專利名稱：一種環(huán)保型無鉛低溫pdp障壁用玻璃粉及其制備方法
一種環(huán)保型無鉛低溫PDP障壁用玻璃粉及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及玻璃材料領(lǐng)域，具體地說，是一種環(huán)保型無鉛低溫PDP障壁用玻璃粉及其制備方法。
背景技術(shù)：
自20世紀(jì)60年代等離子體顯示屏(PDP)問世以來，由于其廣泛的應(yīng)用前景，引起世界各國(guó)政府和企業(yè)集團(tuán)的高度重視，成為21世紀(jì)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，牽引和帶動(dòng)了一大批研究單位和企業(yè)集團(tuán)從事設(shè)備、技術(shù)、工藝和材料的研究開發(fā)。目前，主要跨國(guó)公司如康寧、 旭硝子、電氣硝子、Daejoo等皆將PDP用無鉛玻璃粉視為今后PDP顯示屏用玻璃粉的主導(dǎo)方向。由于PDP用無鉛玻璃粉在PDP顯示屏上的重要作用，所以在電氣硝子、Daejoo等電子材料公司依然投入大量資金開發(fā)PDP用無鉛玻璃粉的新一代產(chǎn)品，并且有向其他顯示屏應(yīng)用擴(kuò)展的明顯趨勢(shì)。世界顯示屏發(fā)展動(dòng)向表明，PDP用無鉛玻璃粉的發(fā)展對(duì)PDP顯示屏的使用壽命和圖像質(zhì)量的提升具有舉足輕重的作用。由電子產(chǎn)品導(dǎo)致的環(huán)保問題日益受到公眾、相關(guān)人員和制造商的關(guān)注。世界各國(guó)加強(qiáng)了在電子制造方面的環(huán)保立法工作。美國(guó)早在1993年6月就發(fā)布了鉛稅法案。1998年 11月，EPA(美國(guó)環(huán)境保護(hù)局)推出了防治PBT污染物的戰(zhàn)略。EPA的有毒物質(zhì)清單(TRI) 在1998年提出了新規(guī)則，增加了一些PBT到TRI中，并且降低了 TRI中已有PBT的報(bào)告標(biāo)準(zhǔn)。在日本，已制定并發(fā)布了電子材料和特殊產(chǎn)品回收的法律，如1998年通過的“家用電子產(chǎn)品回收法”，規(guī)定必須回收家用電子產(chǎn)品中所含的鉛。日本許多公司正致力于替代有害環(huán)境的材料和工藝的研究。歐洲議會(huì)和歐盟理事會(huì)與日本同時(shí)提出了關(guān)于廢棄電氣電子設(shè)備 (WEEE)的指令和關(guān)于在電氣設(shè)備中限制使用危險(xiǎn)物質(zhì)(RoHS)的指令，并最終于2003年2 月公布了清除鉛的使用的指令，自2006年7月1日起生效。歐洲許多國(guó)家，如荷蘭、瑞士、 瑞典、丹麥、挪威等，也已制定了有關(guān)回收和再生電子垃圾的規(guī)定。我國(guó)已制定了《電子信息產(chǎn)品污染防治管理辦法》，禁止或限制六種有害物質(zhì)(鉛、汞、鎘、六價(jià)鉻、聚合溴化聯(lián)苯或者聚合溴化聯(lián)苯)在中國(guó)生產(chǎn)或進(jìn)口。由于我國(guó)電子產(chǎn)業(yè)在全球信息電子供應(yīng)煉中主要負(fù)責(zé) OEM、ODM等制造者角色，面對(duì)無鉛化要求時(shí)，我國(guó)業(yè)者承受壓力將遠(yuǎn)大于國(guó)外產(chǎn)業(yè)。日本特開平9-218508提出一類可用于制造等離子顯示屏障壁的感光玻璃材料， 其特點(diǎn)是制成的障壁具有高的高寬比，圖案加工精度高。其中玻璃為含鉍或鉛的低熔點(diǎn)玻璃，組成質(zhì)量百分比為 SiO2(3 — 60% ) ,B2O3(5 40% )、Zn(K2 40% ) ,MgO(0 25% )、 Bi2O3或PbO (5 50% ) ,Al2O3 (0 10% )，玻璃Tg為350 470°C，玻璃粒子直徑為0. 1 10 μ m,球形粒子占80 %以上，本專利在使用時(shí)往往燒結(jié)溫度偏高，不能滿足現(xiàn)在使用過程中盡可能的低溫?zé)Y(jié)的發(fā)展要求。日本住友金屬陶瓷(株)特開平6-144871提出了一類適用于感光埋入法應(yīng)用的感光漿料，組成中玻璃粉末組成質(zhì)量百分比為1^0(65% )、氏0301% )、% )、 Al2O3(3% )，在1200°C下熔化，粉碎成玻璃材料。為了調(diào)節(jié)膨脹系數(shù)加入氧化鋁粉，其特點(diǎn)是曝光時(shí)，玻璃和厚膜層內(nèi)紫外線散射弱，因而可制成線寬為50 μ m以下，高度達(dá)150 μ m的精細(xì)圖案障壁，在520°C下燒成。這種玻璃材料的主要缺點(diǎn)是含鉛，不能滿足現(xiàn)在無鉛化發(fā)展的要求。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有障壁用低熔點(diǎn)玻璃粉的不足，提供一種環(huán)保型無鉛低溫PDP障壁用玻璃粉及其制備方法，具有軟化溫度低、無鉛、封接氣密性好及顏色多樣化的特點(diǎn)。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的一種環(huán)保型無鉛低溫PDP障壁用玻璃粉，原料按重量百分比組成為=Bi2O3為30 50 %，B2O3 為 5 30 %，MgO 為 5 30 %，V2O5 為 5 30 %，P2O5 為 1 10 %，K2O 為 1 10%, CaO 為 1 5%, SiO2 為 1 5%, Al2O3 為 1 5% ；所述的Bi2O3優(yōu)選為35 45%，最佳為44% ；所述的化03優(yōu)選為15 25%，最佳為18% ；所述的MgO優(yōu)選為10 20%，最佳為13% ；所述的V2O5優(yōu)選為8 20%，最佳為12% ；所述的P2O5優(yōu)選為3 8%，最佳為4% ；所述的K2O優(yōu)選為3 8%，最佳為4% ；所述的CaO優(yōu)選為2 4%，最佳為3% ；所述的SiO2優(yōu)選為1 3%，最佳為；所述的Al2O3優(yōu)選為1 3%，最佳為；所述的Bi203、V205、P205的總的重量百分比為45 75% ；所述的CaO、SiO2和Al2O3的總的重量百分比為3 12%。本發(fā)明的另一目的在于提供一種用于生產(chǎn)上述一種環(huán)保型無鉛低溫PDP障壁用玻璃粉的制備方法。一種環(huán)保型無鉛低溫PDP障壁用玻璃粉的制備方法，步驟為，(1)按照各組分的重量百分比稱取各原料；(2)將所稱取的原料充分混合；(3)將混合后的混合料放入坩堝中，然后放入爐溫為1200°C的電爐中，保溫 40min ；(4)將熔化后的玻璃液倒入壓片機(jī)壓成薄片；(5)將壓片后的片狀玻璃放入球磨機(jī)球磨；(6)將球磨后的玻璃粉過篩、檢測(cè)、包裝。本發(fā)明的低熔點(diǎn)玻璃粉適用于等離子體顯示屏障壁用低熔點(diǎn)玻璃粉，但本發(fā)明的低熔點(diǎn)玻璃粉的用途并不局限于此，通過添加不同的成分以及調(diào)整各組分之間的配比關(guān)系得到具有能得到膨脹系數(shù)為65 95 X 10—7°C，燒成溫度為530 670°C的等離子體顯示屏障壁用低熔點(diǎn)玻璃粉。本發(fā)明一種環(huán)保型無鉛低溫PDP障壁用玻璃粉及其制備方法的積極效果是(1)本發(fā)明不含鉛，滿足TOEE、RoHS指令的環(huán)保要求，可在保持較低的玻璃軟化溫度下實(shí)現(xiàn)對(duì)等離子體顯示屏障壁材料的絲網(wǎng)印刷后的燒結(jié)；
(2)適用范圍廣，具有較寬的性能調(diào)整范圍，同時(shí)還可以和在此溫度和膨脹系數(shù)相符的玻璃、陶瓷、金屬封接，封接性能良好；(3)加入色素的不同，可實(shí)現(xiàn)燒結(jié)后的顏色多樣化，滿足不同客戶的個(gè)性化需求；具體實(shí)施方式為了獲得不含鉛的障壁用低熔點(diǎn)玻璃粉，必須使用具有較低軟化點(diǎn)以及起到降低軟化溫度的組分來代替鉛氧化物。本發(fā)明提供了主要含有鉍、釩和磷的氧化物，燒結(jié)溫度 530 570°C，熱膨脹系數(shù)為75 85X10_7°C (300°C )，且耐水性和封接強(qiáng)度良好的環(huán)保型無鉛玻璃粉。所述的原料均為化學(xué)純級(jí)原料，當(dāng)Bi2O3的含量小于30wt%時(shí)，所制備的玻璃料燒結(jié)溫度較高，不能用于等離子體顯示屏障壁，當(dāng)Bi2O3的重量百分比大于50wt%時(shí)，具有適宜于使用條件下的燒結(jié)溫度，但是Bi2O3含量的增多，增加了原料的成本，同時(shí)，隨Bi2O3含量的增多，玻璃料的膨脹系數(shù)大于85X10_7°C，不能滿足等離子體顯示屏障壁用玻璃料的使用要求，導(dǎo)致兩者膨脹系數(shù)的不匹配，因此Bi2O3的含量最好為35 45wt %。B2O3是玻璃的形成氧化物，能降低玻璃的膨脹系數(shù)，提高玻璃的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性，增加玻璃的折射率，改善玻璃的光澤，提高玻璃的機(jī)械性能?；?3的含量如果小于 5wt%，不能起到助熔劑的作用，以加速玻璃的澄清和降低玻璃的結(jié)晶能力，如果化03的含量大于30wt %，由于化03常隨水蒸氣揮發(fā)，在玻璃液的表面易生成富含SW2的析晶料皮，因此化03的含量最好為15 25wt%。MgO的含量如果小于5wt%，則耐水性下降。如果超過30wt%，則不能夠獲得穩(wěn)定的玻璃態(tài)，同時(shí)玻璃的轉(zhuǎn)變溫度升高，因此MgO的含量最好為10 20wt%。V2O5具有降低玻璃軟化點(diǎn)、使玻璃在熔化時(shí)具有適當(dāng)?shù)牧鲃?dòng)性以及增大玻璃熱膨脹系數(shù)的作用，V2O5的含量如果小于5wt%，則降低溫度的作用不夠或者不明顯，如果V2O5含量大于30wt%，則熱膨脹系數(shù)大大的增加，使得與玻璃板的封接匹配性下降，同時(shí)在封接的過程中容易產(chǎn)生大量的小氣泡，從而對(duì)封接后的氣密性不利，此外，還大大的增加了成本。因此V2O5的含量最好為 8 20wt%。P2O5也具有降低玻璃軟化點(diǎn)的作用，P2O5的含量如果小于lwt%，則降低溫度的作用不夠或者不明顯，如果P2O5含量大于I0wt%，則玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性會(huì)急劇的降低，影響到等離子體顯示屏障壁的使用壽命，因此P2O5的含量最好為3 8wt%。K2O是必不可少的組分，含量如果小于Iwt %，則不能夠起到降低玻璃軟化溫度的目的，如果K2O的含量大于 10wt%，則熱膨脹系數(shù)變化，耐水性也下降，因此K2O的含量最好為3 8wt%。CaO, SiO2和Al2O3能促進(jìn)玻璃化，還能夠提高耐水性，氮含量過高，會(huì)導(dǎo)致玻璃軟化溫度的升高，所以含量分別為2 #t%、l 3襯％和1 3wt%。以下提供本發(fā)明一種環(huán)保型無鉛低溫PDP障壁用玻璃粉及其制備方法的具體實(shí)施方式
。實(shí)施例1一、原料組成按重量百分比為Bi2O3 為 44%, 為 18%，MgO 為 13%，V2O5 為 12%，P2O5 為 4%，K2O 為 4%，CaO 為 3%，SiO2 為 1%, Al2O3 ^ 1%ο
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二、制備方法(1)按照各組分的重量百分比稱取各原料；(2)將所稱取的原料充分混合；(3)將混合后的混合料放入坩堝中，然后放入爐溫為1200°C的電爐中，保溫 40min ；(4)將熔化后的玻璃液倒入壓片機(jī)壓成薄片；(5)將壓片后的片狀玻璃放入球磨機(jī)球磨；(6)將球磨后的玻璃粉過篩、檢測(cè)、包裝。三、測(cè)試結(jié)果膨脹系數(shù)82X10_7°C(300°C )燒結(jié)溫度5;35°C燒結(jié)時(shí)間50min粒徑范圍0. 1 10 μ m體積電阻率> IO12 Ω · cm 耐水性良實(shí)施例2一、原料組成按重量百分比為Bi2O3 為 34%, B2O3 為 18%, MgO 為 8%，V2O5 為 21%，P2O5 % 4%, K2O 為 6%，CaO 為 4%, SiO2 為 2%, Al2O3 為 3%0二、制備方法同實(shí)施例一。三、測(cè)試結(jié)果膨脹系數(shù)85X10_7°C (300°C )燒結(jié)時(shí)間50min體積電阻率>IO12 Ω · cm實(shí)施例3一、原料組成按重量百分比為Bi2O3 為 39%, B2O3 為 18%, MgO 為 10%, V2O5 為 18%, P2O5 為 5%, K2O 為 4%, CaO 為 3%，SiO2* 2%,Al2O3 為 1%ο二、制備方法同實(shí)施例一。三、測(cè)試結(jié)果膨脹系數(shù)78X10_7°C (300°C )燒結(jié)時(shí)間50min體積電阻率>IO12 Ω · cm實(shí)施例4一、原料組成按重量百分比為Bi2O3 為 42%, 為 18%，MgO 為 13%，V2O5 為 13%，P2O5 為 4%，K2O 為 6%，CaO 為 2%，SiO2 為 1%, Al2O3 ^ 1%ο二、制備方法同實(shí)施例一。三、測(cè)試結(jié)果膨脹系數(shù)77X10_7°C(300°C )燒結(jié)溫度565°C燒結(jié)時(shí)間50min粒徑范圍0. 1 10 μ m體積電阻率> IO12 Ω · cm 耐水性良
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燒結(jié)溫度540°C 粒徑范圍0. 1 10 μ m 耐水性良
燒結(jié)溫度550°C 粒徑范圍0. 1 10 μ m 耐水性良
最后所應(yīng)說明的是以上實(shí)施例僅用于說明而非限制本發(fā)明的技術(shù)方案，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，依然可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍的任何修改或局部替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種環(huán)保型無鉛低溫PDP障壁用玻璃粉，其特征在于，原料按重量百分比組成為，原料按重量百分比組成為=Bi2O3為30 50%，B2O3為5 30%，MgO為5 30%，V2O5為5 30%,P2O5 為 1 10%，K2O 為 1 10%，CaO 為 1 5%，Si& 為 1 5%,Al2O3 為 1 5%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)保型無鉛低溫PDP障壁用玻璃粉，其特征在于，所述的 Bi2O3為35 45% ；所述的化03為15 25% ；所述的MgO為10 20%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種環(huán)保型無鉛低溫PDP障壁用玻璃粉，其特征在于，所述的 Bi2O3為44% ；所述的化03為18% ；所述的MgO為13%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)保型無鉛低溫PDP障壁用玻璃粉，其特征在于，所述的 V2O5為8 20% ；所述的P2O5為3 8% ；所述的K2O為3 8%。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種環(huán)保型無鉛低溫PDP障壁用玻璃粉，其特征在于，所述的 V2O5 % 12% ；所述的P2O5為4% ；所述的K2O為4%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)保型無鉛低溫PDP障壁用玻璃粉，其特征在于，所述的 CaO為2 4% ；所述的SiO2* 1 3% ；所述的Al2O3為1 3%。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種環(huán)保型無鉛低溫PDP障壁用玻璃粉，其特征在于，所述的 CaO為3% ；所述的SiO2* ；所述的Al2O3為1%。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)保型無鉛低溫PDP障壁用玻璃粉，其特征在于，所述的 Bi203、V205、P205的總的重量百分比為45 75%。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種環(huán)保型無鉛低溫PDP障壁用玻璃粉，其特征在于，所述的 CaO, SiO2和Al2O3的總的重量百分比為3 12%。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)保型無鉛低溫PDP障壁用玻璃粉的制備方法，其特征在于，包括如下步驟(1)按照各組分的重量百分比稱取各原料；(2)將所稱取的原料充分混合；(3)將混合后的混合料放入坩堝中，然后放入爐溫為1200°C的電爐中，保溫40min；(4)將熔化后的玻璃液倒入壓片機(jī)壓成薄片；(5)將壓片后的片狀玻璃放入球磨機(jī)球磨；(6)將球磨后的玻璃粉過篩、檢測(cè)、包裝。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種環(huán)保型無鉛低溫PDP障壁用玻璃粉，原料按重量百分比組成為Bi2O3為30～50％，B2O3為5～30％，MgO為5～30％，V2O5為5～30％，P2O5為1～10％，K2O為1～10％，CaO為1～5％，SiO2為1～5％，Al2O3為1～5％；所述的Bi2O3、V2O5、P2O5的總的重量百分比為45～75％；所述的CaO、SiO2和Al2O3的總的重量百分比為3～12％；制備過程包括稱量、混料、熔制、壓片、球磨、過篩；本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)具有軟化溫度低、無鉛、封接氣密性好及顏色多樣化的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C03C12/00GK102190444SQ201010125340
公開日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2010年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月16日
發(fā)明者劉立起, 李勝春, 武榮麗 申請(qǐng)人:李勝春