明的强化玻璃制品的制备方法中，首先用含有钾盐的化学钢化剂对玻璃制品进行钢化处理制得钢化玻璃制品；在钢化处理过程中，化学钢化剂中的钾盐中的钾离子和玻璃制品中的钠离子之间进行离子交换，通过离子交换将玻璃制品表面离子半径较小的钠离子交换为离子半径较大的钾离子，在玻璃制品的表面产生压应力，从而提高玻璃的强度；然后将钢化玻璃制品置于碱处理剂中进行碱处理制得强化玻璃中间体，碱处理剂能溶解残留在钢化玻璃制品上的研磨颗粒，并同时能与玻璃表面的硅酸钠反应，从而腐蚀掉玻璃制品表面产生的破坏层；进一步将强化玻璃中间体置于酸处理剂中进行酸处理，酸处理剂的组分包括氟盐和不为氢氟酸的酸性试剂，酸式试剂的h+与氟盐中的f-进一步形成氢氟酸，氢氟酸对玻璃制品表面的裂纹进行腐蚀，有效的去除玻璃制备的表面形成的裂纹，从而减少产生微裂纹尖端应力集中的现象，进一步提升玻璃制品的强度。且，在本申请的技术方案中，首先用碱处理，碱可以与玻璃成分中的sio2发生化学反应，从而破坏玻璃中的si-o键，使玻璃处于活跃状态，再采用酸与氟盐进行酸处理，玻璃的活跃状态使酸腐蚀玻璃的作用更彻底，从而有效减少微裂纹尖端应力集中的现象，达到增强玻璃的目的。其中，本发明中不直接使用氢氟酸产品，而采用氟盐和不为氢氟酸的酸性试剂混合配制成酸处理剂，酸式试剂的h+与氟盐中的f-进一步形成氢氟酸，该酸处理剂能现配现用，避免操作人员直接接触高浓度氢氟酸产品，极大地降低了操作人员与氢氟酸接触的几率和接触时间，从而提高了工艺的安全性，从而保证了操作人员的人身健康。进一步地，本发明提供了一种项所述的强化玻璃的制备方法制得强化玻璃制品，该玻璃制品具有优异的耐压性和耐冲击性。具体实施方式为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述，并给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的
技术领域：
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。玻璃是一种典型的脆性大的材料，一方面，传统的玻璃制备技术中要经开料、cnc加工和扫光等工序，在加工过程中，玻璃制品的表面会产生大量的微裂纹；另一方面，玻璃制品在长期的使用过程中，遭受来历外界环境的外力的破环或腐蚀物质的腐蚀，也会在玻璃表面产生具有微裂纹的破坏层；而这些微裂纹的存在会使得玻璃的强度大大降低。因此，消除这些微裂纹是提升玻璃的强度有效方法。目前，一般采用氢氟酸，或氢氟酸和其他强酸的混合液腐蚀微裂纹以增强玻璃的抗冲击性；然而氢氟酸具有毒性且氧化性太强，其他强酸如浓硫酸一般具有强腐蚀性，直接使用氢氟酸或强酸会对技术人员的人身健康产生不利影响。一种技术方案通过对玻璃两侧进行机械加工的方法来提升玻璃的强度，如通过将玻璃两侧平磨的方法赖消除玻璃表面的微裂纹，以增强玻璃的强度；但机械加工过程中会进一步对玻璃造成损坏，易出现划伤等，工艺稳定性不好，导致玻璃制品的质量良莠不齐，良品率下降，反而会增加制备成本。基于此，本发明提供了一种能安全有效提高玻璃制品强化玻璃制品的强度的方法。本发明一实施方式提供了一种强化玻璃制品的制备方法，包括如下步骤s100～400。s100、提供玻璃制品。步骤s100中，上述玻璃制品可以是还未加工使用的玻璃制品，如普通的玻璃板材、光学元件玻璃基片等；也可以是使用后的玻璃制品，如经长时间使用后的玻璃器材、光学元件等。s200、将步骤s100所得玻璃制品置于化学钢化剂中，进行钢化处理，制得钢化玻璃制品；所述化学钢化剂含有钾盐。进一步地，钾盐选自硝酸盐、碳酸盐、氯盐或硫酸盐中的至少一种。其中一些实施例中，步骤s200中的化学钢化剂包含以下重量百分数的组分：在钢化处理过程中，玻璃制品中的钠离子与上述化学钢化剂中钾盐中的钾离子之间进行离子交换，通过离子交换将玻璃制品表面离子半径较小的钠离子交换为离子半径较大的钾离子，在玻璃制品的表面产生压应力，从而提高玻璃制品的强度。在其中一些实施例中，步骤s200中，钢化处理的温度为350℃～470℃，钢化处理的时间为100min～500min。s300、将步骤s200制得的钢化玻璃制品置于碱处理剂中进行碱处理，制得强化玻璃中间体。在其中一些实施例中，步骤s300中的碱处理剂包含如下质量百分数的组分：强碱10％～30％；碱式盐0～10％；表面活性剂0～1％；余量为水。上述碱处理剂能溶解残留在钢化玻璃制品上的研磨颗粒，并同时能与玻璃制品的表面含有的硅酸钠反应，从而腐蚀掉玻璃制品表面产生的破坏层。进一步地，上述强碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙和氢氧化钡中的至少一种；上述碱式盐选自碱式碳酸盐、碱式磷酸盐和碱式硅酸盐中的至少一种。进一步地，碱式盐选自碳酸钾、碳酸钠、磷酸二氢钠、磷酸二氢钾中的至少一种。在其中一些实施例中，上述表面活性剂选自阴离子表面活性剂或阳离子表面活性剂。此处对阴离子表面活性剂举例，但不限于如下范围：磺化的脂肪酸甘油酯，其中脂肪酸甘油酯指一、二或三酯及其混合物，如己酸、辛酸、癸酸、肉豆蔻酸、月桂酸、棕榈酸、硬脂酸或二十二烷基酸的磺化产物，或c9-c13的烷基苯磺酸盐，或烯属磺酸盐，或一元醇的硫酸单酯，或链烷(烯)基硫酸盐，例如选自椰子脂肪醇、硬脂醇、月桂醇、肉豆蔻醇、鲸蜡醇或十八烷醇的硫酸半酯及其相应的碱金属盐，特别是钠盐，或烷基磺基丁二酸的盐类，或皂类，如饱和脂肪酸皂，例如月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、氢化芥酸和二十二烷酸的盐类以及特别是由天然脂肪酸例如椰子酸、棕榈仁酸或硬脂酸得到的皂类混合物。其中，皂类的阴离子表面活性剂可以是钠盐、钾盐以及以有机碱的可溶性盐。在其中一些实施例中，阴离子表面活性剂选自肥皂、烷基苯磺酸盐、烷基磺酸酯盐、烷基磺酸盐、烷基硫酸盐、含氟脂肪酸盐、聚硅氧烷、脂肪醇硫酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯、α-烯基磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯、烷基醇酰胺、烷基磺酸基乙酰胺、烷基琥珀酸酯磺酸盐、醇胺烷基苯磺酸盐、环烷酸盐、烷基酚磺酸酯和聚氧乙烯单月桂酸酯中的至少一种。在其中一些实施例中，步骤s300中，碱处理的条件为：于20℃～90℃下浸泡20min～240min。在其中一些实施例中，在碱处理的步骤之后、且在酸处理的步骤之前，还包括以下步骤s310。s310、用酸清洗强化玻璃中间体；酸为有机酸和无机酸中的至少一种。采用酸将残留在玻璃制品上的碱处理剂中和，以除去残留的碱。在其中一些实施例中，步骤s310中，酸液的浓度为5wt％～50wt％，酸液中的酸选自硫酸、硝酸、盐酸、磷酸、乙酸、草酸和柠檬酸中的至少一种。在其中一些实施例中，步骤s310中的酸液的浓度为10wt％，酸液中的酸选自盐酸。s400、将骤s300制得的强化玻璃中间体置于酸处理剂中进行酸处理，制得强化玻璃制品；其中，酸处理剂的组分包括氟盐和酸性试剂，酸性试剂不为氢氟酸。在其中一些实施例中，步骤400中的酸处理剂包含以下质量百分数的组分：氟盐1％～20％；酸性试剂5％～10％；表面活性剂0.05％～5％；余量为水。上述酸处理剂的组分包括氟盐和不为氢氟酸的酸性试剂，酸式试剂的h+与氟盐中的f-进一步形成氢氟酸，氢氟酸对的破坏层上的裂纹进行腐蚀，有效的去除玻璃制备的表面形成的裂纹，从而减少产生微裂纹尖端应力集中的现象，能在不直接使用氢氟酸的情况下有效提升玻璃制品的强度。且，本发明的酸处理剂能现配现用，避免操作人员直接接触高浓度氢氟酸产品，极大地降低了操作人员与氢氟酸接触的几率和接触时间，从而提高了工艺的安全性，从而保证了操作人员的人身健康。且，上述具有特定质量百分数的各组分之间有明显的协同作用；其中，阳离子表面活性剂可以降低酸处理剂在玻璃表面的表面张力，从而增加了酸处理剂与玻璃表面的微裂纹的接触面积，进一步提高了氢氟酸对的破坏层上的裂纹的腐蚀效率。进一步地，步骤400中的酸处理剂包含以下质量百分数的组分：在其中一些实施例中，上述氟盐选自氟化钠、氟化钾和氟化铵中的至少一种；上述酸性试剂为有机酸和除氢氟酸外的无机酸中的至少一种；上述表面活性剂为阳离子表面活性剂。其中，阳离子表面活性剂在在酸性介质中较稳定，阳离子表面活性剂的亲水基离子中含有氮原子，根据氮原子在分子中的位置不同分为胺盐、季铵盐和杂环型三类。此处对阳离子表面活性剂举例，但不限于如下范围：硬脂酰氨基丙基二甲基胺、硬脂酰氨基丙基二乙基胺、硬脂酰氨基乙基二乙基胺、硬脂酰氨基乙基二甲基胺、棕榈酰氨基丙基二甲基胺、棕榈酰氨基丙基二乙基胺、棕榈酰氨基乙基二乙基胺、棕榈酰氨基乙基二甲基胺、二十二烷酰氨基丙基二甲基胺、二十二烷酰氨基丙基二乙基胺、二十二烷酰氨基乙基二乙基胺、二十二烷酰氨基乙基二甲基胺、二十烷酰氨基丙基二甲基胺、二十烷酰氨基丙基二乙基胺、二十烷酰氨基乙基二乙基胺、二十烷酰氨基乙基二甲基胺、二乙基氨基乙基硬脂酰胺、咪唑啉及其衍生物、吗啉胍及其衍生物、三嗪及其衍生物等。进一步地，此处对上述酸处理剂中的酸性试剂举例，但不限于如下范围：有机酸包括羧基(-cooh)、磺酸(-so3h)、亚磺酸等，如：乙酸、丙酸、丁酸给、丁二酸、苯甲酸、草酸、酒石酸、柠檬酸；除氢氟酸外的无机酸如硫酸、硝酸、盐酸或磷酸等。在其中一些实施例中，步骤s400中，酸处理剂的条件为：于20℃～90℃下浸泡20min～240min。在其中一些实施例中，步骤s400中，在酸处理之后，还包括以下步骤s410。s410、用清洗剂清洗强化玻璃制品。在其中一些实施例中，上述清洗剂为碱性清洗剂，如氢氧化纳水溶液、氢氧化钾水溶液等，采用碱性清洗剂将残留在玻璃制品上的酸处理剂中和。可理解，步骤s410中，清洗剂还可以是水，采用水对玻璃制品进行冲洗，直至冲洗液呈中性。上述强化玻璃制品的制备方法中，首先用含有钾盐的化学钢化剂对玻璃制品进行钢化处理制得钢化玻璃制品；在钢化处理过程中，玻璃制品中的钠离子与钾盐中的钾离子之间进行离子交换，通过离子交换将玻璃制品表面离子半径较小的钠离子交换为离子半径较大的钾离子，在玻璃表面产生压应力，从而提高玻璃的强度；然后将钢化玻璃制品置于碱处理剂中处理制得强化玻璃中间体，碱处理剂能溶解残留在钢化玻璃制品上的研磨颗粒，并同时能与玻璃表面含有的硅酸钠反应，从而腐蚀掉玻璃制品表面产生的破坏层；进一步强化玻璃中间体置于酸处理剂中进行酸处理，酸处理剂的组分包括氟盐和不为氢氟酸的酸性试剂，酸式试剂的h+与氟盐中的f-进一步形成氢氟酸，氢氟酸对玻璃制品表面形成的破坏层上的裂纹进行腐蚀，有效的去除玻璃制备的表面的微裂纹，从而减少产生微裂纹尖端应力集中的现象，进一步提升玻璃制品的强度。进一步地，本发明一实施方式提供了一种强化玻璃制品，采用上述任一种的强化玻璃的制备方法制得。该玻璃制品依次经过钢化处理、碱处理、酸处理，通过钢化处理过程中的离子交换将玻璃制品表面离子半径较小的钠离子交换为离子半径较大的钾离子，在玻璃表面产生压应力；进一步地，碱处理和酸处理对玻璃制品表面形成的破坏层上的裂纹进行腐蚀，有效的去除玻璃制备的表面形成的裂纹，从而减少产生的微裂纹尖端应力集中的现象，进一步提升玻璃制品的强度，使玻璃制品具有优异的耐压性和耐冲击性。下面将结合具体的实施例对本发明进行了说明，但本发明并不局限于下述实施例，应当理解，所附权利要求概括了本发明的范围，在本发明构思的引导下本领域的技术人员应意识到，对本发明的各实施例所进行的一定的改变，都将被本发明的权利要求书的精神和范围所覆盖。具体实施例这里按照本发明的强化玻璃制品及其制备方法举例，但本发明并不局限于下述实施例。实施例1具体步骤如下。1)提供玻璃制品：玻璃片，面积155.15cm×71.17cm，厚度为0.065cm。2)将步骤1)所得玻璃制品置于化学钢化剂中浸泡，钢化处理后取出，制得钢化玻璃制品；其中，钢化处理的温度为400℃，钢化处理的时间为300min；化学钢化剂包括如下质量分数的组分：3)将步骤2)制得的钢化玻璃制品置于碱处理剂中浸泡，取出，用浓度为10wt％的盐酸清洗10min，制得玻璃中间体；其中浸泡的温度为25℃，浸泡的时间为60min；碱处理剂包括如下质量分数的组分：4)将步骤3)所得玻璃中间体置于酸处理剂中浸泡，取出，用浓度为10wt％的氢氧化钠水溶液清洗10min；得到强化玻璃制品；其中，其中浸泡的温度为25℃，浸泡的时间为60min；酸处理剂包括如下质量百分数的组分：实施例2具体步骤如下。1)提供玻璃制品：玻璃片，面积155.15cm×71.17cm，厚度为0.065cm。2)将步骤1)所得玻璃制品置于化学钢化剂中浸泡，钢化处理后取出，制得钢化玻璃制品；其中，钢化处理的温度为400℃，钢化处理的时间为300min；化学钢化剂包括如下质量分数的组分：3)将步骤2)制得的钢化玻璃制品置于碱处理剂中浸泡，取出，用浓度为10wt％的盐酸清洗10min，制得玻璃中间体；其中浸泡的温度为25℃，浸泡的时间为60min；碱处理剂包括如下质量分数的组分：4)将步骤3)所得玻璃中间体置于酸处理剂中浸泡，取出，用浓度为10wt％的氢氧化钠水溶液清洗10min；得到强化玻璃制品；其中，其中浸泡的温度为70℃，浸泡的时间为60min；酸处理剂包括如下质量百分数的组分：实施例3具体步骤如下。1)提供玻璃制品：玻璃片，面积155.15cm×75.17cm，厚度为0.065cm。2)将步骤1)所得玻璃制品置于化学钢化剂中浸泡，钢化处理后取出，制得钢化玻璃制品；其中，钢化处理的温度为400℃，钢化处理的时间为300min；化学钢化剂包括如下质量分数的组分：3)将步骤2)所得钢化玻璃制品置于碱处理剂中浸泡，取出，用浓度为10wt％的盐酸清洗10min，制得玻璃中间体；其中浸泡的温度为70℃，浸泡的时间为60min；碱处理剂包括如下质量分数的组分：4)将步骤3)所得玻璃中间体置于酸处理剂中浸泡，取出，用浓度为10wt％的氢氧化钠水溶液清洗10min；得到强化玻璃制品；其中，其中浸泡的温度为25℃，浸泡的时间为60min；酸处理剂包括如下质量百分数的组分：实施例4实施例4与实施例3基本相同，不同之处在于：实施例4中的步骤4)中所用的酸处理剂包括如下质量百分数的组分：对比例1具体步骤如下。1)提供玻璃制品：玻璃片，面积155.15cm×75.17cm，厚度为0.065cm。2)将步骤1)所得玻璃制品置于化学钢化剂中浸泡，钢化处理后取出，制得钢化玻璃制品；其中，钢化处理的温度为400℃，钢化处理的时间为300min；化学钢化剂包括如下质量分数的组分：3)将步骤2)所得钢化玻璃置于酸处理剂中浸泡，取出，用浓度为10wt％的氢氧化钠水溶液清洗10min；得到强化玻璃中间体；其中，酸处理剂的组分及酸处理的条件和实施例3中步骤4)中酸处理的条件相同。4)将步骤3)所得强化玻璃中间体置于碱处理剂中浸泡，取出，用水清洗，至洗液为中性，制得玻璃中间体；其中碱处理剂的组分及碱处理的条件和实施例3中步骤3)中的碱处理相同。实施例5对实施例1～4和对比例1制得的强化玻璃制品进行如下性能测试：1)对实施例1～4和对比例1的制得的强化玻璃制品进行落球冲击测式：参考标准：gb9962-1999，记录玻璃纸制品破裂时的落球高度，落球高度越高，代表玻璃制品的抗冲击性越好。2)对实施例1～4和对比例1的制得的强化玻璃制品进行静压力测试，具体参考标准gb24540-2009，记录玻璃制品破裂时承受的压力，压力越大，代表玻璃制品的耐压力越好。具体结果见表1。表1组别落球高度(cm)静压力(n)实施例11352236.06实施例21452731.90实施例31603728.55实施例41151973.43对比例1651649.57以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。当前第1页12