[发明专利]一种玻璃组合物及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本公开涉及强化玻璃技术领域，具体地，涉及一种玻璃组合物及其制备方法和应用。

背景技术

玻璃一直是显示技术发展中不可或缺的材料，随着显示技术的发展，通过化学强化改变玻璃表面的组成可以提高玻璃的强度，玻璃更多的应用于显示器件的保护中。目前平板电脑、液晶电视、移动电话、数码相机等都配备触摸屏，而在使用过程中，触摸屏盖板玻璃易于发生接触和摩擦，加上不经意的刻划、碰触，由此产生的划痕直接造成触摸屏表面粗糙，光洁度下降，影响使用效果，更有可能导致屏幕破裂。并且在便携设备跌落过程中，盖板玻璃更是首当其冲，容易破损。

根据市场的需求，触摸屏盖板玻璃正逐渐向着更优质的方向发展。其优质主要体现在表面应力大、应力层深度适合、耐热、耐热冲击、轻薄适合大尺寸化等方面。目前，触摸屏盖板玻璃在提高坚韧性、降低脆性方面的研究进展依旧差强人意，未有突破性进展，触摸屏盖板玻璃的损坏亦多由抗损伤性能不足而造成。特别是2.5D和3D盖板玻璃的应用，对盖板玻璃的各项性能提出了更高的要求。

因此亟需一种玻璃组合物，强化后机械性能好，抗破坏，抗跌落。

发明内容

本公开的目的是提供一种玻璃组合物配方，该玻璃组合物配方制备得到的玻璃适合于化学强化，强化后机械性能好，抗破坏、跌落。

为了实现上述目的，本公开提供了一种玻璃组合物，以所述玻璃组合物的总重量为100％计，所述玻璃组合物包括45-65重量％的SiO₂、12-25重量％的Al₂O₃、0.5-15重量％的P₂O₅、9-17重量％的Na₂O、0.1-5重量％的MgO、0.1-5重量％的Y₂O₃和不可避免的杂质。

其中，SiO₂是玻璃的骨架，以硅氧四面体的结构单元形成不规则的连续网络。它能提高玻璃的机械强度、化学稳定性、热稳定性等，但也较难熔化，含量过高会造成玻璃粘度上升，失透、成型困难、难以均质化等，因此SiO₂的适宜含量是45-65重量％。

Al₂O₃可以提高玻璃组合物的耐热性及化学持久性，使得玻璃中的碱金属离子容易移动，进而使化学强化容易进行。同时，Al₂O₃可以实现高温耐热稳定性和维持化学强化后的强度。但是，如果Al₂O₃含量过高，那么失透温度上升，不利于成型，因此Al₂O₃含量为12-25重量％。

P₂O₅中磷元素具有较大的半径，可以加速离子半径较大的阳离子交换离子半径较小的阳离子的速率，P₂O₅的加入提高了熔盐中的钾离子交换玻璃中的钠离子的速率；在玻璃中加入P₂O₅还可以降低液相线温度，从而有利于玻璃的熔化与澄清；在熔制过程中，P₂O₅会有部分挥发，恰恰有利于玻璃的澄清，可以适当减少澄清剂的用量。因此P₂O₅的含量为0.5-15重量％。

Na₂O是降低玻璃熔点的成分，可以被钾离子置换提高玻璃机械强度。同时钠离子作为网络外体，其玻璃结构中起到断网的作用，可以降低玻璃的黏度；但是Na₂O的含量过高，玻璃的耐化性、力学性能等会变差；Na₂O含量过低，则会影响玻璃的化学强化效果，增加玻璃的析晶倾向。因此Na₂O的含量为9-17重量％。

MgO可以显著提高玻璃的溶解性，但是过量加入MgO会导致化学强化深度急剧减小、维氏硬度的降低和玻璃组合物的液相线温度上升。因此MgO适宜的含量为0.1-5重量％。