一種玻璃用組合物、耐沖擊玻璃及其制備方法和應用
【技術領域】
[0001 ]本發(fā)明涉及玻璃領域，具體地，涉及一種玻璃用組合物、耐沖擊玻璃及其制備方法 和應用。
【背景技術】
[0002] 蓋板玻璃是制造觸摸屏的上游主要原材料，觸摸屏產(chǎn)品的應用領域從筆記本電 腦、手機GPS(全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)）、P0S(銷售點終端)等到各種平板顯示行業(yè)，市場廣闊。傳 統(tǒng)的鈉鈣硅玻璃通過化學鋼化改變玻璃表面的組成，可以提高玻璃的強度，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用。
[0004] 為了實現(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，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行熔融處理、退火處理、機械加工處理和化學強化處理。
[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，表面應力在600MPa以上，應力層深度在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，表面應力在 800MPa以上（如800-850MPa)，應力層深度在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用蓋板玻璃。
[0009] 本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【具體實施方式】
[0010] 以下對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體 實施方式僅用于說明和解釋本發(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，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)明人在研究中進一步發(fā)現(xiàn)，當組合物中還含有K2O 和Ce〇2中的至少一種時，能夠進一步提高制備得到的玻璃的耐抗擊性能，且當組合物中還 同時含有K20和Ce02時，能夠更進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，K 20的含量為2-5wt %，和/或Ce02的含量為0 · 3-0 · 5wt% ;進一 步優(yōu)選地，以該組合物的重量為基準，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，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%;進一步優(yōu)選地，以該組合物的重 量為基準，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是構成玻璃骨架的成分，Si02含量的提高可以提高玻璃機 械強度和化學穩(wěn)定性，減小熱膨脹系數(shù)，增高耐化學性，但過高時導致高溫粘度升高，不利 于熔解，一般的窯爐難以滿足，含量過低則難以得到較長料性的玻璃，浮法玻璃成型難以適 應，因此，綜合考慮，以該組合物的重量為基準，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)構的強度，高含量的Al2〇3有助于玻璃應 變點、抗彎強度的增高，但過高則導致玻璃粘度增大，浮法玻璃熔窯的熔化難度加大。同時， 氧化硅和氧化鋁共同構成玻璃網(wǎng)絡結(jié)構的主體，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械強度。因此，綜合考慮，以該組合物的重量為基準，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)，通過玻璃中的鈉離子與熔鹽中 的鉀離子進行交換，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，從而達到提高玻璃強度的效果。Na 20屬于網(wǎng)絡外體，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，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間。但氧化鈉及氧化鉀過量易引起結(jié) 晶，會降低玻璃機械性質(zhì)。玻璃表層Na 20在高溫下可以與化學強化液中的鉀離子交換提高 強化特性，因此K20含量過高則使玻璃本身在一定程度上失去化學鋼化特性，因此，綜合考 慮化學鋼化效果，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，但是含量過高則導致玻璃難以熔解，因此，綜合考慮，優(yōu)選情況下，以該組合 物的重量為基準，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)量和玻璃透過率。因此，綜合考慮，優(yōu)選情況下，以該組合 物的重量為基準，Ce02的含量為0.01 -0.5wt %，進一步優(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，之所以能夠使得玻璃具有優(yōu)良的 耐沖擊性能，主要歸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，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 璃用組合物依次進行熔融處理、退火處理、機械加工處理和化學強化處理。
[0023] 本發(fā)明的方法中，對于玻璃用組合物的具體限定請參見前述相應內(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，時間為1-3h。退火處理可以在具有預定形狀的（不銹鋼鑄鐵)磨具內(nèi)進行，以獲得具有預定形狀的玻 璃。
[0026] 本發(fā)明的方法中，對于機械加工處理沒有特別的限定，可以為本領域常見的各種 機械加工方式，例如可以為將退火處理得到的產(chǎn)物進行切割、研磨、拋光等。
[0027]本發(fā)明的方法中，優(yōu)選情況下，化學強化處理的方法包括:將機械加工處理得到的 產(chǎn)物置于400-480 °C的熔融KN〇3中處理4-6h。將化學強化