[发明专利]一种玻璃用组合物和铝硅酸盐玻璃及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及玻璃领域，公开了一种玻璃用组合物和铝硅酸盐玻璃及其制备方法和应用。具体地，以各组分的总摩尔数为基准，以氧化物计，该玻璃用组合物含有60‑85mol％的SiO₂+B₂O₃+P₂O₅+Ge₂O₃+Te₂O₃、1‑20mol％的Al₂O₃+Ga₂O₃、10‑25mol％的Li₂O+Na₂O+K₂O、0.01‑15mol％的碱土金属氧化物，所述碱土金属氧化物为MgO、CaO、SrO和BaO中的一种或多种；其中，所述玻璃用组合物的脆性因子C值为‑0.25‑20。本发明制备得到的玻璃，钢化效果好，具有较高的应变点、较高的弹性模量、较低的熔化温度、较高的热膨胀系数，并同时兼具良好的韧性。

技术领域

本发明涉及玻璃领域，具体地，涉及一种玻璃用组合物和铝硅酸盐玻璃及其制备方法和应用。

背景技术

在平面显示领域，最近几年触摸屏产品市场发展迅速，目前的主流产品是电容式触摸屏，其主要部件是表面起保护作用的玻璃基板。随着显示技术及触控技术的发展，市场对于玻璃基板的要求日益提高。由于触摸屏应用越来越广泛，大中小尺寸的设备几乎都具有触摸屏，所以触摸屏的最主要性能是要具备优秀的机械性能、抗刮和抗划伤能力，而此性能是由玻璃的强度体现出来的，所以提高玻璃自身的强度是关键。玻璃强度除了受钢化影响之外，本身的料方组成起到关键的决定作用。市面上主流的保护盖板玻璃采用普通钠钙硅酸盐体系或高碱高铝硅酸盐体系进行化学钢化达到增强的目的，较新型的盖板玻璃采用无色蓝宝石切片作为保护盖板。然而上述体系均存在较大缺陷。

普通钠钙玻璃进行离子交换后，无法达到足够的应力层深度和较高的表面压缩应力，抵抗机械变形的能力(硬度)较弱，抗刮擦能力较差；高碱高铝硅酸盐玻璃引入高含量Al₂O₃之后加速了离子交换的进程和深度，抗刮擦能力得以提高，但是Al₂O₃替代SiO₂之后降低了玻璃结构的开放程度，具有刚性结构，可抵抗形变，导致断裂韧性减小、脆性增加、手机等手持显示装置碎屏事件时有发生。另一方面，高含量Al₂O₃的引入快速增加了玻璃的熔化难度，粘度为200泊时的温度往往超过1550℃，甚至1600℃，甚至1650℃以及更高，工业制造难度较大；蓝宝石是硬度仅次于钻石的物质，其莫氏硬度为9，抗刮擦能力优于强化玻璃，但是脆性过大，遇到冲击容易破碎，目前只是在摄像头保护玻璃等小尺寸器件表面使用，智能手机屏幕等大尺寸保护表面存在易碎的风险，尚无推广应用。

在柔性显示领域，柔性显示器件主要由基板、中间显示介质、封装三层组成。基板衬底材料可由玻璃、有机聚合物、金属等材料制得，目前来说各有优劣，尚无完美解决强度与韧性统一的方案。与柔性材料如聚合物与金属箔相比，厚度0.1mm的超薄玻璃是一种配方高度优化的玻璃材料，其阻隔水汽和氧气的性能优异，具有优良的耐化性和机械性能，还具有较低的热膨胀和较高的热稳定性。它最大的优势是在于镀膜技术的成熟性和兼容性。目前主流AMLCD、AMOLED均在玻璃基板上制作TFT，相关技术、设备和产业链已非常成熟，兼容性非常理想，必将大大降低生产成本，但是作为脆性材料的超薄玻璃，降低其脆性、提高抗冲击性能是料方层面需要突破的问题之一。在柔性封装盖板材料、衬底材料、衬底复合材料等方面，可化学钢化的低脆性超薄柔性玻璃在强度、气密性等方面远胜聚合物材料，但是同样存在玻璃材料无法避免的脆性问题，跌落时的破碎损伤仍然需要避免。因此，在料方层面提高韧性仍是重要课题之一。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的上述缺陷，提供一种玻璃用组合物和铝硅酸盐玻璃及其制备方法和应用，本发明的铝硅酸盐玻璃具有较低的脆性。