CN111204985A - 半成品玻璃结构及其制备方法、玻璃壳体及其制备方法和移动电子设备 - Google Patents

半成品玻璃结构及其制备方法、玻璃壳体及其制备方法和移动电子设备 Download PDF

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CN111204985A CN201811400816.8A CN201811400816A CN111204985A CN 111204985 A CN111204985 A CN 111204985A CN 201811400816 A CN201811400816 A CN 201811400816A CN 111204985 A CN111204985 A CN 111204985A
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Abstract

本公开涉及一种半成品玻璃结构及其制备方法、玻璃壳体及其制备方法和移动电子设备。所述制备玻璃壳体的方法包括以下步骤：a、将玻璃组分前驱物、有机溶剂、水解催化剂和水混合并进行水解，得到溶胶；b、将所述溶胶附着于原玻璃表面；c、将附着溶胶玻璃进行烘烤处理；d、将至少两块所述表面具有玻璃组分凝胶层的玻璃叠合，或者，将所述表面具有玻璃组分凝胶层的玻璃与不具有玻璃组分凝胶层的原玻璃叠合，并进行加压熔接，得到玻璃壳体。相比于现有的金属结构壳体，本公开的玻璃壳体能够避免金属的屏蔽效应，顺应了5G时代和移动电子设备无线充电功能的潮流。

Description

半成品玻璃结构及其制备方法、玻璃壳体及其制备方法和移 动电子设备
技术领域
本公开涉及电子设备壳体领域，具体地，涉及一种半成品玻璃结构及其制备方法、玻璃壳体及其制备方法和移动电子设备。
背景技术
目前，普遍使用的手机外壳结构有两种：一种是双面玻璃加金属中框，一种是玻璃屏幕盖板加金属中框和金属后壳。而在5G和无线充电的大趋势下，由于金属的屏蔽作用，这两种结构均会对信号以及电磁波造成影响。
发明内容
本公开的目的是提供一种半成品玻璃结构及其制备方法、玻璃壳体及其制备方法和移动电子设备，该壳体为全玻璃结构，解决了现有金属壳体屏蔽信号以及电磁波的问题。
为了实现上述目的，本公开第一方面：提供一种半成品玻璃结构，所述玻璃组分凝胶层的材料包括第一氧化物和第二氧化物，所述第一氧化物为SiO2，所述第二氧化物包括B2O3、Li2O、ZnO、PbO、Na2O或P2O5，或者它们中的两种、三种、四种、五种或六种的组合。
可选地，所述玻璃组分凝胶层的材料为SiO2、B2O3、Li2O和ZnO的混合物，相对于50～80重量份的所述SiO2，所述Li2O的含量为5～20重量份，所述ZnO的含量为5～20重量份，所述B2O3的含量为5～20重量份；
或者，所述玻璃组分凝胶层的材料为SiO2、Li2O和ZnO的混合物，相对于50～80重量份的所述SiO2，所述Li2O的含量为5～25重量份，所述ZnO的含量为5～25重量份；
或者，所述玻璃组分凝胶层的材料为SiO2、B2O3和Li2O的混合物，相对于50～80重量份的所述SiO2，所述B2O3的含量为5～25重量份，所述Li2O的含量为5～25重量份；
或者，所述玻璃组分凝胶层的材料为SiO2、B2O3和ZnO的混合物，相对于50～80重量份的所述SiO2，所述B2O3的含量为5～25重量份，所述ZnO的含量为5～25重量份。
可选地，所述玻璃组分凝胶层的厚度为0.05～1μm，每平方厘米的所述玻璃组分凝胶层的重量为0.005～0.1mg。
本公开第二方面：提供一种制备本公开第一方面所述的半成品玻璃结构的方法，其中，该方法包括以下步骤：
(1)将玻璃组分前驱物、有机溶剂、水解催化剂和水混合并进行水解，得到溶胶，所述玻璃组分前驱物包括第一玻璃组分前驱物和第二玻璃组分前驱物，所述第一玻璃组分前驱物为含Si前驱物，所述第二玻璃组分前驱物包括含B前驱物、含Li前驱物、含Zn前驱物、含Pb前驱物、含Na前驱物或含P前驱物，或者它们中的两种、三种、四种、五种或六种的组合；
(2)将步骤(1)得到的所述溶胶附着于原玻璃表面，得到附着溶胶的玻璃；
(3)将步骤(2)得到的所述附着溶胶的玻璃进行烘烤处理。
可选地，步骤(1)中，所述有机溶剂为甲醇、乙醇或叔丁醇，或者它们中的两种或三种的组合；所述水解催化剂为酸性催化剂或碱性催化剂；所述酸性催化剂为盐酸、乙酸、氢氟酸、硝酸或草酸，或者它们中的两种、三种、四种或五种的组合；所述碱性催化剂为氨水；
相对于20～50重量份的所述玻璃组分前驱物，所述有机溶剂的用量为30～70重量份，所述水解催化剂的用量为0.5～5重量份，水的用量为10～30重量份；
所述水解的条件包括：温度为20～100℃，时间为0.5～6h。
可选地，步骤(1)中，所述玻璃组分前驱物包括正硅酸乙酯、二水合乙酸锂、二水合乙酸锌和硼酸，相对于10～20重量份的所述正硅酸乙酯，所述二水合乙酸锂的用量为0.5～10重量份，所述二水合乙酸锌的用量为0.5～10重量份，所述硼酸的用量为0.5～10重量份；
或者，所述玻璃组分前驱物包括正硅酸乙酯、二水合乙酸锂和二水合乙酸锌，相对于10～20重量份的所述正硅酸乙酯，所述二水合乙酸锂的用量为0.5～10重量份，所述二水合乙酸锌的用量为0.5～10重量份；
或者，所述玻璃组分前驱物包括正硅酸乙酯、二水合乙酸锂和硼酸，相对于10～20重量份的所述正硅酸乙酯，所述二水合乙酸锂的用量为0.5～10重量份，所述硼酸的用量为0.5～10重量份；
或者，所述玻璃组分前驱物包括正硅酸乙酯、二水合乙酸锌和硼酸，相对于10～20重量份的所述正硅酸乙酯，所述二水合乙酸锌的用量为0.5～10重量份，所述硼酸的用量为0.5～10重量份。
可选地，该方法还包括：将所述原玻璃进行预处理，然后再进行步骤(2)的操作，所述预处理包括碱液活化清洗处理和/或等离子清洗处理。
可选地，所述碱液活化清洗处理包括：将所述原玻璃与含有碱和次氯酸盐的活化液接触30～120min；
所述碱和次氯酸盐的重量比为1：(0.15～4)；
所述碱为氨水、碳酸钠或磷酸钠，或者它们中的两种或三种的组合；所述次氯酸盐为次氯酸钠、次氯酸钾、次氯酸锂或次氯酸钙，或者它们中的两种、三种或四种的组合。
可选地，步骤(2)中，所述附着通过喷涂的方式进行，所述喷涂的条件为：压力为0.2～2.5MPa，流量为40～80Kg/h。
可选地，步骤(3)中，所述烘烤处理的条件为：温度为400～700℃，时间为0.5～1h。
本公开第三方面：提供一种制备玻璃壳体的方法，其中，该方法包括以下步骤：
a、将玻璃组分前驱物、有机溶剂、水解催化剂和水混合并进行水解，得到溶胶，所述玻璃组分前驱物包括第一玻璃组分前驱物和第二玻璃组分前驱物，所述第一玻璃组分前驱物为含Si前驱物，所述第二玻璃组分前驱物包括含B前驱物、含Li前驱物、含Zn前驱物、含Pb前驱物、含Na前驱物或含P前驱物，或者它们中的两种、三种、四种、五种或六种的组合；
b、将步骤a得到的所述溶胶附着于玻璃表面，得到附着溶胶的玻璃；
c、将步骤b得到的所述附着溶胶的玻璃进行烘烤处理，得到一侧表面具有玻璃组分凝胶层的玻璃；
d、将至少两块步骤c得到的所述表面具有玻璃组分凝胶层的玻璃叠合，其中，相邻两块玻璃中至少一块玻璃与另一块玻璃相对的表面具有所述玻璃组分凝胶层，然后进行加压熔接，得到玻璃壳体；
或者，将步骤c得到的所述表面具有玻璃组分凝胶层的玻璃与不具有玻璃组分凝胶层的原玻璃叠合，步骤c得到的所述表面具有玻璃组分凝胶层的玻璃与原玻璃相对的表面具有所述玻璃组分凝胶层，然后进行加压熔接，得到玻璃壳体。
可选地，所述步骤b为将步骤a得到的所述溶胶附着于原玻璃一侧表面，得到一侧表面附着溶胶的玻璃；所述步骤c为将步骤b得到的所述一侧表面附着溶胶的玻璃进行烘烤处理，得到一侧表面具有玻璃组分凝胶层的玻璃。
可选地，所述步骤d为将至少两块步骤c得到的所述表面具有玻璃组分凝胶层的玻璃叠合，其中，相邻两块玻璃中两块玻璃相对的表面上均具有所述玻璃组分凝胶层，然后进行加压熔接，得到玻璃壳体。
可选地，步骤a中，所述有机溶剂为甲醇、乙醇或叔丁醇，或者它们中的两种或三种的组合；所述水解催化剂为酸性催化剂或碱性催化剂；所述酸性催化剂为盐酸、乙酸、氢氟酸、硝酸或草酸，或者它们中的两种、三种、四种或五种的组合；所述碱性催化剂为氨水；
相对于20～50重量份的所述玻璃组分前驱物，所述有机溶剂的用量为30～70重量份，所述水解催化剂的用量为0.5～5重量份，水的用量为10～30重量份；
所述水解的条件包括：温度为20～100℃，时间为0.5～6h。
可选地，步骤a中，所述玻璃组分前驱物包括正硅酸乙酯、二水合乙酸锂、二水合乙酸锌和硼酸，相对于10～20重量份的所述正硅酸乙酯，所述二水合乙酸锂的用量为0.5～10重量份，所述二水合乙酸锌的用量为0.5～10重量份，所述硼酸的用量为0.5～10重量份；
或者，所述玻璃组分前驱物包括正硅酸乙酯、二水合乙酸锂和二水合乙酸锌，相对于10～20重量份的所述正硅酸乙酯，所述二水合乙酸锂的用量为0.5～10重量份，所述二水合乙酸锌的用量为0.5～10重量份；
或者，所述玻璃组分前驱物包括正硅酸乙酯、二水合乙酸锂和硼酸，相对于10～20重量份的所述正硅酸乙酯，所述二水合乙酸锂的用量为0.5～10重量份，所述硼酸的用量为0.5～10重量份；
或者，所述玻璃组分前驱物包括正硅酸乙酯、二水合乙酸锌和硼酸，相对于10～20重量份的所述正硅酸乙酯，所述二水合乙酸锌的用量为0.5～10重量份，所述硼酸的用量为0.5～10重量份。
可选地，该方法还包括：将所述原玻璃进行预处理，然后再进行步骤b的操作，所述预处理包括碱液活化清洗处理和/或等离子清洗处理。
可选地，所述碱液活化清洗处理包括：将所述原玻璃与含有碱和次氯酸盐的活化液接触30～120min；
所述碱和次氯酸盐的重量比为1：(0.15～4)；
所述碱为氨水、碳酸钠或磷酸钠，或者它们中的两种或三种的组合；所述次氯酸盐为次氯酸钠、次氯酸钾、次氯酸锂或次氯酸钙，或者它们中的两种、三种或四种的组合。
可选地，步骤b中，所述附着通过喷涂的方式进行，所述喷涂的条件为：压力为0.2～2.5MPa，流量为40～80Kg/h。
可选地，步骤c中，所述烘烤处理的条件为：温度为400～700℃，时间为0.5～1h。
可选地，步骤d中，所述加压熔接的条件包括：温度为400～900℃，压力为0.1～20MPa，时间为1～5h。
本公开第四方面：提供由本公开第三方面所述的方法制备得到的玻璃壳体。
可选地，所述玻璃壳体的透光率为85～95％。
本公开第五方面：提供一种移动电子设备，该移动电子设备包括权利要求本公开第四方面所述的玻璃壳体。
通过上述技术方案，本公开以玻璃组分前驱物为原料制备出溶胶，再将其均匀覆于原玻璃表面，进而通过玻璃熔接工艺，使溶胶作为中间介质连接并熔合到两层玻璃中，从而使两层玻璃熔合为一体，制备得到了全玻璃一体化结构的壳体。相比于现有的金属结构壳体，本公开的玻璃壳体能够避免金属的屏蔽效应，顺应了5G时代和移动电子设备无线充电功能的潮流。
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。
本公开第一方面：提供一种半成品玻璃结构，所述半成品玻璃结构包括玻璃和覆于所述玻璃表面的玻璃组分凝胶层，所述玻璃组分凝胶层的材料包括第一氧化物和第二氧化物，所述第一氧化物为SiO2，所述第二氧化物包括B2O3、Li2O、ZnO、PbO、Na2O或P2O5，或者它们中的两种、三种、四种、五种或六种的组合。
本公开对所述玻璃的种类没有特殊的限制，例如可以为康宁玻璃、肖特玻璃、Panda玻璃等。
根据本公开，所述玻璃组分凝胶层是以玻璃组分前驱物为原料制备得到的溶胶附着于玻璃表面再进行烘烤处理后形成的。
在本公开的一种可选的实施方式中，所述玻璃组分凝胶层的材料可以为SiO2、B2O3、Li2O和ZnO的混合物。进一步地，相对于50～80重量份的所述SiO2，所述Li2O的含量可以为5～20重量份，所述ZnO的含量可以为5～20重量份，所述B2O3的含量可以为5～20重量份。
在本公开的另一种可选的实施方式中，所述玻璃组分凝胶层的材料可以为SiO2、Li2O和ZnO的混合物。进一步地，相对于50～80重量份的所述SiO2，所述Li2O的含量可以为5～25重量份，所述ZnO的含量可以为5～25重量份。
在本公开的又一种可选的实施方式中，所述玻璃组分凝胶层的材料可以为SiO2、B2O3和Li2O的混合物。进一步地，相对于50～80重量份的所述SiO2，所述B2O3的含量可以为5～25重量份，所述Li2O的含量可以为5～25重量份。
在本公开的再一种可选的实施方式中，所述玻璃组分凝胶层的材料可以为SiO2、B2O3和ZnO的混合物。进一步地，相对于50～80重量份的所述SiO2，所述B2O3的含量可以为5～25重量份，所述ZnO的含量可以为5～25重量份。
根据本公开，所述玻璃组分凝胶层的厚度较小，例如可以为0.05～1μm，不会明显增加玻璃厚度且不影响玻璃的光学性能。每平方厘米的所述玻璃组分凝胶层的重量可以为0.005～0.1mg，其可以采用增重的方法测得，即在制备所述半成品玻璃结构的过程中，分别称量所述玻璃和覆有所述玻璃组分凝胶层的半成品玻璃结构的重量，将后者与前者的差值除以所述玻璃组分凝胶层的面积即为每平方厘米的所述玻璃组分凝胶层的重量。
本公开第二方面：提供一种制备本公开第一方面所述的半成品玻璃结构的方法，其中，该方法包括以下步骤：
(1)将玻璃组分前驱物、有机溶剂、水解催化剂和水混合并进行水解，得到溶胶，所述玻璃组分前驱物包括第一玻璃组分前驱物和第二玻璃组分前驱物，所述第一玻璃组分前驱物为含Si前驱物，所述第二玻璃组分前驱物包括含B前驱物、含Li前驱物、含Zn前驱物、含Pb前驱物、含Na前驱物或含P前驱物，或者它们中的两种、三种、四种、五种或六种的组合；
(2)将步骤(1)得到的所述溶胶附着于原玻璃表面，得到附着溶胶的玻璃；
(3)将步骤(2)得到的所述附着溶胶的玻璃进行烘烤处理。
根据本公开，步骤(1)中，所述有机溶剂可以为甲醇、乙醇或叔丁醇，或者它们中的两种或三种的组合；所述水解催化剂可以为酸性催化剂或碱性催化剂；所述酸性催化剂可以为盐酸、乙酸、氢氟酸、硝酸或草酸，或者它们中的两种、三种、四种或五种的组合；所述碱性催化剂可以为氨水。所述含Si前驱物例如可以为正硅酸乙酯或硅酸甲酯；所述含B前驱物例如可以为硼酸；所述含Li前驱物例如可以为二水合乙酸锂；所述含Zn前驱物例如可以为二水合乙酸锌或六水合硝酸锌；所述含Pb前驱物例如可以为三水合乙酸铅；所述含Na前驱物例如可以为三水合乙酸钠；所述含P前驱物例如可以为磷酸或磷酸三乙酯。
根据本公开，步骤(1)中，相对于20～50重量份的所述玻璃组分前驱物，所述有机溶剂的用量可以为30～70重量份，所述酸性催化剂或碱性催化剂的用量可以为0.5～5重量份，所述水的用量可以为10～30重量份。
在本公开的一种可选的实施方式中，所述玻璃组分前驱物可以包括正硅酸乙酯、二水合乙酸锂、二水合乙酸锌和硼酸。进一步地，相对于10～20重量份的所述正硅酸乙酯，所述二水合乙酸锂的用量可以为0.5～10重量份，所述二水合乙酸锌的用量可以为0.5～10重量份，所述硼酸的用量可以为0.5～10重量份。
在本公开的另一种可选的实施方式中，所述玻璃组分前驱物可以包括正硅酸乙酯、二水合乙酸锂和二水合乙酸锌。进一步地，相对于10～20重量份的所述正硅酸乙酯，所述二水合乙酸锂的用量可以为0.5～10重量份，所述二水合乙酸锌的用量可以为0.5～10重量份。
在本公开的又一种可选的实施方式中，所述玻璃组分前驱物可以包括正硅酸乙酯、二水合乙酸锂和硼酸。进一步地，相对于10～20重量份的所述正硅酸乙酯，所述二水合乙酸锂的用量可以为0.5～10重量份，所述硼酸的用量可以为0.5～10重量份。
在本公开的再一种可选的实施方式中，所述玻璃组分前驱物可以包括正硅酸乙酯、二水合乙酸锌和硼酸。进一步地，相对于10～20重量份的所述正硅酸乙酯，所述二水合乙酸锌的用量可以为0.5～10重量份，所述硼酸的用量可以为0.5～10重量份。
根据本公开，为了进一步提高产品质量，该方法还可以包括：将所述原玻璃分别进行预处理，然后再进行步骤(2)的操作。所述预处理可以包括碱液活化清洗处理和/或等离子清洗处理。进一步地，所述碱液活化清洗处理可以包括：将所述原玻璃与含有碱和次氯酸盐的活化液接触30～120min。进一步地，所述碱和次氯酸盐的重量比可以为1：(0.15～4)；所述碱可以为氨水、碳酸钠或磷酸钠，或者它们中的两种或三种的组合；所述次氯酸盐可以为次氯酸钠、次氯酸钾、次氯酸锂或次氯酸钙，或者它们中的两种、三种或四种的组合。经过所述碱液活化清洗处理后的玻璃表面具有良好的亲水性，有利于所述溶胶在其上完全铺展并在后续步骤中形成纳米级的薄层。所述等离子清洗处理的操作可以为本领域常规的，本公开没有特殊的限制。
根据本公开，步骤(2)中，将所述溶胶附着于原玻璃表面的操作可以通过本领域技术人员熟知的方式进行，例如可以通过浸渍的方法，也可以将所述溶胶喷涂于原玻璃表面。本公开的发明人在实验中发现，当采用浸渍的方法时，浸渍后附着于玻璃表面的溶胶较厚，且收缩力较大，不能均匀的平铺在玻璃表面，而是会收缩成团，肉眼可见厚薄不一。在本公开的一种优选的实施方式中，所述附着通过喷涂的方式进行，即将所述溶喷涂于玻璃表面。喷涂使得溶胶细化雾化，喷在玻璃表面的溶胶薄而均匀，且收缩力极小，无肉眼可见收缩；此外，通过喷涂还可以控制溶胶的厚度。所述喷涂的条件可以为：压力为0.2～2.5MPa，流量为40～80kg/h。
根据本公开，步骤(3)中，所述烘烤处理的条件可以为：温度为400～700℃，时间为0.5～1h。
本公开第三方面：提供一种制备玻璃壳体的方法，其中，该方法包括以下步骤：
a、将玻璃组分前驱物、有机溶剂、水解催化剂和水混合并进行水解，得到溶胶，所述玻璃组分前驱物包括第一玻璃组分前驱物和第二玻璃组分前驱物，所述第一玻璃组分前驱物为含Si前驱物，所述第二玻璃组分前驱物包括含B前驱物、含Li前驱物、含Zn前驱物、含Pb前驱物、含Na前驱物或含P前驱物，或者它们中的两种、三种、四种、五种或六种的组合；
b、将步骤a得到的所述溶胶附着于原玻璃表面，得到附着溶胶的玻璃；
c、将步骤b得到的所述附着溶胶的玻璃进行烘烤处理，得到表面具有玻璃组分凝胶层的玻璃；
d、将至少两块步骤c得到的所述表面具有玻璃组分凝胶层的玻璃叠合，其中，相邻两块玻璃中至少一块玻璃与另一块玻璃相对的表面具有所述玻璃组分凝胶层，然后进行加压熔接，得到玻璃壳体；
或者，将步骤c得到的所述表面具有玻璃组分凝胶层的玻璃与不具有玻璃组分凝胶层的原玻璃叠合，步骤c得到的所述表面具有玻璃组分凝胶层的玻璃与原玻璃相对的表面具有所述玻璃组分凝胶层，然后进行加压熔接，得到玻璃壳体。
本公开首先以玻璃组分前驱物为原料制备出溶胶，再将其均匀覆于原表面，进而通过玻璃熔接工艺，使溶胶作为中间介质连接并熔合到两层玻璃中，从而使两层玻璃熔合为一体，制备得到了全玻璃一体化结构的壳体，其外观与一片玻璃无异，肉眼无可见的玻璃间夹层，具有优异的力学性能和较高的透光率。
根据本公开，步骤a中，所述有机溶剂可以为甲醇、乙醇或叔丁醇，或者它们中的两种或三种的组合；所述水解催化剂可以为酸性催化剂或碱性催化剂；所述酸性催化剂可以为盐酸、乙酸、氢氟酸、硝酸或草酸，或者它们中的两种、三种、四种或五种的组合；所述碱性催化剂可以为氨水。所述含Si前驱物例如可以为正硅酸乙酯或硅酸甲酯；所述含B前驱物例如可以为硼酸；所述含Li前驱物例如可以为二水合乙酸锂；所述含Zn前驱物例如可以为二水合乙酸锌或六水合硝酸锌；所述含Pb前驱物例如可以为三水合乙酸铅；所述含Na前驱物例如可以为三水合乙酸钠；所述含P前驱物例如可以为磷酸或磷酸三乙酯。
根据本公开，步骤a中，相对于20～50重量份的所述玻璃组分前驱物，所述有机溶剂的用量可以为30～70重量份，所述酸性催化剂或碱性催化剂的用量可以为0.5～5重量份，所述水的用量可以为10～30重量份。
根据本公开，步骤a中，选取合适的不同玻璃组分前驱物并按照一定比例进行组合制备得到的所述溶胶具有优异的性能，更有利于后续烘烤处理和加压熔接的进行，并能够提高产品质量。
因此，在本公开的一种可选的实施方式中，所述玻璃组分前驱物可以包括正硅酸乙酯、二水合乙酸锂、二水合乙酸锌和硼酸。进一步地，相对于10～20重量份的所述正硅酸乙酯，所述二水合乙酸锂的用量可以为0.5～10重量份，所述二水合乙酸锌的用量可以为0.5～10重量份，所述硼酸的用量可以为0.5～10重量份。
在本公开的另一种可选的实施方式中，所述玻璃组分前驱物可以包括正硅酸乙酯、二水合乙酸锂和二水合乙酸锌。进一步地，相对于10～20重量份的所述正硅酸乙酯，所述二水合乙酸锂的用量可以为0.5～10重量份，所述二水合乙酸锌的用量可以为0.5～10重量份。
在本公开的又一种可选的实施方式中，所述玻璃组分前驱物可以包括正硅酸乙酯、二水合乙酸锂和硼酸。进一步地，相对于10～20重量份的所述正硅酸乙酯，所述二水合乙酸锂的用量可以为0.5～10重量份，所述硼酸的用量可以为0.5～10重量份。
在本公开的再一种可选的实施方式中，所述玻璃组分前驱物可以包括正硅酸乙酯、二水合乙酸锌和硼酸。进一步地，相对于10～20重量份的所述正硅酸乙酯，所述二水合乙酸锌的用量可以为0.5～10重量份，所述硼酸的用量可以为0.5～10重量份。
根据本公开，为了进一步提高产品质量，该方法还可以包括：将所述原玻璃进行预处理，然后再进行步骤b的操作。所述预处理可以包括碱液活化清洗处理和/或等离子清洗处理。进一步地，所述碱液活化清洗处理可以包括：将所述原玻璃与含有碱和次氯酸盐的活化液接触30～120min。进一步地，所述碱和次氯酸盐的重量比可以为1：(0.15～4)；所述碱可以为氨水、碳酸钠或磷酸钠，或者它们中的两种或三种的组合；所述次氯酸盐可以为次氯酸钠、次氯酸钾、次氯酸锂或次氯酸钙，或者它们中的两种、三种或四种的组合。经过所述碱液活化清洗处理后的玻璃表面具有良好的亲水性，有利于所述溶胶在其上完全铺展并在后续步骤中形成纳米级的薄层，进而有利于玻璃的熔接。所述等离子清洗处理的操作可以为本领域常规的，本公开没有特殊的限制。
根据本公开，步骤b中，将步骤a得到的所述溶胶附着于所述原玻璃的至少一侧表面，可得到附着溶胶的玻璃。在本公开的一种可选的实施方式中，所述步骤b可以为将步骤a得到的所述溶胶附着于原玻璃一侧表面，得到一侧表面附着溶胶的玻璃；这时，所述步骤c为将步骤b得到的所述一侧表面附着溶胶的玻璃进行烘烤处理，得到一侧表面具有玻璃组分凝胶层的玻璃。在本公开的其他实施方式中，所述步骤b也可以为将步骤a得到的所述溶胶附着于原玻璃两侧表面，得到两侧表面均附着溶胶的玻璃；这时，所述步骤c为将步骤b得到的两侧表面均附着溶胶的玻璃进行烘烤处理，得到两侧表面均具有玻璃组分凝胶层的玻璃。
根据本公开，步骤b中，所述附着可以通过喷涂的方式进行，即将所述溶喷涂着于玻璃表面，采用喷涂的方式能够使得覆于玻璃表面的溶胶更薄而均匀。所述喷涂的条件可以为：压力为0.2～2.5MPa，流量为40～80kg/h。
根据本公开，步骤c中，所述烘烤处理的条件可以为：温度为400～700℃，时间为0.5～1h。烘烤处理后，得到一侧表面具有玻璃组分凝胶层的玻璃，所述玻璃组分凝胶层的厚度较小，例如可以为0.05～1μm，每平方厘米的所述玻璃组分凝胶层的重量可以为0.005～0.1mg。
根据本公开，步骤d中，将至少两块玻璃叠合的实施方式可以有多种，只需保证两块玻璃之间具有玻璃组分凝胶层即可，可以是将至少两块上述步骤c得到的所述表面具有玻璃组分凝胶层的玻璃叠合，也可以是将上述步骤c得到的所述表面具有玻璃组分凝胶层的玻璃与不具有玻璃组分凝胶层的原玻璃叠合，叠合时使得玻璃组分凝胶层位于内侧。进一步地，在将至少两块步骤c得到的所述表面具有玻璃组分凝胶层的玻璃叠合的实施方式中，相邻两块玻璃中至少一块玻璃与另一块玻璃相对的表面具有所述玻璃组分凝胶层，或者，相邻两块玻璃中两块玻璃相对的表面上均具有所述玻璃组分凝胶层。在将步骤c得到的所述表面具有玻璃组分凝胶层的玻璃与不具有玻璃组分凝胶层的原玻璃叠合的实施方式中，为了达到理想的熔接效果，该具有玻璃组分凝胶层的玻璃的玻璃组分凝胶层的厚度可适当增厚，即在步骤b中适当增多所述溶胶的附着量。在本公开的一种优选的实施方式中，所述步骤d为将至少两块步骤c得到的所述表面具有玻璃组分凝胶层的玻璃叠合，其中，相邻两块玻璃中两块玻璃相对的表面上均具有所述玻璃组分凝胶层，然后进行加压熔接，得到玻璃壳体。所述加压熔接的条件可以包括：温度为400～900℃，压力为0.1～20MPa，时间为1～5h。
经过步骤c的所述烘烤处理和步骤d的所述加压熔接，两层玻璃间薄而均匀的溶胶可以转变成玻璃组分，作为中间介质连接并熔合到两块玻璃中，使得两块玻璃熔合为一体，肉眼无可见的玻璃间夹层，外观及性能与一片玻璃无异，达到了真正的玻璃壳体一体化。
本公开第四方面：提供由本公开第三方面所述的方法制备得到的玻璃壳体。本公开的玻璃壳体具有一致性的外观和较高的透光率，例如所述玻璃壳体的透光率可以为85～95％，优选为90～95％，此外还具有较好的力学性能，特别适用于电子通讯设备。相比于现有的金属结构壳体，本公开的玻璃壳体能够避免金属的屏蔽效应，顺应了5G时代和移动电子设备无线充电功能的潮流。此外，本公开的玻璃壳体还可以通过玻璃熔接工艺和CNC加工实现玻璃机身的2.5D和3D结构。
本公开第五方面：提供一种移动电子设备，该移动电子设备包括权利要求本公开第四方面所述的玻璃壳体。
下面通过实施例进一步说明本公开，但是本公开并不因此而受到任何限制。
实施例中，玻璃组分凝胶层的组分含量采用能谱仪，按照X射线能谱分析法测定。平面度按照三坐标测量法进行测定，粗糙度按照3D光学干涉法进行测定。玻璃组分凝胶层的厚度按照X射线能谱分析法进行测定，表1中的厚度为玻璃组分凝胶层最薄处到最厚处的厚度范围。采用增重法测定每平方厘米的玻璃组分凝胶层的重量。
实施例1
将18.5重量份正硅酸乙酯、0.7重量份硼酸、4.8重量份二水合乙酸锂、2重量份二水合乙酸锌、55重量份有机溶剂乙醇、2重量份酸性催化剂乙酸和17重量份去离子水混合并搅拌均匀，在40℃下密封静置2h，得到溶胶。
将裁切好的原玻璃与含有浓度为10重量％的氨水和浓度为20重量％的次氯酸钠的活化液在室温下接触30min进行碱液活化清洗处理，氨水和次氯酸钠的重量比为1：2。然后进行等离子清洗处理10min。得到预处理后的玻璃。
利用喷枪将上述溶胶细化雾化然后均匀喷涂于预处理后的玻璃表面，喷涂条件为：压力为1.5MPa，流量为60kg/h。将喷涂溶胶后的玻璃置于电阻炉中在600℃下进行烘烤处理1h，测试烘烤处理后的玻璃的粗糙度和平面度等数据列于表1。该玻璃表面所覆的玻璃组分凝胶层为70重量％SiO2-6重量％B2O3-11重量％Li2O-13重量％ZnO体系。然后将两块上述得到的具有玻璃组分前驱物凝胶层的玻璃叠合，两块玻璃各自具有玻璃组分前驱物凝胶层的一侧表面相对，施加0.4MPa的压力，在650℃下保温1h进行加压熔接，随后冷却，得到本实施例制备的玻璃壳体。观察可见该玻璃壳体外观为一体化玻璃，无肉眼可见夹层。
实施例2
按照实施例1的方法制备玻璃壳体，区别在于，玻璃组分前驱物溶胶的制备步骤为：将18.5重量份正硅酸乙酯、5重量份二水合乙酸锂、2.5重量份二水合乙酸锌、55重量份有机溶剂乙醇、2重量份酸性催化剂乙酸和17重量份去离子水混合并搅拌均匀，在40℃下密封静置2h，得到溶胶。其余均与实施例1相同。本实施例中，玻璃表面所覆的玻璃组分凝胶层为73重量％SiO2-12重量％Li2O-15重量％ZnO体系。观察可见该玻璃壳体外观为一体化玻璃，无肉眼可见夹层。
实施例3
按照实施例1的方法制备玻璃壳体，区别在于，玻璃组分前驱物溶胶的制备步骤为：将18.5重量份正硅酸乙酯、1.7重量份硼酸、5.8重量份二水合乙酸锂、55重量份有机溶剂乙醇、2重量份酸性催化剂乙酸和17重量份去离子水混合并搅拌均匀，在40℃下密封静置2h，得到溶胶。其余均与实施例1相同。本实施例中，玻璃表面所覆的玻璃组分凝胶层为71重量％SiO2-15重量％B2O3-14重量％Li2O体系。观察可见该玻璃壳体外观为一体化玻璃，无肉眼可见夹层。
实施例4
按照实施例1的方法制备玻璃壳体，区别在于，玻璃组分前驱物溶胶的制备步骤为：将19.5重量份正硅酸乙酯、2重量份硼酸、3.5重量份二水合乙酸锌、55.5重量份有机溶剂乙醇、2重量份酸性催化剂乙酸和17.5重量份去离子水混合并搅拌均匀，在40℃下密封静置2h，得到溶胶。其余均与实施例1相同。本实施例中，玻璃表面所覆的玻璃组分凝胶层为67重量％SiO2-15重量％B2O3-18重量％ZnO体系。观察可见该玻璃壳体外观为一体化玻璃，无肉眼可见夹层。
实施例5
按照实施例1的方法制备玻璃壳体，区别在于，玻璃组分前驱物溶胶的制备步骤为：将19.5重量份正硅酸乙酯、2重量份三水合乙酸铅、2.5重量份硼酸、56重量份有机溶剂乙醇、2重量份酸性催化剂乙酸和18重量份去离子水混合并搅拌均匀，在40℃下密封静置2h，得到溶胶。其余均与实施例1相同。本实施例中，玻璃表面所覆的玻璃组分凝胶层为65重量％SiO2-19重量％B2O3-16重量％PbO体系。观察可见该玻璃壳体外观为一体化玻璃，无肉眼可见夹层。
实施例6
按照实施例1的方法制备玻璃壳体，区别在于，不对原玻璃进行预处理。其余均与实施例1相同。本实施例中，该玻璃表面所覆的玻璃组分凝胶层为71重量％SiO2-5重量％B2O3-12重量％Li2O-12重量％ZnO体系。观察可见该玻璃壳体外观为一体化玻璃，无肉眼可见夹层。
实施例7
按照实施例1的方法制备玻璃壳体，区别在于，通过浸渍将玻璃组分前驱物溶胶涂覆于玻璃表面，具体操作为：将玻璃的一面贴上保护膜，之后完全浸没于上述玻璃组分前驱物溶胶中，2min后取出，撕下保护膜。将浸渍溶胶后的玻璃置于电阻炉中在400～700℃下进行烘烤处理1h，测试烘烤处理后的玻璃的粗糙度和平面度列于表1。其余均与实施例1相同。观察可见该玻璃壳体具有肉眼可见的夹层。
对比例1
按照实施例1的方法制备玻璃壳体，区别在于，采用以下制备的溶胶替换实施例1中玻璃组分前驱物溶胶：将23.7重量份正硅酸乙酯、50.5重量份有机溶剂乙醇、4.7重量份酸性催化剂乙酸和21.1重量份去离子水混合并搅拌均匀，在40℃下密封静置2h，得到溶胶。其余均与实施例1相同。观察可见该玻璃壳体具有肉眼可见的夹层。
对比例2
按照实施例1的方法制备玻璃壳体，区别在于，不进行烘烤处理和加压熔接的步骤，而是将两块喷涂溶胶后的玻璃直接压合。两层玻璃无法熔接。
表1
Figure BDA0001876256160000171
Figure BDA0001876256160000181
由表1可见，采用本公开的方法制备的玻璃表面的玻璃组分凝胶层薄而均匀，经烘烤处理后的玻璃粗糙度和平面度相对于原片玻璃无明显增加。
测试实施例
测试实施例1～7和对比例1制备的壳体的拉拔强度和透光率，拉拔强度按照拉力测试机拉伸实验方法进行测定，透光率按照透光率雾度测定仪测试方法进行测定。测试结果列于表2。
表2
拉拔强度(MPa) 透光率(％)
实施例1 2.1 90
实施例2 2.1 93
实施例3 2.1 90
实施例4 2.2 92
实施例5 2.1 92
实施例6 1.8 85
实施例7 1.7 75
对比例1 1.6 72
由表2可见，采用本公开的方法制备的玻璃壳体具有较高的拉拔强度和透光率。
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 (23)

1.一种半成品玻璃结构，其特征在于，所述半成品玻璃结构包括玻璃和覆于所述玻璃表面的玻璃组分凝胶层，所述玻璃组分凝胶层的材料包括第一氧化物和第二氧化物，所述第一氧化物为SiO2，所述第二氧化物包括B2O3、Li2O、ZnO、PbO、Na2O或P2O5，或者它们中的两种、三种、四种、五种或六种的组合。
2.根据权利要求1所述的半成品玻璃结构，其中，所述玻璃组分凝胶层的材料为SiO2、B2O3、Li2O和ZnO的混合物，相对于50～80重量份的所述SiO2，所述Li2O的含量为5～20重量份，所述ZnO的含量为5～20重量份，所述B2O3的含量为5～20重量份；
或者，所述玻璃组分凝胶层的材料为SiO2、Li2O和ZnO的混合物，相对于50～80重量份的所述SiO2，所述Li2O的含量为5～25重量份，所述ZnO的含量为5～25重量份；
或者，所述玻璃组分凝胶层的材料为SiO2、B2O3和Li2O的混合物，相对于50～80重量份的所述SiO2，所述B2O3的含量为5～25重量份，所述Li2O的含量为5～25重量份；
或者，所述玻璃组分凝胶层的材料为SiO2、B2O3和ZnO的混合物，相对于50～80重量份的所述SiO2，所述B2O3的含量为5～25重量份，所述ZnO的含量为5～25重量份。
3.根据权利要求1所述的半成品玻璃结构，其中，所述玻璃组分凝胶层的厚度为0.05～1μm，每平方厘米的所述玻璃组分凝胶层的重量为0.005～0.1mg。
4.一种制备权利要求1～3中任意一项所述的半成品玻璃结构的方法，其中，该方法包括以下步骤：
(1)将玻璃组分前驱物、有机溶剂、水解催化剂和水混合并进行水解，得到溶胶，所述玻璃组分前驱物包括第一玻璃组分前驱物和第二玻璃组分前驱物，所述第一玻璃组分前驱物为含Si前驱物，所述第二玻璃组分前驱物包括含B前驱物、含Li前驱物、含Zn前驱物、含Pb前驱物、含Na前驱物或含P前驱物，或者它们中的两种、三种、四种、五种或六种的组合；
(2)将步骤(1)得到的所述溶胶附着于原玻璃表面，得到附着溶胶的玻璃；
(3)将步骤(2)得到的所述附着溶胶的玻璃进行烘烤处理。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，步骤(1)中，所述有机溶剂为甲醇、乙醇或叔丁醇，或者它们中的两种或三种的组合；所述水解催化剂为酸性催化剂或碱性催化剂；所述酸性催化剂为盐酸、乙酸、氢氟酸、硝酸或草酸，或者它们中的两种、三种、四种或五种的组合；所述碱性催化剂为氨水；
相对于20～50重量份的所述玻璃组分前驱物，所述有机溶剂的用量为30～70重量份，所述水解催化剂的用量为0.5～5重量份，水的用量为10～30重量份；
所述水解的条件包括：温度为20～100℃，时间为0.5～6h。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，步骤(1)中，所述玻璃组分前驱物包括正硅酸乙酯、二水合乙酸锂、二水合乙酸锌和硼酸，相对于10～20重量份的所述正硅酸乙酯，所述二水合乙酸锂的用量为0.5～10重量份，所述二水合乙酸锌的用量为0.5～10重量份，所述硼酸的用量为0.5～10重量份；
或者，所述玻璃组分前驱物包括正硅酸乙酯、二水合乙酸锂和二水合乙酸锌，相对于10～20重量份的所述正硅酸乙酯，所述二水合乙酸锂的用量为0.5～10重量份，所述二水合乙酸锌的用量为0.5～10重量份；
或者，所述玻璃组分前驱物包括正硅酸乙酯、二水合乙酸锂和硼酸，相对于10～20重量份的所述正硅酸乙酯，所述二水合乙酸锂的用量为0.5～10重量份，所述硼酸的用量为0.5～10重量份；
或者，所述玻璃组分前驱物包括正硅酸乙酯、二水合乙酸锌和硼酸，相对于10～20重量份的所述正硅酸乙酯，所述二水合乙酸锌的用量为0.5～10重量份，所述硼酸的用量为0.5～10重量份。
7.根据权利要求4～6中任意一项所述的方法，其中，该方法还包括：将所述原玻璃进行预处理，然后再进行步骤(2)的操作，所述预处理包括碱液活化清洗处理和/或等离子清洗处理。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述碱液活化清洗处理包括：将所述原玻璃与含有碱和次氯酸盐的活化液接触30～120min；
所述碱和次氯酸盐的重量比为1：(0.15～4)；
所述碱为氨水、碳酸钠或磷酸钠，或者它们中的两种或三种的组合；所述次氯酸盐为次氯酸钠、次氯酸钾、次氯酸锂或次氯酸钙，或者它们中的两种、三种或四种的组合。
9.根据权利要求4～6中任意一项所述的方法，其中，步骤(2)中，所述附着通过喷涂的方式进行，所述喷涂的条件为：压力为0.2～2.5MPa，流量为40～80Kg/h。
10.根据权利要求4～6中任意一项所述的方法，其中，步骤(3)中，所述烘烤处理的条件为：温度为400～700℃，时间为0.5～1h。
11.一种制备玻璃壳体的方法，其中，该方法包括以下步骤：
a、将玻璃组分前驱物、有机溶剂、水解催化剂和水混合并进行水解，得到溶胶，所述玻璃组分前驱物包括第一玻璃组分前驱物和第二玻璃组分前驱物，所述第一玻璃组分前驱物为含Si前驱物，所述第二玻璃组分前驱物包括含B前驱物、含Li前驱物、含Zn前驱物、含Pb前驱物、含Na前驱物或含P前驱物，或者它们中的两种、三种、四种、五种或六种的组合；
b、将步骤a得到的所述溶胶附着于原玻璃表面，得到附着溶胶的玻璃；
c、将步骤b得到的所述附着溶胶的玻璃进行烘烤处理，得到表面具有玻璃组分凝胶层的玻璃；
d、将至少两块步骤c得到的所述表面具有玻璃组分凝胶层的玻璃叠合，其中，相邻两块玻璃中至少一块玻璃与另一块玻璃相对的表面具有所述玻璃组分凝胶层，然后进行加压熔接，得到玻璃壳体；
或者，将步骤c得到的所述表面具有玻璃组分凝胶层的玻璃与不具有玻璃组分凝胶层的原玻璃叠合，步骤c得到的所述表面具有玻璃组分凝胶层的玻璃与原玻璃相对的表面具有所述玻璃组分凝胶层，然后进行加压熔接，得到玻璃壳体。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述步骤b为将步骤a得到的所述溶胶附着于原玻璃一侧表面，得到一侧表面附着溶胶的玻璃；所述步骤c为将步骤b得到的所述一侧表面附着溶胶的玻璃进行烘烤处理，得到一侧表面具有玻璃组分凝胶层的玻璃。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述步骤d为将至少两块步骤c得到的所述表面具有玻璃组分凝胶层的玻璃叠合，其中，相邻两块玻璃中两块玻璃相对的表面上均具有所述玻璃组分凝胶层，然后进行加压熔接，得到玻璃壳体。
14.根据权利要求11所述的方法，其中，步骤a中，所述有机溶剂为甲醇、乙醇或叔丁醇，或者它们中的两种或三种的组合；所述水解催化剂为酸性催化剂或碱性催化剂；所述酸性催化剂为盐酸、乙酸、氢氟酸、硝酸或草酸，或者它们中的两种、三种、四种或五种的组合；所述碱性催化剂为氨水；
相对于20～50重量份的所述玻璃组分前驱物，所述有机溶剂的用量为30～70重量份，所述水解催化剂的用量为0.5～5重量份，水的用量为10～30重量份；
所述水解的条件包括：温度为20～100℃，时间为0.5～6h。
15.根据权利要求11所述的方法，其中，步骤a中，所述玻璃组分前驱物包括正硅酸乙酯、二水合乙酸锂、二水合乙酸锌和硼酸，相对于10～20重量份的所述正硅酸乙酯，所述二水合乙酸锂的用量为0.5～10重量份，所述二水合乙酸锌的用量为0.5～10重量份，所述硼酸的用量为0.5～10重量份；
或者，所述玻璃组分前驱物包括正硅酸乙酯、二水合乙酸锂和二水合乙酸锌，相对于10～20重量份的所述正硅酸乙酯，所述二水合乙酸锂的用量为0.5～10重量份，所述二水合乙酸锌的用量为0.5～10重量份；
或者，所述玻璃组分前驱物包括正硅酸乙酯、二水合乙酸锂和硼酸，相对于10～20重量份的所述正硅酸乙酯，所述二水合乙酸锂的用量为0.5～10重量份，所述硼酸的用量为0.5～10重量份；
或者，所述玻璃组分前驱物包括正硅酸乙酯、二水合乙酸锌和硼酸，相对于10～20重量份的所述正硅酸乙酯，所述二水合乙酸锌的用量为0.5～10重量份，所述硼酸的用量为0.5～10重量份。
16.根据权利要求11～15中任意一项所述的方法，其中，该方法还包括：将所述原玻璃进行预处理，然后再进行步骤b的操作，所述预处理包括碱液活化清洗处理和/或等离子清洗处理。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述碱液活化清洗处理包括：将所述原玻璃与含有碱和次氯酸盐的活化液接触30～120min；
所述碱和次氯酸盐的重量比为1：(0.15～4)；
所述碱为氨水、碳酸钠或磷酸钠，或者它们中的两种或三种的组合；所述次氯酸盐为次氯酸钠、次氯酸钾、次氯酸锂或次氯酸钙，或者它们中的两种、三种或四种的组合。
18.根据权利要求11～15中任意一项所述的方法，其中，步骤b中，所述附着通过喷涂的方式进行，所述喷涂的条件为：压力为0.2～2.5MPa，流量为40～80Kg/h。
19.根据权利要求11～15中任意一项所述的方法，其中，步骤c中，所述烘烤处理的条件为：温度为400～700℃，时间为0.5～1h。
20.根据权利要求11～15中任意一项所述的方法，其中，步骤d中，所述加压熔接的条件包括：温度为400～900℃，压力为0.1～20MPa，时间为1～5h。
21.由权利要求11～20中任意一项所述的方法制备得到的玻璃壳体。
22.根据权利要求21所述的玻璃壳体，其中，所述玻璃壳体的透光率为85～95％。
23.一种移动电子设备，其特征在于，该移动电子设备包括权利要求21或22所述的玻璃壳体。
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