本發(fā)明涉及玻璃技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是一種用于洗衣機(jī)蓋板的鋼化玻璃及其制備方法。

背景技術(shù)：

洗衣機(jī)是中國家庭最普及的電器產(chǎn)品之一。目前在我國，家用洗衣機(jī)產(chǎn)品的普及率已超過76％，其中城鎮(zhèn)市場已超過96％，農(nóng)村市場也已超過53％。國內(nèi)市場上家用電動洗衣機(jī)產(chǎn)品從結(jié)構(gòu)上大體分為2類，即波輪式和滾筒式，其中波輪式洗衣機(jī)以重量輕、靈活性高等優(yōu)勢占據(jù)整體市場近80％的比例。洗衣機(jī)洗滌桶蓋板上抬開啟的頂開式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡單、使用方便，是波輪式洗衣機(jī)最常見的機(jī)蓋打開方式，但是隨著機(jī)蓋重量的不斷增加，尤其是玻璃材料的廣泛使用，則在機(jī)蓋與洗滌桶閉合的瞬間就可能產(chǎn)生非常大的沖擊力，并可能導(dǎo)致蓋板破裂而出現(xiàn)安全事故，因此目前這種結(jié)構(gòu)的安全隱患日益凸顯。

鋼化玻璃是一種預(yù)應(yīng)力玻璃，通過物理或化學(xué)的方法，玻璃表面形成均勻壓應(yīng)力，而內(nèi)部則形成張應(yīng)力。正是這種“鋼化應(yīng)力”的存在，可以有效阻止玻璃表面的微裂紋擴(kuò)展，使鋼化玻璃具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和安全性能?；瘜W(xué)鋼化玻璃是根據(jù)離子的擴(kuò)散機(jī)理來改變玻璃表面組成，即玻璃表層的金屬離子被熔鹽中不同的金屬離子所置換，使玻璃表面形成壓應(yīng)力層一種處理工藝。化學(xué)鋼化玻璃的優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度高、熱穩(wěn)定性好、光學(xué)性能好，且其產(chǎn)品不受厚度和幾何形狀的限制，沒有物理鋼化玻璃的軟化變形，無自爆現(xiàn)象，鋼化后可再次進(jìn)行切割、鉆孔、磨拋等加工，適用于異型、薄壁、大面積玻璃制品的增強(qiáng)。但是，化學(xué)鋼化玻璃的生產(chǎn)周期較長，生產(chǎn)效率會大幅度下降?；瘜W(xué)鋼化會用到大量的熔鹽，這些熔鹽的價(jià)格一般比較昂貴，所以化學(xué)鋼化的成本一般比物理鋼化高?；瘜W(xué)鋼化玻璃在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量廢棄的無機(jī)鹽，不僅會造成資源浪費(fèi)，還會帶來環(huán)境污染，并且化學(xué)鋼化玻璃的安全性不高，玻璃碎片類似于普通玻璃，容易傷及人體。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于提供一種用于洗衣機(jī)蓋板的鋼化玻璃及其制備方法，以解決解決傳統(tǒng)技術(shù)中的弊端，制備具有強(qiáng)度佳且穩(wěn)定性好的化學(xué)鋼化坡璃，促進(jìn)化學(xué)鋼化玻璃在洗衣機(jī)領(lǐng)域使用安全性和耐用性的提高以及更為廣泛的應(yīng)用。

為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種用于洗衣機(jī)蓋板的鋼化玻璃包括玻璃基體、表面壓應(yīng)力層以及鍍膜層，所述表面壓應(yīng)力層包覆于所述玻璃基體的外表面，形成鋼化玻璃，所述鍍膜層分別鍍于所述鋼化玻璃兩側(cè)的外表面，其中，所述鍍膜層由以下重量份的原料組成：80～120份雙a型聚碳酸酯、1～5份硅烷偶聯(lián)劑和3～8份納米四氮化三硅。

根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，所述鍍膜層的厚度為30～50nm。

根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，所述鍍膜層由以下重量份的原料組成：105份雙a型聚碳酸酯、3份硅烷偶聯(lián)劑和6份納米四氮化三硅。

根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，所述鍍膜層的厚度為45nm。

一種用于洗衣機(jī)蓋板的鋼化玻璃的制備方法，其包括步驟：

s100玻璃表面預(yù)處理，將玻璃置于預(yù)處理液中，超聲波振蕩處理30～90分鐘，所述預(yù)處理液的溫度為50～70℃，再移入50～80℃的熱水中超聲波振蕩處理30～60分鐘，取出后用水沖洗干凈，自然晾干；

s200形成鋼化玻璃，將經(jīng)過表面預(yù)處理的玻璃置于由每升含1～10份氫氧化鉀、20～30份硅酸鉀、50～100份乳酸、90～110份乙醇混合而成的離子交換混合溶液中，并轉(zhuǎn)移至高壓反應(yīng)釜中進(jìn)行離子交換處理，離子交換混合溶液溫度為40～60℃，反應(yīng)釜內(nèi)壓力為30～50mpa，將高壓釜的兩相對面分別接通正負(fù)直流平板電極，控制電流為70～100a，同時(shí)在不銹鋼表面外加電磁場1.0～3.0t，磁場方向與反應(yīng)釜平面垂直，處理時(shí)間為3～5小時(shí)，取出用水沖洗干凈后再紅外線烘干，即得鋼化玻璃；

s300將相應(yīng)質(zhì)量份的雙a型聚碳酸酯、硅烷偶聯(lián)劑和納米四氮化三硅進(jìn)行電子束預(yù)輻照，輻照劑量分別為10～50kgy，并全程保持?jǐn)嚢?，得混合物a；以及

s400通過超音速等離子噴涂系統(tǒng)將所述混合物a在所述鋼化玻璃的兩面進(jìn)行鍍膜制作，噴涂電流為300～400a，噴距為100～200mm，制得用于洗衣機(jī)蓋板的鋼化玻璃。

根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，在步驟s100中的所述預(yù)處理液為每升含20～50份硅酸鈉、30～40份羧甲基纖維素鈉、20～50份碳酸鉀、15～20份檸檬酸脂肪酸甘油酯、1～5份乙二胺聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段式聚醚、5～20份硫酸鈉、2～10份乙二胺四乙酸二鈉、5～20份過碳酸鈉、15～20份十二烷基醇聚氧乙烯醚硫酸鈉以及1～5份三甲基硅烷基氯化鎂混合而成的溶液。從而該預(yù)處理液與傳統(tǒng)處理液相比，不含有毒成分，更環(huán)保。

根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，所述離子交換混合溶液中包含6份氫氧化鉀，24份碳酸鉀、78份乳酸以及100份乙醇。

根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，在所述步驟s300中，輻照劑量為35kgy。

根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，在所述步驟s400中，噴涂電流為360a，噴距為150mm。

本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，主要具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

1.與傳統(tǒng)工藝相比，本專利沒有使用熔鹽工藝，玻璃的鋼化過程是在低溫下完成，工藝簡單，操作容易，并且大幅降低了制作時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率；

2.采用電磁場作用下的電化學(xué)法對玻璃表面進(jìn)行離子交換處理，在磁場的作用下，可以顯著提高k⁺和na⁺在玻璃表面上的交換速率：在陽極與玻璃板之間，溶鹽中的k⁺在電場作用下向著玻璃表面加速聚集，并進(jìn)入玻璃與na⁺換位；在陰極槽和玻璃之間，玻璃中的被交換出的na⁺熔入溶鹽，并被加速離開玻璃表面；在這個(gè)過程中，玻璃的一個(gè)表面不斷有加速k⁺遷入，另一個(gè)表面不斷有na⁺加速遷出，從而極大的提高了制作效率；

3.輻照方法具有反應(yīng)快、易控制的特點(diǎn)，可連續(xù)操作且不需要添加任何的引發(fā)劑，通過輻照，可以在雙a型聚碳酸酯分子主鏈中引入硅烷偶聯(lián)劑kh792，使大分子結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，增加鍍膜的硬度和耐磨性，另外聚碳酸酯的抗沖擊能力，耐蠕變性和尺寸穩(wěn)定性好，彎曲強(qiáng)度、斷裂伸長率、拉伸強(qiáng)度、剛性，耐寒性和耐熱性較高，容易增強(qiáng)，衛(wèi)生無毒，著色性能好，具有較好的性價(jià)比，吸水率低，透光性好；

4.納米四氮化三硅具有價(jià)格低廉、高硬度、高強(qiáng)度、耐磨損的優(yōu)點(diǎn)，可以極大提高所述鍍膜層的耐磨耐刮性能；

5.超音速等離子噴涂技術(shù)是一種將壓縮空氣離子化，并添加很少量(體積分?jǐn)?shù)約為5％)丙烷作為等離子氣體，可以使獲得的鍍膜層的致密性、強(qiáng)韌性和結(jié)合強(qiáng)度都有顯著提高。

6.玻璃表面存在大量的微裂紋，同時(shí)玻璃表面有很多灰塵與吸附的有機(jī)物，這些都會影響到離子交換強(qiáng)化效果，通過預(yù)處理液侵蝕消除一部分含有微裂紋等缺陷的表面層，或者是在保持微裂紋深度不變的情況下，通過使微裂紋曲率半徑增加，微裂紋尖端變鈍達(dá)到減少應(yīng)力集中，提高玻璃的強(qiáng)度的目的，同時(shí)還能出去玻璃表面臟污，為離子交換掃除障礙。

7.通過離子交換法對普通股玻璃進(jìn)行鋼化處理，玻璃表面的小半徑離子與處理液中的大半徑離子發(fā)生相互交換，由于交換前后表面結(jié)構(gòu)變得更加緊密從而產(chǎn)生壓應(yīng)力和中心張應(yīng)力，達(dá)到增強(qiáng)效果，其中，玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中填充的堿金屬離子(na⁺等)性質(zhì)比較活潑，容易從玻璃內(nèi)部析出，基于離子自然擴(kuò)散和相互擴(kuò)散，溶鹽與坡璃內(nèi)部堿金屬離子發(fā)生交換，大離子“擠塞”入小離子原本所在的位置，形成表面壓應(yīng)力層，從而提高玻璃的強(qiáng)度。

具體實(shí)施方式

以下描述用于揭露本發(fā)明以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明。以下描述中的優(yōu)選實(shí)施例只作為舉例，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到其他顯而易見的變型。

實(shí)施例1

(1)將普通玻璃置于由每升含20質(zhì)量份硅酸鈉、40質(zhì)量份羧甲基纖維素鈉、20質(zhì)量份碳酸鉀、20質(zhì)量份檸檬酸脂肪酸甘油酯、1質(zhì)量份乙二胺聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段式聚醚、20質(zhì)量份硫酸鈉、2質(zhì)量份乙二胺四乙酸二鈉、20質(zhì)量份過碳酸鈉、15質(zhì)量份十二烷基醇聚氧乙烯醚硫酸鈉、5質(zhì)量份三甲基硅烷基氯化鎂混合而成的混合溶液中，超聲波振蕩處理30分鐘，混合溶液的溫度為70℃，再移入50℃的熱水中超聲波振蕩處理60分鐘，取出后用水沖洗干凈，自然晾干；

(2)再將玻璃置于由每升含1質(zhì)量份氫氧化鉀、30質(zhì)量份硅酸鉀、50質(zhì)量份乳酸、110質(zhì)量份乙醇混合而成的混合溶液中，并轉(zhuǎn)移至高壓反應(yīng)釜中進(jìn)行離子交換處理，混合液溫度為40℃，反應(yīng)釜內(nèi)壓力為50mpa，將高壓釜的兩相對面分別接通正負(fù)直流平板電極，控制電流為70a，同時(shí)在不銹鋼表面外加電磁場3.0t，磁場方向與反應(yīng)釜平面垂直，處理時(shí)間為3小時(shí)，取出用水沖洗干凈后再紅外線烘干，即得鋼化玻璃；

(3)將120質(zhì)量份雙a型聚碳酸酯、1質(zhì)量份硅烷偶聯(lián)劑kh792和8質(zhì)量份納米四氮化三硅進(jìn)行電子束預(yù)輻照，輻照劑量分別為10kgy，并全程保持?jǐn)嚢瑁没旌衔颽；

(4)使用超音速等離子噴涂系統(tǒng)將上述混合物a在上述鋼化玻璃的兩面進(jìn)行鍍膜制作，噴涂電流為400a，噴距為100mm，鍍膜厚度為30nm，即得到用于洗衣機(jī)蓋板的鋼化玻璃。

實(shí)施例2

(1)將普通玻璃置于由每升含50質(zhì)量份硅酸鈉、30質(zhì)量份羧甲基纖維素鈉、50質(zhì)量份碳酸鉀、15質(zhì)量份檸檬酸脂肪酸甘油酯、5質(zhì)量份乙二胺聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段式聚醚、5質(zhì)量份硫酸鈉、10質(zhì)量份乙二胺四乙酸二鈉、5質(zhì)量份過碳酸鈉、20質(zhì)量份十二烷基醇聚氧乙烯醚硫酸鈉、1質(zhì)量份三甲基硅烷基氯化鎂混合而成的混合溶液中，超聲波振蕩處理90分鐘，混合溶液的溫度為50℃，再移入80℃的熱水中超聲波振蕩處理30分鐘，取出后用水沖洗干凈，自然晾干。

(2)再將玻璃置于由每升含10質(zhì)量份氫氧化鉀、20質(zhì)量份硅酸鉀、100質(zhì)量份乳酸、90質(zhì)量份乙醇混合而成的混合溶液中，并轉(zhuǎn)移至高壓反應(yīng)釜中進(jìn)行離子交換處理，混合液溫度為60℃，反應(yīng)釜內(nèi)壓力為30mpa，將高壓釜的兩相對面分別接通正負(fù)直流平板電極，控制電流為100a，同時(shí)在不銹鋼表面外加電磁場1.0t，磁場方向與反應(yīng)釜平面垂直，處理時(shí)間為5小時(shí)，取出用水沖洗干凈后再紅外線烘干，即得鋼化玻璃。

(3)將80質(zhì)量份雙a型聚碳酸酯、5質(zhì)量份硅烷偶聯(lián)劑kh792和3質(zhì)量份納米四氮化三硅進(jìn)行電子束預(yù)輻照，輻照劑量分別為50kgy，并全程保持?jǐn)嚢瑁没旌衔颽。

(4)使用超音速等離子噴涂系統(tǒng)將上述混合物a在上述鋼化玻璃的兩面進(jìn)行鍍膜制作，噴涂電流為300a，噴距為200mm，鍍膜厚度為40nm，即得到用于洗衣機(jī)蓋板的鋼化玻璃。

實(shí)施例3

(1)將普通玻璃置于由每升含40質(zhì)量份硅酸鈉、20質(zhì)量份羧甲基纖維素鈉、30質(zhì)量份碳酸鉀、17質(zhì)量份檸檬酸脂肪酸甘油酯、4質(zhì)量份乙二胺聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段式聚醚、15質(zhì)量份硫酸鈉、6質(zhì)量份乙二胺四乙酸二鈉、12質(zhì)量份過碳酸鈉、18質(zhì)量份十二烷基醇聚氧乙烯醚硫酸鈉、3質(zhì)量份三甲基硅烷基氯化鎂混合而成的混合溶液中，超聲波振蕩處理60分鐘，混合溶液的溫度為60℃，再移入70℃的熱水中超聲波振蕩處理40分鐘，取出后用水沖洗干凈，自然晾干。

(2)再將玻璃置于由每升含8質(zhì)量份氫氧化鉀、25質(zhì)量份硅酸鉀、80質(zhì)量份乳酸、95質(zhì)量份乙醇混合而成的混合溶液中，并轉(zhuǎn)移至高壓反應(yīng)釜中進(jìn)行離子交換處理，混合液溫度為50℃，反應(yīng)釜內(nèi)壓力為40mpa，將高壓釜的兩相對面分別接通正負(fù)直流平板電極，控制電流為80a，同時(shí)在不銹鋼表面外加電磁場2.0t，磁場方向與反應(yīng)釜平面垂直，處理時(shí)間為4小時(shí)，取出用水沖洗干凈后再紅外線烘干，即得鋼化玻璃。

(3)將100質(zhì)量份雙a型聚碳酸酯、3質(zhì)量份硅烷偶聯(lián)劑kh792和5質(zhì)量份納米四氮化三硅進(jìn)行電子束預(yù)輻照，輻照劑量分別為40kgy，并全程保持?jǐn)嚢瑁没旌衔颽。

(4)使用超音速等離子噴涂系統(tǒng)將上述混合物a在上述鋼化玻璃的兩面進(jìn)行鍍膜制作，噴涂電流為340a，噴距為170mm，鍍膜厚度為50nm即得到用于洗衣機(jī)蓋板的鋼化玻璃。

實(shí)施例1至實(shí)施例3制得的所述用于洗衣機(jī)蓋板的鋼化玻璃以及普通玻璃性能測試結(jié)果見表1。

表1實(shí)施例1至實(shí)施例3材料性能測試結(jié)果

實(shí)施例4至實(shí)施例11

實(shí)施例4至實(shí)施例11的制備方法同實(shí)施例2，不同之處在于實(shí)施例4至實(shí)施例實(shí)施例11的所述鍍膜層厚度不同，分別為0hm、10hm、20nm、30nm、35nm、45nm、50nm、60nm，制得的所述用于洗衣機(jī)蓋板的鋼化玻璃的性能測試結(jié)果見表2。

表2實(shí)施例4至11材料性能測試結(jié)果

優(yōu)選地，所述鍍膜層的厚度為45nm。

實(shí)施例12至實(shí)施例20

實(shí)施例12至實(shí)施例20的制備方法同實(shí)施例2，不同之處在實(shí)施例12～20的鍍膜層的原料組分不同，所述鍍膜層的原料組分見表3，制得的鋼化玻璃樣品的性能測試結(jié)果見表4。

表3實(shí)施例12～20的鍍膜層的組分含量

表4實(shí)施例12至20材料性能測試結(jié)果

優(yōu)選地，所述鍍膜層由以下重量份的原料組成：105份雙a型聚碳酸酯、3份硅烷偶聯(lián)劑和6份納米四氮化三硅。

實(shí)施例21至實(shí)施例27

實(shí)施例21～27的制備方法同實(shí)施例2，不同之處在于實(shí)施例21～27的輻照劑量不同，分別為0kgy、10kgy、20kgy、30kgy、35kgy、40kgy、60kgy，制得的鋼化玻璃樣品的性能測試見表5所示。

表5實(shí)施例21至27材料性能測試結(jié)果

對比例1

對比例1的制備方法同實(shí)施例2，不同之處在于對比例1沒有外加磁場進(jìn)行離子交換處理，制得的鋼化玻璃樣品的性能測試結(jié)果為：抗沖擊性2.29m；抗彎強(qiáng)度425mpa。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍內(nèi)。本發(fā)明要求的保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等同物界定。