一种玻璃用组合物、无碱铝硅酸盐玻璃及其制备方法和应用与流程

本技术涉及玻璃材料，且特别涉及一种玻璃用组合物、无碱铝硅酸盐玻璃及其制备方法和应用。

背景技术：

1、薄膜晶体管(tft)技术在现代液晶显示器和oled显示器制造中扮演着关键角色。在这些显示器中，薄膜晶体管用于控制像素点的开关状态和显示。ltps(低温多晶硅)和igzo(氧化铟镓锌)是tft技术中常用的两种薄膜晶体管材料。ltps和igzo具有高电子迁移率，适用于高分辨率显示面板驱动。然而，这些高性能的薄膜晶体管需要一个稳定、高性能的基材来支撑和保障它们的工作。无碱铝硅酸盐玻璃是一种新型的玻璃材料，它具有高的应变点、高的杨氏模量，同时不含碱金属氧化物(如na2o、k2o、li2o)，因此在热处理过程中不会对薄膜晶体管材料产生损害。因此，无碱铝硅酸盐玻璃成为ltps和igzo等高性能薄膜晶体管制造中的理想基材选择。通过采用无碱玻璃作为基材，可以提供稳定的支撑结构，并使得tft技术在制造过程和使用中表现出更高的性能和可靠性。

2、然而，以往的无碱玻璃在满足这些要求时，常常面临熔化温度高和液相线温度高等生产难题，导致制造成本增加。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本技术实施例的目的包括提供一种玻璃用组合物，以改善玻璃基材性能和生产特性的技术问题。

2、第一方面，本技术实施例提供了一种玻璃用组合物，以摩尔百分比计，包括：65-72mol％的sio2；10-14mol％的al2o3；3-7mol％的b2o3；2-6mol％的mgo；4-7mol％的cao；2-5mol％的sro；0.1-1.5mol％的bao；以摩尔百分比计，0.03≤b2o3/(sio2+al2o3)≤0.08；以摩尔百分比计，0.02≤bao/(mgo+cao+sro+bao)≤0.12。

3、本技术通过各组分间的协同作用，可以使玻璃具有较高的应变点和较高的杨氏模量；同时能够降低玻璃熔化温度，具有较好的生产特性，还可增强玻璃的化学稳定性、机械性能，降低玻璃的热膨胀系数。其中，b2o3是玻璃的良好助熔剂，可以显著降低玻璃的熔化温度；当以摩尔百分比计，0.03≤b2o3/(sio2+al2o3)≤0.08时，它可以与sio2和al2o3共同作用形成网络结构，并破坏硅氧四面体的连续网络，从而使玻璃熔化温度降低。而且bao也是一种良好的助熔剂，它的加入可以降低玻璃的熔化温度。通过与mgo、cao和sro共同配合，且当以摩尔百分比计，0.02≤bao/(mgo+cao+sro+bao)≤0.12时可以形成玻璃体系的助熔剂，从而促进玻璃的熔化。此外，通过sio2、al2o3、b2o3以及碱土金属氧化物(mgo、cao、sro和bao)的相互配合可以使玻璃具有较高的应变点和比模量。

4、在本技术的部分实施例中，上述玻璃用组合物，以摩尔百分比计，包括：67-71mol％的sio2；11-13.5mol％的al2o3；3.5-5.5mol％的b2o3；3.5-5.5mol％的mgo；4.5-6.2mol％的cao；2.5-4.5mol％的sro；0.2-1mol％的bao；以摩尔百分比计，0.04≤b2o3/(sio2+al2o3)≤0.07；以摩尔百分比计，0.03≤bao/(mgo+cao+sro+bao)≤0.1。

5、在本技术的部分实施例中，以摩尔百分比计，还包括：0.1-1mol％的zno。zno具有18个外层电子结构，相对于碱土金属，zn2+离子更容易被极化，高温下可以降低玻璃粘度(如1400℃以上)，与不含zno的玻璃处于相同的高温状态下，含zno的玻璃粘度更小，原子运动速度更大，不易形成晶核，因而，降低了玻璃的析晶上限温度。此外，zn2+和mg2+电荷数相同，离子半径接近，二者共同使用，能产生类似混合碱土效应，产生最佳的韧性、耐化学性以及介电性能。

6、在本技术的部分实施例中，以摩尔百分比计，上述组合物还包括0-1mol％的澄清剂。澄清剂能够吸附和中和玻璃中的杂质和金属离子，从而使玻璃中的不纯物质减少，提高玻璃的纯净度和光学质量。在玻璃熔融过程中，可能会产生气泡。澄清剂有助于降低气泡的数量和大小，从而减少玻璃中的气体含量，改善玻璃的透明性和均匀性。

7、在本技术的部分实施例中，以摩尔百分比计，上述组合物还包括0.05-0.2mol％的澄清剂。

8、在本技术的部分实施例中，澄清剂包括硫酸盐、硝酸盐、卤化物、氧化锡和氧化亚锡中的至少一种。这些化合物在玻璃制备过程中具有良好的澄清效果，可以有效地提高玻璃的纯净度、透明性和光学性能。同时，它们的添加量较小，不会对玻璃的性能产生负面影响。

9、在本技术的部分实施例中，澄清剂包括硫酸钠、硝酸钠、硝酸钾、氯化钠、氯化锶、氟化钙、氧化锡和氧化亚锡中的至少一种。

10、第二方面，本技术实施例提供一种无碱铝硅酸盐玻璃的制备方法，包括：将上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。

11、该制备方法的步骤相对简单，不需要复杂的设备和操作，可以在常规实验室条件下进行。由于制备方法简单，所需的设备和材料成本相对较低，有利于降低制备成本。而且通过控制原料的配比和制备条件，可以较好地控制玻璃的成分和性能。

12、本技术中，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。

13、在本技术的部分实施例中，熔融处理的条件包括：熔融温度为1550-1650℃，熔融时间为4-8h。在上述温度范围内，原料能充分熔融并进行反应，有助于提高玻璃的均匀性和稳定性。在上述熔融时间范围内，可以使原料充分反应和排出气泡，使得玻璃液获得较高的均匀性和纯净度。同时，也有利于消除玻璃中的内部应力，减少可能出现的晶体化和断裂风险。

14、在本技术的部分实施例中，退火处理的条件包括：退火温度为750-800℃，退火时间为1-3h。在玻璃制备过程中，由于熔融和冷却过程中的温度变化，玻璃内部可能会产生应力。通过退火处理，可以帮助消除这些内部应力，从而提高玻璃的稳定性和耐久性。

15、第三方面，本技术实施例提供了一种如上述的制备方法制得的无碱铝硅酸盐玻璃。

16、由上述玻璃组合物制备的无碱玻璃具有以下特点：

17、(1)密度≤2.54g/cm3；

18、(2)50-350℃范围内的热膨胀系数低于40×10-7/℃。

19、(3)杨氏模量≥80gpa，比模数≥31gpa(g/cm3)。

20、(4)应变点tst为710℃-740℃。

21、(5)液相线温度tl≤1200℃。

22、(6)膨胀软化温度ts大于820℃。

23、(7)粘度为200泊对应的温度t200≤1670℃。

24、第四方面，本技术实施例提供了一种一种如上述的组合物或上述述的无碱铝硅酸盐玻璃在显示面板领域中的应用。该显示面板可以作为液晶显示器基板以及半导体器件。