一種玻璃用組合物、耐沖擊玻璃及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及玻璃領(lǐng)域，具體地，涉及一種玻璃用組合物、耐沖擊玻璃及其制備方法 和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 蓋板玻璃是制造觸摸屏的上游主要原材料，觸摸屏產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域從筆記本電 腦、手機(jī)GPS(全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)）、P0S(銷售點(diǎn)終端)等到各種平板顯示行業(yè)，市場(chǎng)廣闊。傳 統(tǒng)的鈉鈣硅玻璃通過(guò)化學(xué)鋼化改變玻璃表面的組成，可以提高玻璃的強(qiáng)度，但難于滿足高 硬度、耐刮擦、抗沖擊等性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷，提供一種玻璃用組合物、耐沖 擊玻璃及其制備方法和應(yīng)用。
[0004] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，第一方面，本發(fā)明提供了一種玻璃用組合物，以該組合物的重 量為基準(zhǔn)，該組合物含有 55-80wt% 的 Si〇2、6-20wt% 的 Al2〇3、l〇_25wt% 的 Na2〇、0_6wt% 的 K2O、0 · 1-lwt % 的Zr〇2 和 0-0 · 5wt % 的 Ce〇2。
[0005] 第二方面，本發(fā)明提供了一種制備耐沖擊玻璃的方法，該方法包括將本發(fā)明所述 的玻璃用組合物依次進(jìn)行熔融處理、退火處理、機(jī)械加工處理和化學(xué)強(qiáng)化處理。
[0006] 第三方面，本發(fā)明提供了上述方法制備得到的耐沖擊玻璃。
[0007] 第四方面，本發(fā)明提供了本發(fā)明所述的玻璃用組合物或耐沖擊玻璃在制備顯示器 中的應(yīng)用。
[0008] 利用本發(fā)明的玻璃用組合物制備得到的玻璃，適于浮法生產(chǎn)，熔化溫度合適 (1400-1600 °C )，具有優(yōu)良的耐沖擊性能，表面應(yīng)力在600MPa以上，應(yīng)力層深度在20μπι以上， 抗沖擊能在4J以上。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，玻璃用組合物中含有特定含量的 51〇2 312〇3、似2〇、1(2〇、2"2和〇6〇2，利用此玻璃用組合物制備得到的玻璃，表面應(yīng)力在 800MPa以上（如800-850MPa)，應(yīng)力層深度在30μπι以上（如30-35μπι)，抗沖擊能在5J以上（如 5-5.6J)，具有明顯優(yōu)異的抗沖擊性能，適合用于顯示器件屏幕保護(hù)用蓋板玻璃。
[0009] 本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說(shuō)明。
【具體實(shí)施方式】
[0010] 以下對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體 實(shí)施方式僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0011] 第一方面，本發(fā)明提供了一種玻璃用組合物，以該組合物的重量為基準(zhǔn)，該組合物 含有55-80wt% 的Si〇2、6-20wt% 的ΑΙ2Ο3、10-25wt% 的Na2〇、〇-6wt% 的Κ2〇、0· Ι-lwt% 的 Zr〇2 和 0_0.5wt% 的 Ce〇2。
[0012] 本發(fā)明的組合物中，本發(fā)明的發(fā)明人在研究中進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，當(dāng)組合物中還含有K2O 和Ce〇2中的至少一種時(shí)，能夠進(jìn)一步提高制備得到的玻璃的耐抗擊性能，且當(dāng)組合物中還 同時(shí)含有K20和Ce02時(shí)，能夠更進(jìn)一步提高制備得到的玻璃的耐抗擊性能，因此，優(yōu)選情況 下，以該組合物的重量為基準(zhǔn)，K 20的含量為2-5wt %，和/或Ce02的含量為0 · 3-0 · 5wt% ;進(jìn)一 步優(yōu)選地，以該組合物的重量為基準(zhǔn)，K20的含量為2-5wt %，Ce02的含量為0.3-0.5wt %。
[0013] 本發(fā)明的組合物中，為了進(jìn)一步提高制備得到的玻璃的耐抗擊性能，優(yōu)選情況下， 以該組合物的重量為基準(zhǔn)，Si02的含量為62-73wt%，和/或Al 2〇3的含量為9-18wt%，和/或 Na20的含量為ll-20wt%，和/或Zr02的含量為0.5-0.9wt%;進(jìn)一步優(yōu)選地，以該組合物的重 量為基準(zhǔn)，Si0 2的含量為62-73wt%，Ah〇3的含量為9-18wt%，Na20的含量為ll_20wt%，Zr0 2 的含量為0.5-0.9wt %。
[0014] 本發(fā)明的組合物中，Si02是構(gòu)成玻璃骨架的成分，Si02含量的提高可以提高玻璃機(jī) 械強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性，減小熱膨脹系數(shù)，增高耐化學(xué)性，但過(guò)高時(shí)導(dǎo)致高溫粘度升高，不利 于熔解，一般的窯爐難以滿足，含量過(guò)低則難以得到較長(zhǎng)料性的玻璃，浮法玻璃成型難以適 應(yīng)，因此，綜合考慮，以該組合物的重量為基準(zhǔn)，Si0 2的含量為55-80wt %，優(yōu)選為62-73wt% 〇
[0015] 本發(fā)明的組合物中，Al2〇3能夠提高玻璃結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，高含量的Al2〇3有助于玻璃應(yīng) 變點(diǎn)、抗彎強(qiáng)度的增高，但過(guò)高則導(dǎo)致玻璃粘度增大，浮法玻璃熔窯的熔化難度加大。同時(shí)， 氧化硅和氧化鋁共同構(gòu)成玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的主體，使玻璃基板更穩(wěn)定，不容易受到外界的侵 蝕，保證玻璃的硬度和機(jī)械強(qiáng)度。因此，綜合考慮，以該組合物的重量為基準(zhǔn)，Al 2〇3的含量為 6_20wt%，優(yōu)選為9_18wt%。
[0016] 本發(fā)明的組合物中，Na20是離子交換的主要物質(zhì)，通過(guò)玻璃中的鈉離子與熔鹽中 的鉀離子進(jìn)行交換，讓半徑較大的鉀離子與組合物中的鈉離子相互交換位置，這樣在玻璃 表面就產(chǎn)生了擠壓作用，從而達(dá)到提高玻璃強(qiáng)度的效果。Na 20屬于網(wǎng)絡(luò)外體，起助熔作用， 使得玻璃熔化溫度降低。因此，綜合考慮，以該組合物的重量為基準(zhǔn)，Na20的含量為10-25wt%，優(yōu)選為ll_20wt%。
[0017] 本發(fā)明的組合物中，Na20、K20具有降低玻璃熔解溫度、助熔效果，可降低玻璃熔解 所需能量，有助于排除氣泡，縮短玻璃熔解與澄清時(shí)間。但氧化鈉及氧化鉀過(guò)量易引起結(jié) 晶，會(huì)降低玻璃機(jī)械性質(zhì)。玻璃表層Na 20在高溫下可以與化學(xué)強(qiáng)化液中的鉀離子交換提高 強(qiáng)化特性，因此K20含量過(guò)高則使玻璃本身在一定程度上失去化學(xué)鋼化特性，因此，綜合考 慮化學(xué)鋼化效果，優(yōu)選情況下，Κ 20含量為2-5wt %。
[0018] 本發(fā)明的組合物中，Zr02為中間體氧化物，可以提高玻璃的硬度、彈性，提升玻璃 的耐沖擊性能，但是含量過(guò)高則導(dǎo)致玻璃難以熔解，因此，綜合考慮，優(yōu)選情況下，以該組合 物的重量為基準(zhǔn)，Zr0 2的含量為0.5-0.9wt %。
[0019]本發(fā)明的組合物中，Ce02主要發(fā)揮氧化澄清作用，且Ce02環(huán)保無(wú)毒，澄清效果優(yōu)良， 作為澄清劑和脫色劑，提高熔化質(zhì)量和玻璃透過(guò)率。因此，綜合考慮，優(yōu)選情況下，以該組合 物的重量為基準(zhǔn)，Ce02的含量為0.01 -0.5wt %，進(jìn)一步優(yōu)選為0.3-0.5wt %。
[0020] 本發(fā)明的組合物中，利用其制備耐沖擊玻璃時(shí)，之所以能夠使得玻璃具有優(yōu)良的 耐沖擊性能，主要?dú)w功于組合物中各組分之間的相互配合，尤其是Si0 2、Al203、Na20、K20、 Zr02和Ce02之間的配合作用，更尤其是前述特定含量的各組分之間的相互配合。
[0021] 本發(fā)明的組合物中，為了進(jìn)一步提高制備得到的玻璃的耐抗擊性能，優(yōu)選情況下， 以該組合物的重量為基準(zhǔn)，該組合物含有62-73wt %的Si02、9-18wt %的Al2〇3、1 l-20wt %的 Na20、2-5wt % 的 K20、Ο · 5-0 · 9wt % 的 Zr〇2 和Ο · 3-0 · 5wt % 的 Ce〇2。
[0022] 第二方面，本發(fā)明提供了 一種制備耐沖擊玻璃的方法，該方法包括將本發(fā)明的玻 璃用組合物依次進(jìn)行熔融處理、退火處理、機(jī)械加工處理和化學(xué)強(qiáng)化處理。
[0023] 本發(fā)明的方法中，對(duì)于玻璃用組合物的具體限定請(qǐng)參見前述相應(yīng)內(nèi)容描述，在此 不再贅述。
[0024]本發(fā)明的方法中，優(yōu)選情況下，熔融處理的條件包括:溫度為1400-1600°C，時(shí)間為 8-12h〇
[0025] 本發(fā)明的方法中，優(yōu)選情況下，退火處理的條件包括:溫度為600-700°C，時(shí)間為1-3h。退火處理可以在具有預(yù)定形狀的（不銹鋼鑄鐵)磨具內(nèi)進(jìn)行，以獲得具有預(yù)定形狀的玻 璃。
[0026] 本發(fā)明的方法中，對(duì)于機(jī)械加工處理沒有特別的限定，可以為本領(lǐng)域常見的各種 機(jī)械加工方式，例如可以為將退火處理得到的產(chǎn)物進(jìn)行切割、研磨、拋光等。
[0027]本發(fā)明的方法中，優(yōu)選情況下，化學(xué)強(qiáng)化處理的方法包括:將機(jī)械加工處理得到的 產(chǎn)物置于400-480 °C的熔融KN〇3中處理4-6h。將化學(xué)強(qiáng)化