本公開涉及強(qiáng)化玻璃技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種玻璃組合物及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

玻璃一直是顯示技術(shù)發(fā)展中不可或缺的材料，隨著顯示技術(shù)的發(fā)展，通過化學(xué)強(qiáng)化改變玻璃表面的組成可以提高玻璃的強(qiáng)度，玻璃更多的應(yīng)用于顯示器件的保護(hù)中。目前平板電腦、液晶電視、移動(dòng)電話、數(shù)碼相機(jī)等都配備觸摸屏，而在使用過程中，觸摸屏蓋板玻璃易于發(fā)生接觸和摩擦，加上不經(jīng)意的刻劃、碰觸，由此產(chǎn)生的劃痕直接造成觸摸屏表面粗糙，光潔度下降，影響使用效果，更有可能導(dǎo)致屏幕破裂。

根據(jù)市場的需求，觸摸屏蓋板玻璃正逐漸向著更優(yōu)質(zhì)的方向發(fā)展。其優(yōu)質(zhì)主要體現(xiàn)在表面應(yīng)力大、應(yīng)力層深度適合、耐熱、耐熱沖擊、輕薄適合大尺寸化等方面。目前，在提高堅(jiān)韌性、降低脆性方面的研究進(jìn)展依舊差強(qiáng)人意，未有突破性進(jìn)展，觸摸屏蓋板玻璃的損壞亦多由抗損傷性能不足而造成。

因此亟需一種玻璃組合物，強(qiáng)化后機(jī)械性能好，抗破壞，抗跌落，可以制備為高性能的觸摸屏蓋板玻璃。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本公開的目的是提供一種玻璃組合物配方，該玻璃組合物配方制備得到的玻璃適合于化學(xué)強(qiáng)化，強(qiáng)化后機(jī)械性能好，抗破壞、跌落。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本公開提供一種玻璃組合物，以所述玻璃組合物的總重量為100％計(jì)，所述玻璃組合物包括55-65重量％的sio2、16-25重量％的al2o3、0.01-10重量％的b2o3、9-18重量％的na2o和0.01-5重量％的zno。

在本公開所提供的玻璃組合物中，sio2是構(gòu)成玻璃骨架的成分，sio2含量較高，耐化學(xué)性和機(jī)械強(qiáng)度會(huì)增加，玻璃的高溫粘度增加，如果sio2過多，就難以得到料性長的玻璃。sio2含量較低則不易形成玻璃，應(yīng)變點(diǎn)下降，膨脹系數(shù)增加，耐酸性和耐堿性均會(huì)下降?？紤]到熔化溫度、析晶上限溫度、玻璃膨脹系數(shù)、機(jī)械強(qiáng)度、玻璃料性等性能，本公開的sio2含量為55-65重量％。

在本公開所提供的玻璃組合物中引入al2o3，非橋氧與al形成鋁氧四面體，該體積比硅氧四面體的大，在玻璃結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生更大的縫隙，有利于離子交換，最終使得化學(xué)強(qiáng)化效果更好。但al2o3含量過高，難以熔制。相反地，al2o3含量過低，玻璃容易析晶，機(jī)械強(qiáng)度較低不利于成型，因此本公開合適的al2o3的含量為16-25重量％。

在本公開所提供的玻璃組合物中引入na2o，na是離子交換的主要物質(zhì)，通過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玻璃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。na2o屬于網(wǎng)絡(luò)外體，具有助熔作用，使得玻璃熔化溫度降低，因此本公開合適的na2o含量為9-18重量％。

在本公開所提供的玻璃組合物中引入b2o3能降低玻璃粘度，改善玻璃脆性的和光透過慮。本發(fā)明中硼受到鋅壓迫使硼以三面體的形式存在，硼氧基本單位和硅氧基本單位可以聯(lián)結(jié)成比硼氧群更為復(fù)雜的組合絡(luò)陰離子群，硼原子會(huì)以平面結(jié)構(gòu)形式存在，非橋氧數(shù)量增加。玻璃經(jīng)化學(xué)強(qiáng)化后，在受到外界沖擊時(shí)，玻璃中硼氧三面體產(chǎn)生滑移，能夠充分卸掉外力，提高玻璃抗沖擊性能，本公開合適的b2o3含量為0.01-10重量％。

在本公開所提供的玻璃組合物中引入zno，鋅元素處于網(wǎng)絡(luò)空間中間，對(duì)周圍硅氧四面體起積聚作用，改善玻璃的楊氏模量，提高玻璃穩(wěn)定性，增加離子交換速度和深度，本公開合適的zno含量為0.01-5重量％。

本公開還提供了一種玻璃組合物的制備方法，該方法包括在加熱條件下，將玻璃組合物原料混合后進(jìn)行熔融、均化、澆注成型并退火，以所述玻璃組合物的總重量為100％計(jì)，所述玻璃組合物包括55-65重量％的sio2、16-25重量％的al2o3、0.01-10重量％的b2o3、9-18重量％的na2o和0.01-5重量％的zno。

本公開還提供了如上所述的制備方法制備得到的玻璃組合物。

本公開還提供了如上所述的玻璃組合物在制備觸摸屏中的應(yīng)用。

本公開還提供了一種使用如上所述玻璃組合物的觸摸屏設(shè)備。

通過上述技術(shù)方案，本公開提供的玻璃組合物中硼原子受到鋅原子的壓迫，硼原子以三配位存在，降低了玻璃的脆性不易發(fā)生失透且易于玻璃化。所述玻璃組合物具有較低的膨脹系數(shù)和較高的透光率，適合于各種加工處理；經(jīng)化學(xué)強(qiáng)化后具有優(yōu)良的耐沖擊性能和彎曲強(qiáng)度，壓縮應(yīng)力為907-995mpa，落球試驗(yàn)中52g鋼球抗沖擊高度為1400-1750mm，彎曲強(qiáng)度為2021-2689n，可有效地防止顯示產(chǎn)品玻璃表面的沖擊，較適用于制作觸摸屏蓋板玻璃。

本公開的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說明。

具體實(shí)施方式

以下對(duì)本公開的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式僅用于說明和解釋本公開，并不用于限制本公開。

在本公開中，在未作相反說明的情況下，所述玻璃組合物的密度根據(jù)gb/t7962.15-2010《無色光學(xué)玻璃測試方法第20部分：密度》使用阿基米德法測定。

在本公開中，在未作相反說明的情況下，所述玻璃組合物的熱膨脹系數(shù)根據(jù)astme228-1985《用透明石英膨脹儀測定固體材料線性熱膨脹的試驗(yàn)方法》測定得到。

在本公開中，在未作相反說明的情況下，所述玻璃組合物的楊氏模量根據(jù)gb/t7962.15-2010《無色光學(xué)玻璃測試方法第6部分：楊氏模量、剪切模量及泊松比》使用共振法測定得到。

在本公開中，在未作相反說明的情況下，所述玻璃組合物的耐酸性能根據(jù)gb/t7962.15-2010《無色光學(xué)玻璃測試方法第14部分：耐酸穩(wěn)定性》測定得到。

在本公開中，在未作相反說明的情況下，所述玻璃組合物的壓縮應(yīng)力與強(qiáng)化深度gb/t18144-2008《玻璃應(yīng)力測定方法》測定得到。

在本公開中，在未作相反說明的情況下，所述玻璃組合物的斷裂韌性根據(jù)gb4161-2007《金屬材料平面應(yīng)變斷裂韌度kic試驗(yàn)方法》測定得到。

在本公開中，在未作相反說明的情況下，所述玻璃組合物的抗沖擊強(qiáng)度使用52g的鋼球測定得到。

在本公開中，在未作相反說明的情況下，所述玻璃組合物的彎曲強(qiáng)度根據(jù)jc-t676-1997《玻璃材料彎曲強(qiáng)度試驗(yàn)方法》測定得到。

在本公開中，在未作相反說明的情況下，所述玻璃組合物的透過率根據(jù)gb/t5433-1985《日用玻璃透過率測定方法》測定得到。

本公開第一方面提供了一種玻璃組合物，以所述玻璃組合物的總重量為100％計(jì)，所述玻璃組合物包括55-65重量％的sio2、16-25重量％的al2o3、0.01-10重量％的b2o3、9-18重量％的na2o和0.01-5重量％的zno。

本公開提供的玻璃組合物中硼原子受到鋅原子的壓迫，硼原子以三配位存在，降低了玻璃的脆性不易發(fā)生失透且易于玻璃化。所述玻璃組合物具有較低的膨脹系數(shù)和較高的透光率，適合于各種加工處理；經(jīng)化學(xué)強(qiáng)化后具有優(yōu)良的耐沖擊性能和彎曲強(qiáng)度，壓縮應(yīng)力為907-995mpa，落球試驗(yàn)中52g鋼球抗沖擊高度為1400-1750mm，彎曲強(qiáng)度為2021-2689n，可有效地防止顯示產(chǎn)品玻璃表面的沖擊，較適用于制作觸摸屏蓋板玻璃。

根據(jù)本公開第一方面，為了進(jìn)一步提升玻璃組合物的機(jī)械性能，在各項(xiàng)參數(shù)之間取得平衡，優(yōu)選情況下，所述玻璃組合物包括59-63重量％的sio2、18-22重量％的al2o3、3-8重量％的b2o3、12-16重量％的na2o和0.8-3重量％的zno。

根據(jù)本公開的第一方面，優(yōu)選地，以所述玻璃組合物的總重量為100％計(jì)，所述玻璃組合物由55-65重量％的sio2、16-25重量％的al2o3、0.01-10重量％的b2o3、9-18重量％的na2o和0.01-5重量％的zno組成；優(yōu)選地，所述玻璃組合物由59-63重量％的sio2、18-22重量％的al2o3、3-8重量％的b2o3、12-16重量％的na2o和0.8-3重量％的zno組成。

根據(jù)本公開第一方面，上述玻璃組合物于420℃使用kno3熔液強(qiáng)化4h后強(qiáng)化深度為30-52μm，壓縮應(yīng)力為907-995mpa，落球試驗(yàn)中52g鋼球抗沖擊高度為1400-1750mm，彎曲強(qiáng)度為2021-2689n。

本公開第二方面提供了一種玻璃組合物的制備方法，該方法包括在加熱條件下，將玻璃組合物原料混合后進(jìn)行熔融、均化、澆注成型并退火，以所述玻璃組合物的總重量為100％計(jì)，以所述玻璃組合物的總重量為100％計(jì)，所述玻璃組合物包括55-65重量％的sio2、16-25重量％的al2o3、0.01-10重量％的b2o3、9-18重量％的na2o和0.01-5重量％的zno。

根據(jù)本公開第二方面，為了進(jìn)一步提升玻璃組合物的機(jī)械性能，在各項(xiàng)參數(shù)之間取得平衡，所述玻璃組合物包括59-63重量％的sio2、18-22重量％的al2o3、3-8重量％的b2o3、12-16重量％的na2o和0.8-3重量％的zno。

根據(jù)本公開第二方面，優(yōu)選地，以所述玻璃組合物的總重量為100％計(jì)，所述玻璃組合物由55-65重量％的sio2、16-25重量％的al2o3、0.01-10重量％的b2o3、9-18重量％的na2o和0.01-5重量％的zno組成；優(yōu)選地，所述玻璃組合物由59-63重量％的sio2、18-22重量％的al2o3、3-8重量％的b2o3、12-16重量％的na2o和0.8-3重量％的zno組成。

根據(jù)本公開第二方面，所述熔融的條件包括：溫度為1550-1670℃，時(shí)間為4-10h；本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際情況確定具體的熔融溫度和熔融時(shí)間。

根據(jù)本公開第二方面，所述退火的條件包括：溫度為600-800℃，時(shí)間為3-6h；本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際情況確定具體的退火溫度和退火時(shí)間。

所述均化和澆注成型均可以采用本領(lǐng)域常規(guī)使用的各種方法；例如可以通過攪拌使熔融的玻璃組合物中的氣泡溢出、各組分均勻分布，可以在不銹鋼模具中澆注成型，所述步驟與參數(shù)為本領(lǐng)域常規(guī)使用的步驟與參數(shù)，本公開對(duì)此沒有特別的限制。

本公開第三方面提供了如上所述的制備方法制備得到的玻璃組合物；所述玻璃組合物適合于加工處理，本公開對(duì)于加工處理的方法沒有特別的限制，可以為本領(lǐng)域常規(guī)使用的各種加工處理方式，例如切片、打磨和化學(xué)鋼化等。

本公開第四方面提供了如上所述的玻璃組合物在制備觸摸屏中的應(yīng)用。

根據(jù)本公開第四方面，所述玻璃組合物應(yīng)用于制備觸摸屏?xí)r需進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)化提高機(jī)械性能。所述化學(xué)強(qiáng)化的方法可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員常規(guī)使用的各種化學(xué)強(qiáng)化方法，本公開對(duì)此沒有特別的限制；優(yōu)選地，所述化學(xué)強(qiáng)化的條件包括：將所述玻璃組合物于強(qiáng)化液中強(qiáng)化3-6h，溫度為410-450℃；更優(yōu)選地，所述強(qiáng)化液為kno3熔液，無需添加加速劑、保護(hù)劑等輔助強(qiáng)化的成分。

本公開第五方面提供了一種觸摸屏設(shè)備，所述觸摸屏設(shè)備中至少一個(gè)玻璃層使用如上所述的玻璃組合物。

下面通過實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明。

表1列出了通過溢流法制造本公開所述的玻璃組合物及其物理性質(zhì)(密度、透過率和膨脹系數(shù))、以及強(qiáng)化后的機(jī)械性能(壓縮應(yīng)力、強(qiáng)化深度、抗沖擊強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度)。所述制備的步驟包括：將玻璃組合物按照比例混合，將混合物放入鉑銠坩堝中1600-1670℃加熱7h，使用鉑金棒攪拌均化得到玻璃組合物熔融體；將所述玻璃組合物熔融體倒入模具中室溫下澆注成型，待冷卻至室溫后得到澆注后的玻璃組合物工件；將所述玻璃組合物工件于600-670℃保溫4h進(jìn)行退火處理，得到退火玻璃組合物工件；將所述退火玻璃組合物工件于420℃的kno3熔液中處理4h得到強(qiáng)化后的玻璃組合物工件；以強(qiáng)化后的玻璃組合物工件為樣品測定機(jī)械強(qiáng)度。

表1

根據(jù)本公開各實(shí)施例的數(shù)值比較可以看出，本公開提供的玻璃組合物降低了玻璃的脆性，不易發(fā)生失透且易于玻璃化，具有較低的膨脹系數(shù)，適合于化學(xué)強(qiáng)化；所述玻璃組合物的結(jié)構(gòu)疏松，同時(shí)強(qiáng)化后強(qiáng)化深度為30-52μm，壓縮應(yīng)力為907-995mpa，落球試驗(yàn)中52g鋼球抗沖擊高度為1400-1750mm，彎曲強(qiáng)度為2021-2689n，可有效地防止顯示產(chǎn)品玻璃表面的沖擊破碎，不易發(fā)生失透，較適用于制作觸摸屏蓋板玻璃。

在本公開實(shí)施例7-15中，所述玻璃組合物包括59-63重量％的sio2、18-22重量％的al2o3、3-8重量％的b2o3、12-16重量％的na2o和0.8-3重量％的zno時(shí)，其膨脹系數(shù)不高于86×10^-7/℃；強(qiáng)化深度不低于36.1μm；壓縮應(yīng)力為947-977mpa，平均值達(dá)到961.3mpa；落球試驗(yàn)中52g鋼球抗沖擊高度為1600-1700mm；彎曲強(qiáng)度為2038-2346n，平均彎曲強(qiáng)度達(dá)到2189n。在本工開優(yōu)選范圍內(nèi)的玻璃組合物各項(xiàng)參數(shù)均處于一個(gè)較好的范圍內(nèi)，各項(xiàng)參數(shù)的均衡使所述玻璃組合物具有更優(yōu)越的性能。

以上詳細(xì)描述了本公開的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本公開并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本公開的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對(duì)本公開的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本公開的保護(hù)范圍。

另外需要說明的是，在上述具體實(shí)施方式中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合。為了避免不必要的重復(fù)，本公開對(duì)各種可能的組合方式不再另行說明。

此外，本公開的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本公開的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本公開所公開的內(nèi)容。