CN108975688A - 一种玻璃及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种玻璃及制备方法，以重量百分比计，本公开玻璃中，B2O3和P2O5的总含量为1‑15％；Y2O3、La2O3和Nd2O3的总含量为0.1‑4％；MgO、ZnO、In2O3和TiO2的总含量为1‑15％；SiO2的含量为40‑64％；Al2O3的含量为15‑25％；Na2O的含量为8‑17％；Li2O的含量为0.01‑8％；K2O的含量为0.01‑6％；Rb2O的含量为0.01‑3％；ZrO2的含量为0‑5％。本公开制备玻璃的方法包括将原材料依次混合、熔融、成型、退火和加工，所述原材料使得制备得到的玻璃符合上述玻璃的组成。本公开玻璃在热处理、热化学处理过程中不易发生变形，本公开玻璃的热稳定性高、尺寸稳定性高、强度高。
Description
技术领域
本公开涉及玻璃技术领域，具体地，涉及一种玻璃及制备方法。
背景技术
随着智能手机与平板电脑的普及，开启了智能移动的时代。以往的手机局限在通讯功能，但目前包括智能手机与平板电脑的智能设备的性能已与笔记本接近，让人们凭借无线通信的方便性无时无刻不在执行及享受较高层次的商务及娱乐活动。在这样的趋势下，对显示器性能要求也不断提高，尤其是对移动智能设备的画面质量、在户外的可视性能要求也正在提升，同时为了减轻手持式设备的使用负担，重量变轻、厚度变薄成为不可避免的大趋势。在这种发展潮流引导下，化学强化保护玻璃也在逐渐降低厚度，但是随着厚度减小，玻璃机械强度大幅降低，抗跌落冲击性能受到严重挑战，保护盖板玻璃破碎问题时有发生。为了保持足够的强度，在盖板玻璃化学强化过程中不断加深离子交换深度及增大表面压应力，例如厚度为0.5mm的玻璃，化学强化后离子交换深度在30um以上，50um以上，100um以上，甚至120um以上、表面压缩应力在400MPa以上，600MPa以上，甚至800MPa以上。为了实现大深度和高压缩应力，玻璃板需要在400℃以上的强化液中处理数小时甚至更长时间。然而玻璃板在长时间的高温化学处理过程中存在变形和尺寸收缩的风险，从而导致成品玻璃翘曲变形规格超标以及化学强化均匀性变差的问题。因此，如何提高基板玻璃材料强度、柔韧性、降低热处理过程变形是目前亟待解决的技术问题。
随着中小尺寸显示产品竞争加剧，非平面显示受到面板厂商的热捧，2.5D、3D曲面盖板玻璃应用逐渐增多。其中，2.5D玻璃屏幕是在平面玻璃的基础上对边缘进行了弧度处理，3D曲面玻璃中间和边缘部分都设计成弯曲的弧形。3D曲面玻璃主要用平板玻璃由热弯机弯曲成型，3D曲面外观具有新颖性、时尚感和科技感，可增加弧形边缘触控功能，带来出色的触控手感；并能解决天线布置空间不足的缺憾及增强收讯功能，更适用无线充电技术；产品差异化设计和优秀使用体验可获得消费者青睐。热弯成型是指把外形尺寸加工好的盖板玻璃加热到特定温度，让玻璃具有一定的粘滞流动性，从而沿模具的弧面进行形变处理，形成3D曲面，俗称热弯。当前热弯工艺良品率较低，主要原因是玻璃板的尺寸变形超出规格所致。在3D曲面盖板玻璃热弯成型工艺中，除需要高质量、高精度的石墨模具相配套外，还需要对玻璃材料的成分和物理性能进行调控，使得薄玻璃板具有良好的在热稳定性和尺寸稳定性，在热弯过程中弯曲平稳，减少翘曲变形，使玻璃材料加工成符合要求的3D曲面盖板玻璃。如何通过设计玻璃材料的成分和物理性能进行调控，进而使得薄玻璃板具有良好的热稳定性和尺寸稳定性，在热弯过程中弯曲平稳、减少翘曲变形是目前亟待解决的技术问题。
发明内容
本公开的目的是提供一种玻璃及制备方法，本公开的制备方法得到的玻璃在热处理、热化学处理过程中不易发生变形。
第一方面，本公开提供一种玻璃，以重量百分比计，该玻璃中，B2O3和P2O5的总含量为1-15％；Y2O3、La2O3和Nd2O3的总含量为0.1-4％；MgO、ZnO、In2O3和TiO2的总含量为1-15％；SiO2的含量为40-64％；Al2O3的含量为15-25％；Na2O的含量为8-17％；Li2O的含量为0.01-8％；K2O的含量为0.01-6％；Rb2O的含量为0.01-3％；以及ZrO2的含量为0-5％。
可选地，以重量百分比计，SiO2和Al2O3的总含量为63-80％；优选地，以重量百分比计，B2O3和P2O5的总含量为2-12％；优选地，以重量百分比计，Li2O、Na2O、K2O和Rb2O的总含量为11-23％；优选地，以重量百分比计，ZrO2的含量为1-3％；优选地，以重量百分比计，Nd2O3的含量为0.2-0.8％。
可选地，以重量百分比计，SiO2和Al2O3的总含量为63-80％；优选地，以重量百分比计，B2O3和P2O5的总含量为2-12％；优选地，以重量百分比计，Li2O、Na2O、K2O和Rb2O的总含量为11-23％；优选地，以重量百分比计，ZrO2的含量为不超过0.1％；优选地，以重量百分比计，Nd2O3的含量为0.2-0.8％。
可选地，根据式(1)计算得到的D值满足0.4≤D≤1：
D＝Na2O％÷(Li2O％+Na2O％+K2O％+Rb2O％)式(1)，其中，Na2O％、Li2O％、K2O％和Rb2O％分别表示玻璃中该组分的重量含量。
可选地，根据式(2)计算得到的E值满足0≤E≤0.3：
E＝In2O3％÷(MgO％+ZnO％+In2O3％+TiO2％)式(2)，其中，In2O3％、MgO％、ZnO％和TiO2％分别表示玻璃中该组分的重量含量。
可选地，根据式(3)计算得到的F值满足0<F≤1：
F＝TiO2％÷(MgO％+ZnO％+In2O3％+TiO2％)式(3)，其中，TiO2％、MgO％、ZnO％和In2O3％分别表示玻璃中该组分的重量含量。
可选地，根据式(4)计算得到的G值满足：G≥0.4：
G＝Y2O3％÷(Y2O3％+La2O3％+Nd2O3％)式(4)，其中，Y2O3％、La2O3％和Nd2O3％分别表示玻璃中该组分的重量含量。
可选地，根据式(5)计算得到的M值满足：0≤M≤3
式(5)，
其中，B2O3％、P2O5％、MgO％、ZnO％、In2O3％、TiO2％、Y2O3％、La2O3％、Nd2O3％、Li2O％、Na2O％、K2O％、Rb2O％、Al2O3％和ZrO2％分别表示玻璃中该组分的重量含量；0.5≤C1≤1，2≤C2≤4，2≤C3≤5，1≤C4≤3，0.5≤C5≤2，且0≤C6≤1；优选地，C1为0.75，C2为2，C3为3，C4为2.5，C5为1，且C6为0.5；优选地，0.1≤M≤2.5；优选地，0.6≤M≤2。
可选地，所述玻璃中还含有澄清剂，所述澄清剂在所述玻璃中的重量含量不大于1％，所述澄清剂为硫酸盐、硝酸盐、卤化物、氧化锡或氧化亚锡，或者为它们中的两种或三种。
第二方面，本公开提供一种制备玻璃的方法，该方法包括：将原材料依次混合、熔融、成型、退火和加工，所述原材料使得制备得到的玻璃符合上述任意一种所述玻璃的组成；优选地，所述方法还包括所述加工后的化学强化，通过将加工后的玻璃放入KNO3熔融液中进行化学强化。
第三方面，本公开提供根据上述方法制备得到的玻璃。
可选地，所述玻璃的厚度大于0.01mm，根据式(6)计算得到的W值大于4：
W＝0.01×(Tst×E×α)÷(τ)式(6)，其中，Tst为所述玻璃的应变点，单位为℃；E为所述玻璃在进行化学强化之前的杨氏模量，单位为GPa；α为所述玻璃在进行化学强化之前50～350℃范围内的平均热膨胀系数，单位为/℃；τ为所述玻璃在进行化学强化之前的整板残余应力，单位为GPa；优选地，所述W值大于6；进一步优选地，所述W值大于8。
本公开的制备方法得到的玻璃在热处理、热化学处理过程中不易发生变形，本公开玻璃的热稳定性高、尺寸稳定性高、强度高，并且热处理过程中翘曲变形小。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
第一方面，本公开提供一种玻璃，以重量百分比计，该玻璃中，B2O3和P2O5的总含量可以为1-15％；Y2O3、La2O3和Nd2O3的总含量可以为0.1-4％；MgO、ZnO、In2O3和TiO2的总含量可以为1-15％；SiO2的含量可以为40-64％；Al2O3的含量可以为15-25％；Na2O的含量可以为8-17％；Li2O的含量可以为0.01-8％；K2O的含量可以为0.01-6％；Rb2O的含量可以为0.01-3％；以及ZrO2的含量可以为0-5％。
根据本公开的第一方面，以重量百分比计，SiO2和Al2O3的总含量可以为63-80％；优选地，以重量百分比计，B2O3和P2O5的总含量可以为2-12％；优选地，以重量百分比计，Li2O、Na2O、K2O和Rb2O的总含量可以为11-23％；优选地，以重量百分比计，ZrO2的含量可以为1-3％；优选地，以重量百分比计，Nd2O3的含量可以为0.2-0.8％。
根据本公开的第一方面，以重量百分比计，SiO2和Al2O3的总含量可以为63-80％；优选地，以重量百分比计，B2O3和P2O5的总含量可以为2-12％；优选地，以重量百分比计，Li2O、Na2O、K2O和Rb2O的总含量可以为11-23％；优选地，以重量百分比计，ZrO2的含量可以为不超过0.1％；优选地，以重量百分比计，Nd2O3的含量可以为0.2-0.8％。
SiO2作为构成玻璃网络结构的基质，其加入可提高玻璃的耐热性与化学耐久性，并使玻璃不易失透，对于玻璃化过程也有助益；然而过多的SiO2会使得熔融温度升高，脆性增加，生产工艺过程的要求过高。为了进一步提高玻璃的机械性能、热稳定性、耐化学腐蚀性能等综合性能，优选地，所述玻璃中，以重量百分比计，SiO2的含量可以优选为40-61％。
Al2O3的加入可促进玻璃网络连接的完整度，使玻璃耐热性、离子交换深度及表面压缩应力、机械稳定性大幅提升，但是同时会使玻璃结构趋于刚性，增加玻璃的脆性，同时会导致玻璃易失透、高温表面张力及高温粘度过大，加大玻璃生产工艺难度等，为了更好地使Al2O3发挥其作用，因此，在所述玻璃中，以重量百分比计，Al2O3的含量可以为所述的15-25％。
B2O3、P2O5作为构成玻璃的基质，能单独生成玻璃，其加入可增强玻璃的化学稳定性、机械性能和离子交换进程，同时B2O3、P2O5也是良好的助溶剂，能大幅降低玻璃熔化温度，对于玻璃化过程也有助益。尤其，在所述玻璃中，以重量百分比计，B2O3和P2O5的总含量为优选的2-12％时，能够更好地发挥B2O3和P2O5的作用。
ZrO2虽不是关键组分，但是可以改善玻璃的离子交换性能和热稳定性，在对玻璃形成稳定性要求较高的玻璃制造技术中，应含有尽量少的ZrO2，在所述玻璃中，以重量百分比计，ZrO2的含量可以优选为不超过0.1％；在其它情况中，以重量百分比计，ZrO2的含量可以优选为1-3％。具体地，ZrO2一方面可以加快离子交换速率并提高化学强化后的玻璃强度，但是另一方面，过多的ZrO2可能会引起析晶；因此在实际生产中，在溢流法生产玻璃时，因为成型过程对析晶现象特别敏感，而ZrO2是容易引起析晶的物质，因此，以重量百分比计，玻璃中ZrO2的含量可以优选为不超过0.1％；而在浮法生产玻璃时，对析晶的容忍度要高一些，因此，以重量百分比计，玻璃中ZrO2的含量可以优选为1-3％。
根据本公开的第一方面，根据式(1)计算得到的D值满足0.4≤D≤1：
D＝Na2O％÷(Li2O％+Na2O％+K2O％+Rb2O％)式(1)，其中，Na2O％、Li2O％、K2O％和Rb2O％可以分别表示玻璃中该组分的重量含量。
在所述玻璃中，Li+、Na+、K+和Rb+都是离子交换的成分，适量地增加所述离子的含量可有效地降低玻璃的高温粘度，从而提高熔融性与成形性，并可改善失透。然而，所述离子含量过高会增加玻璃的热膨胀并降低玻璃的化学耐久性、热稳定性、机械稳定性，且含量过高反而有失透性恶化的倾向。因此，Li2O、Na2O、K2O和Rb2O满足所述的重量含量的数值范围且符合所述式(1)时，能够更好地使其发挥功效。
根据本公开的第一方面，根据式(2)计算得到的E值可以满足0≤E≤0.3：
E＝In2O3％÷(MgO％+ZnO％+In2O3％+TiO2％)式(2)，其中，In2O3％、MgO％、ZnO％和TiO2％可以分别表示玻璃中该组分的重量含量。
根据本公开的第一方面，根据式(3)计算得到的F值可以满足0<F≤1：
F＝TiO2％÷(MgO％+ZnO％+In2O3％+TiO2％)式(3)，其中，TiO2％、MgO％、ZnO％和In2O3％可以分别表示玻璃中该组分的重量含量。
MgO、ZnO、In2O3、TiO2属于离子交换改性氧化物，它们的加入可有效降低玻璃的高温粘度从而提高玻璃的熔融性及成形性，并可加速玻璃的离子交换进程，且MgO具有提升玻璃热稳定性和降低脆性的特点。其含量过多会使密度增加，裂纹、失透、分相的发生率均提高。ZnO能够有效改善离子交换性能；在软化点以下有提升热稳定性、增加玻璃的耐化学性、机械强度、柔韧性的作用。但是过多的ZnO含量不利于玻璃形成稳定性的提升。在高铝碱硅酸盐玻璃中，In3+、Ti4+主要以[InO6]、[TiO6]八面体形式填充于玻璃网络间隙，有利于促进离子交换进程，改善化学强化性能。同时由于二者具有较大的离子半径和场强，具有增强热处理稳定性和/或热化学处理稳定性的作用，减少翘曲变形。但是过多的含量导致密度增大，同时玻璃形成稳定性下降。因此，MgO、ZnO、In2O3和TiO2的总含量满足所述的数值范围，且四种组分含量间满足所述式(2)和式(3)时能进一步更好地使该四种组分发挥其功效。
根据本公开的第一方面，根据式(4)计算得到的可以G值满足：G≥0.4：
G＝Y2O3％÷(Y2O3％+La2O3％+Nd2O3％)式(4)，其中，Y2O3％、La2O3％和Nd2O3％可以分别表示玻璃中该组分的重量含量。
稀土氧化物RE2O3往往在提高玻璃的某些性能方面具有独特的能力，例如玻璃的化学强化性能、抗弯强度、弹性模量、应变点等性能随稀土氧化物的加入而大幅上升，促使玻璃脆性降低，断裂韧性大幅增加，在热处理和/或热化学处理过程中不易发生翘曲变形。MgO、ZnO等网络外体引入玻璃组成后，过剩的氧原子使得玻璃结构中的桥氧键断裂生成非桥氧，这些非桥氧的存在显著降低了玻璃的抗弯强度。RE2O3的加入促使玻璃的内部结构发生变化，所生成的Si-O-RE化学键将玻璃中孤立岛状网络单元重新连接，改善了玻璃的网络结构，从而可以大幅提高玻璃的热稳定性、机械强度和耐化学腐蚀等性能，当进一步增加RE2O3时，由于可供调整的非桥氧数量减少，因此玻璃的上述性能变化不大。因此，在所述玻璃中，以重量百分比计，Y2O3、La2O3和Nd2O3的总含量可以优选为0.1-3.4％，并且稀土氧化物在所述玻璃中的含量满足所述式(4)时，可以更好地发挥稀土氧化物的作用。
根据本公开的第一方面，根据式(5)计算得到的M值可以满足：0≤M≤3
式(5)，
其中，B2O3％、P2O5％、MgO％、ZnO％、In2O3％、TiO2％、Y2O3％、La2O3％、Nd2O3％、Li2O％、Na2O％、K2O％、Rb2O％、Al2O3％和ZrO2％可以分别表示玻璃中该组分的重量含量；0.5≤C1≤1，2≤C2≤4，2≤C3≤5，1≤C4≤3，0.5≤C5≤2，且0≤C6≤1；优选地，C1可以为0.75，C2可以为2，C3可以为3，C4可以为2.5，C5可以为1，且C6可以为0.5；优选地，0.1≤M≤2.5；优选地，0.6≤M≤2。
根据本公开的第一方面，所述玻璃中还可以含有澄清剂，所述澄清剂在所述玻璃中的重量含量可以不大于1％，所述澄清剂可以为硫酸盐、硝酸盐、卤化物、氧化锡或氧化亚锡，或者可以为它们中的两种或三种。所述澄清剂可以在玻璃熔融时引入，优选地，在所述玻璃中，以重量百分比计，所述澄清剂的含量可以优选为0.05-0.08％，具体地，所述澄清剂可以为硫酸钠、硝酸钠、硝酸钾、氯化钠、氯化锶和氟化钙等。
本公开所述的玻璃属于碱铝硅酸盐玻璃体系，适用于浮法、溢流法、压延法、下拉法等各种常规玻璃制造方法用于生产厚度>0.1mm的平板玻璃或厚度<0.1mm的柔性玻璃。
第二方面，本公开提供一种制备玻璃的方法，该方法包括：可以将原材料依次混合、熔融、成型、退火和加工，所述原材料使得制备得到的玻璃符合上述任意一种所述玻璃的组成；优选地，所述方法还可以包括所述加工后的化学强化，可以通过将加工后的玻璃放入KNO3熔融液中进行化学强化。
本公开的方法中，所述熔融的温度可以低于1600℃，可以为1500℃-1600℃，熔融的时间可以大于1h，具体的熔融温度和熔融时间可以根据具体情况进行调节。所述退火的温度可以高于670℃，时间可以大于1h，退火的具体温度和时间可以根据具体情况进行调节。所述加工可以包括多种机械加工方式，可以将退火后的玻璃进行切割、研磨和抛光等。本公开的方法还可以包括加工后的二次熔融拉薄处理。通过所述加工和/或二次熔融拉薄处理可以制备厚度小于0.1mm的玻璃。
第三方面，本公开提供根据所述的方法制备得到的玻璃。本公开制备得到的玻璃化学强化效果好，具有较高的机械强度、较高的应变点、较高的尺寸稳定性，在热处理或热化学处理过程中具有较小的变形；具有较低的熔化温度和玻璃成形稳定性，适合进行大规模工业生产。本公开的玻璃能具有优良的综合性能，是因为所述玻璃中各种组分间的相互配合，尤其是SiO2、Al2O3、B2O3、P2O5、Li2O、Na2O、K2O、Rb2O、MgO、ZnO、In2O3、TiO2、Y2O3、La2O3、Nd2O3和ZrO2之间的配合作用，更尤其是前述特定含量的各组分之间的相互配合。
根据本公开的第三方面，所述玻璃的厚度可以大于0.01mm，根据式(6)计算得到的W值可以大于4：
W＝0.01×(Tst×E×α)÷(τ)式(6)，其中，Tst为所述玻璃的应变点，单位为℃；E为所述玻璃在进行化学强化之前的杨氏模量，单位为GPa；α为所述玻璃在进行化学强化之前50～350℃范围内的平均热膨胀系数，单位为/℃；τ为所述玻璃在进行化学强化之前的整板残余应力，单位为GPa；优选地，所述W值可以大于6；进一步优选地，所述W值可以大于8。所述W值越大，则经所述化学强化后的玻璃在热处理、热化学处理过程中发生尺寸变形的幅度越小；反之，若所述W值越小，则经所述化学强化后的玻璃在热处理、热化学处理过程中发生尺寸变形的幅度越大。优选地，所述W值可以大于6；进一步优选地，所述W值可以大于8。本公开的方法制备得到的玻璃能够进一步提高制备得到的玻璃材料的综合性能，并降低其在热处理、热化学处理过程中发生尺寸变形的幅度。
第四方面，本公开还可以提供所述玻璃在制备显示器件和/或太阳能电池中的应用。尤其适用于制备平板显示产品的衬底玻璃基板材料和/或屏幕表面保护用玻璃膜层材料、柔性显示产品的衬底玻璃基板材料和/或表面封装玻璃材料和/或屏幕表面保护用玻璃膜层材料、柔性太阳能电池的衬底玻璃基板材料、安全玻璃、防弹玻璃、智能汽车玻璃、智能交通显示屏、智能橱窗和智能卡票以及用于其它需要在热处理过程中不易变形的化学强化玻璃材料的应用领域。
以下通过实施例进一步详细说明本发公开，以下实施例仅用于说明和解释本公开并不用于限制本公开。在以下实施例和对比例中，如无特别说明，所用的各材料均可通过商购获得，如无特别说明，所用的方法为本领域的常规方法。
可以参照ASTM C-693测定玻璃密度，单位为g/cm3。
可以参照ASTM E-228使用卧式膨胀仪测定50-350℃的玻璃热膨胀系数，单位为10-7/℃。
可以参照ASTM C-623测定玻璃杨氏模量，单位为GPa。
可以参照ASTM C-965使用旋转高温粘度计测定玻璃高温粘温曲线，其中，200P粘度对应的熔化温度Tm，单位为℃；40000P粘度对应的成型温度T4，单位为℃。
可以参照ASTM C-829使用梯温炉法测定玻璃液相线温度Tl，单位为℃。可以通过高温粘度公式计算得到玻璃液相线粘度ηl，单位为千泊(KP)。
可以参照ASTM C-336使用退火点应变点测试仪测定玻璃应变点Tst，单位为℃。
可以使用EXICOR双折射(应力)测量系统测试表面良好抛光且精密退火后样品的整板残余应力(间隔5mm)，将整板最大应力记为τ，单位为psi，按照1psi＝0.000006894757GPa将结果转换为GPa(用于计算W值)。
化学强化后玻璃在10重量％的HF溶液中的侵蚀量指的是在20℃，单位面积的无碱玻璃基板在浓度为10重量％的HF溶液中浸泡20min损失的重量，记为CHF，单位为mg/cm2。
可以采用如下热处理的方法(差值计算法)测定经过热处理后的热收缩率：将玻璃从25℃(测定初始长度，标记为L0)以5℃/min的升温速率升温至450℃并在450℃保温1小时，然后以5℃/min的降温速率降温至25℃，玻璃长度发生一定量的收缩，再次测量其长度，标记为Lt，则热收缩率Yt表示为：
可以使用化学强化处理前后同一位置的翘曲度差值最大绝对值表征热化学处理过程中的最大尺寸变形值。具体方法为：加工尺寸规格为150×150×0.5mm玻璃板，使用MICRO-VU非接触式三坐标测量机Excel6220测量整板翘曲度V11、V12、……、V1n(间隔5mm，化学强化前测量)，之后将玻璃板在450℃/3小时条件下浸泡于纯KNO3熔融液中进行离子交换处理。清洗烘干后再次使用Excel6220测量离子交换之前相同点位的整板翘曲度V21、V22、……、V2n。求得V21-V11、V22-V12、……、V2n-V1n的绝对值，其中最大值记为该玻璃板的最大尺寸变形值VTT，单位为um。
可以使用FSM-6000LE表面应力计测定玻璃表面压缩应力CS(单位为MPa)和压缩应力层深度DOL(单位为μm)，玻璃样品厚度为0.5mm。
可以参照ASTM E-384使用维氏硬度计测定玻璃化学强化之后的维氏硬度Hv。
可以参照GB15763.2-2005使用落球冲击试验机测定玻璃的耐冲击性能。使用直径为63.5mm(质量约为1040g)、表面光滑的钢球从一定的高度自由落下，测试破碎时的最低高度H冲，单位为mm。
实施例1-6
称量各种原料使制得玻璃中各种组分的重量占比符合表1所示，原料为硼酐、三氧化二铝、石英砂、氧化镁、磷酸铝、碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾、碳酸铷、氧化锌、氧化铟、二氧化钛、氧化钇、氧化镧、氧化钕和二氧化锆，称量澄清剂使得引入的澄清剂在玻璃中的重量占比符合表1所示，澄清剂为氧化锡、氧化亚锡、硫酸钠或硝酸钠，或者为它们中的两者的组合，混匀原料和澄清剂，将混合料倒入铂金坩埚中，然后在1600℃电阻炉中加热5小时，并使用铂金棒搅拌以排出气泡。将熔制好的玻璃液浇注入不锈钢铸铁磨具内，成形为规定的块状玻璃制品，然后将玻璃制品在退火炉中退火2小时，关闭电源随炉冷却到25℃。将玻璃制品进行切割、研磨、抛光，然后用去离子水清洗干净并烘干，制得厚度为0.5mm的玻璃成品。测量玻璃的密度、热膨胀系数、杨氏模量、熔化温度Tm、成型温度T4、应变点温度Tst、玻璃液相线温度Tl、液相线粘度ηl、热收缩Yt、耐化性CHF和整板最大残余应力τ；然后将玻璃放入熔融KNO3中进行化学强化3h；对化学强化后玻璃测量玻璃表面压缩应力CS、压缩应力层深度DOL、维氏硬度Hv、冲击性能H冲，根据所述式(6)计算W数值，结果见表1。
表1
实施例7-10和对比例1-3
与实施例1-6唯一不同的是：称量原料时使制得的玻璃中各种组成物质的占比符合表2所示。
表2
将表1和表2中的数据比较可知，本发明制备得到的玻璃同时兼具明显较高的耐热性、玻璃形成稳定性、易于弯曲性等特点。本发明的玻璃用组合物或铝硼硅酸盐玻璃可用于制备显示器件和/或太阳能电池，尤其用于制备平板显示产品的衬底玻璃基板材料和/或屏幕表面保护用玻璃膜层材料、柔性显示产品的衬底玻璃基板材料和/或表面封装玻璃材料和/或屏幕表面保护用玻璃膜层材料、柔性太阳能电池的衬底玻璃基板材料以及用于其他需要耐热性高、柔韧性高易于弯曲玻璃材料的应用领域。
本发明的玻璃，当以重量百分比计，该玻璃中，B2O3和P2O5的总含量为1-15％，Y2O3、La2O3和Nd2O3的总含量为0.1-4％，MgO、ZnO、In2O3和TiO2的总含量为1-15％，SiO2的含量为40-64％，Al2O3的含量为15-25％，Na2O的含量为8-17％，Li2O的含量为0.01-8％，K2O的含量为0.01-6％，Rb2O的含量为0.01-3％，且ZrO2的含量为0-5％；实施例1-10的玻璃组成均符合上述数值范围，通过实施例1-10的测试数据可以看出，实施例1-10的玻璃性能可以稳定地达到：密度低于2.65g/cm3；50-350℃范围内的热膨胀系数低于75×10-7/℃；杨氏模量高于82Gpa；液相线粘度大于270千泊；应变点温度高于630℃；450℃/1小时条件下热收缩小于100ppm，尺寸为150×150×0.7mm玻璃板在450℃/3小时条件下浸泡于纯KNO3熔融液中最大尺寸变形值小于20um；玻璃经过所述化学强化的离子交换增强后，表面形成的压缩应力在700MPa以上，压缩应力层深度在50μm以上，化学强化后的维氏硬度Hv在630以上。
所述W值越大，所述化学强化玻璃在热处理、热化学处理过程中发生尺寸变形的幅度越小；W值越小，所述化学强化玻璃在热处理、热化学处理过程中发生尺寸变形的幅度越大。对于制成厚度d大于0.01mm的经所述化学强化后的玻璃板材，实施例1-10玻璃通过所述式(6)计算得到的尺寸稳定性因子W均大于4，具体地，实施例7-10的玻璃中部分组分重量占比符合优选的数值范围，实施例7-10的玻璃计算得到的W值在6以上；实施例1-6玻璃的各种组成物质的重量占比符合本公开各种优选数值范围的限定，并且满足所述式(1)-式(5)的数量关系，实施例1-6玻璃计算得到的W值在9以上，有更好的性能。
以上详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。
Claims (12)
1.一种玻璃，其特征在于，以重量百分比计，该玻璃中，B2O3和P2O5的总含量为1-15％；Y2O3、La2O3和Nd2O3的总含量为0.1-4％；MgO、ZnO、In2O3和TiO2的总含量为1-15％；SiO2的含量为40-64％；Al2O3的含量为15-25％；Na2O的含量为8-17％；Li2O的含量为0.01-8％；K2O的含量为0.01-6％；Rb2O的含量为0.01-3％；以及ZrO2的含量为0-5％。
2.根据权利要求1所述的玻璃，其中，以重量百分比计，SiO2和Al2O3的总含量为63-80％；
优选地，以重量百分比计，B2O3和P2O5的总含量为2-12％；
优选地，以重量百分比计，Li2O、Na2O、K2O和Rb2O的总含量为11-23％；
优选地，以重量百分比计，ZrO2的含量为1-3％；
优选地，以重量百分比计，Nd2O3的含量为0.2-0.8％。
3.根据权利要求1所述的玻璃，其中，以重量百分比计，SiO2和Al2O3的总含量为63-80％；
优选地，以重量百分比计，B2O3和P2O5的总含量为2-12％；
优选地，以重量百分比计，Li2O、Na2O、K2O和Rb2O的总含量为11-23％；
优选地，以重量百分比计，ZrO2的含量为不超过0.1％；
优选地，以重量百分比计，Nd2O3的含量为0.2-0.8％。
4.根据权利要求1所述的玻璃，其中，根据式(1)计算得到的D值满足0.4≤D≤1：
D＝Na2O％÷(Li2O％+Na2O％+K2O％+Rb2O％)
式(1)
其中，Na2O％、Li2O％、K2O％和Rb2O％分别表示玻璃中该组分的重量含量。
5.根据权利要求1所述的玻璃，其中，根据式(2)计算得到的E值满足0≤E≤0.3：
E＝In2O3％÷(MgO％+ZnO％+In2O3％+TiO2％)
式(2)
其中，In2O3％、MgO％、ZnO％和TiO2％分别表示玻璃中该组分的重量含量。
6.根据权利要求1所述的玻璃，其中，根据式(3)计算得到的F值满足0<F≤1：
F＝TiO2％÷(MgO％+ZnO％+In2O3％+TiO2％)
式(3)
其中，TiO2％、MgO％、ZnO％和In2O3％分别表示玻璃中该组分的重量含量。
7.根据权利要求1所述的玻璃，其中，根据式(4)计算得到的G值满足：G≥0.4：
G＝Y2O3％÷(Y2O3％+La2O3％+Nd2O3％)
式(4)
其中，Y2O3％、La2O3％和Nd2O3％分别表示玻璃中该组分的重量含量。
8.根据权利要求1所述的玻璃，其中，根据式(5)计算得到的M值满足：0≤M≤3
其中，B2O3％、P2O5％、MgO％、ZnO％、In2O3％、TiO2％、Y2O3％、La2O3％、Nd2O3％、Li2O％、Na2O％、K2O％、Rb2O％、Al2O3％和ZrO2％分别表示玻璃中该组分的重量含量；0.5≤C1≤1，2≤C2≤4，2≤C3≤5，1≤C4≤3，0.5≤C5≤2，且0≤C6≤1；
优选地，C1为0.75，C2为2，C3为3，C4为2.5，C5为1，且C6为0.5；
优选地，0.1≤M≤2.5；
优选地，0.6≤M≤2。
9.根据权利要求1所述的玻璃，其中，所述玻璃中还含有澄清剂，所述澄清剂在所述玻璃中的重量含量不大于1％，所述澄清剂为硫酸盐、硝酸盐、卤化物、氧化锡或氧化亚锡，或者为它们中的两种或三种。
10.一种制备玻璃的方法，其特征在于，该方法包括：将原材料依次混合、熔融、成型、退火和加工，所述原材料使得制备得到的玻璃符合权利要求1-9中任意一项所述玻璃的组成；
优选地，所述方法还包括所述加工后的化学强化，通过将加工后的玻璃放入KNO3熔融液中进行化学强化。
11.根据权利要求10所述的方法制备得到的玻璃。
12.根据权利要求11所述的玻璃，其中，所述玻璃的厚度大于0.01mm，根据式(6)计算得到的W值大于4：
W＝0.01×(Tst×E×α)÷(τ)
式(6)
其中，Tst为所述玻璃的应变点，单位为℃；E为所述玻璃在进行化学强化之前的杨氏模量，单位为GPa；α为所述玻璃在进行化学强化之前50～350℃范围内的平均热膨胀系数，单位为/℃；τ为所述玻璃在进行化学强化之前的整板残余应力，单位为GPa；
优选地，所述W值大于6；
进一步优选地，所述W值大于8。
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