CN115818981B - 一种高强抗菌柔性玻璃的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高强抗菌柔性玻璃的制备方法，包括以下步骤：将柔性玻璃浸泡在360~400℃的钢化熔盐中，进行10min的离子交换，完成化学钢化，使柔性玻璃达到高强的效果。之后直接向360~400℃的钢化设备加入提前升温的抗菌熔盐，通过震荡搅拌技术使钢化熔盐与抗菌熔盐快速融合，进行1~10min的抗菌离子与玻璃碱金属离子交换使玻璃具有抗菌能力，进行退火冷却、超声波清洗，得到兼具高强与抗菌性能的柔性玻璃。本发明通过优化调整化学钢化熔盐与抗菌熔盐，使其能够在相同的温度进行钢化与抗菌的离子交换，对比钢化与抗菌两个流程独立进行，大大减少时间，提高能源利用效率，同时保证强度与抗菌效果。
Description
技术领域
本发明涉及柔性玻璃制备技术领域，具体涉及一种高强抗菌柔性玻璃的制备方法。
背景技术
随着社会信息化、数字化的发展，显示领域受到越来越多的关注，对于显示屏体的性能指标的要求也随着逐渐变高。柔性显示屏具有柔韧性佳、可弯折特点，可以创造多种屏幕显示形态，为使用者提供便利。目前，复合聚酰亚胺聚合物材料是市场上常用的柔性显示屏的保护盖板，用复合聚酰亚胺聚合物材料作为柔性显示屏的盖板是由于其具有成本低、加工难度低、韧性好的优点，但是其硬度低、透过率低、不耐高温、多次使用后容易出现折痕与发黄的缺点限制了在显示屏幕的应用。
玻璃材料随着时代的需要和科技的进步，发展出了柔性玻璃，该玻璃指的是厚度小于等于100μm的平板玻璃。柔性玻璃具有良好的弯曲性、柔韧性、高强度、良好的弹性和抗变形性，是一种良好的柔性显示材料。柔性玻璃的应用使得信息显示设备越来越薄，尤其是在柔性显示领域。与复合聚酰亚胺聚合物材料相比，柔性可折叠玻璃不仅显著提高了透光率，而且具有更好的耐磨性、透过率、耐高温性和表面平整度。然而，在个人或公共使用过程中，玻璃制品面临被细菌和真菌污染的问题，严重威胁人类健康。为了消除不良细菌带来的潜在安全隐患，消费者在选择商品时越来越愿意为抗菌、健康和其他产品功能额外买单。柔性玻璃作为一种常见的显示材料，在抗菌产品的开发中具有非常广阔的前景。
所以，对柔性玻璃进行钢化和抗菌处理，从而提高柔性玻璃强度，增加使用寿命，以及为人类健康提供更安全的保障。目前，现有技术主要是对超薄玻璃进行离子交换达到钢化与抗菌效果，对常规玻璃进行高强与抗菌制备时，其工艺将高强与抗菌分开处理，钢化后对玻璃进行退火冷却与清洗处理后，再进行抗菌步骤，消耗的时间与热处理能耗多。
发明内容
本发明就是为了克服现有技术中对玻璃进行强化抗菌处理存在的效率低下的缺点，提供的一种高强抗菌柔性玻璃的制备方法。
为达到本发明目的，本发明采用以下技术方案：
一种高强抗菌柔性玻璃的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）对柔性玻璃进行清洗烘干，预热到360~400℃；
（2）将预热的柔性玻璃送入钢化炉中，浸泡在360~400℃的钢化熔盐中，进行10min的离子交换，进行化学钢化；
（3）化学钢化后，直接向钢化炉中加入提前升温的抗菌熔盐，使钢化熔盐与抗菌熔盐快速融合；
（4）通过1~10min的抗菌离子与玻璃碱金属离子交换处理，然后将柔性玻璃取出进行退火冷却（（360~400℃）至室温）、超声波与紫外臭氧清洗机清洗，得到兼具高强与抗菌性能的柔性玻璃。
进一步，所述柔性玻璃由以下质量百分比的组份构成：60%的SiO2、19%的Al2O3、12%的Na2O、4%的K2O、4%的MgO、0.4%的CaO、0.5%的ZrO2，0.1%的SnO。
进一步，所述的步骤（2）中化学钢化熔盐温度为380~390℃，步骤（3）中，抗菌熔盐升温至380~390℃，并且所述抗菌熔盐升温至与化学钢化熔盐相同温度。
进一步，运用振荡器使化学钢化熔盐与抗菌熔盐快速混合均匀，使抗菌离子交换能够在玻璃表面均匀进行。可选用数显气浴振荡器，可进行时间、转速与温度的设置，通过夹具固定钢化炉，震荡方式有旋转与往复两种。
进一步，所述的化学钢化熔盐为硝酸钾，抗菌熔盐为硝酸银，质量配比为AgNO30.1~0.5%，KNO3 99.5~99.9%。
进一步，所述硝酸银与硝酸钾质量配比为AgNO3 0.2~0.3%，KNO3 99.7~99.8%。
进一步，抗菌热处理时间为4~5min，质量配比为AgNO3 0.5%，KNO3 99.5%。
由于采用上述技术方案，本发明具备以下优点：
本发明通过优化调整化学钢化熔盐与抗菌熔盐成分，使其能够在相同的温度进行钢化与抗菌的离子交换，对比钢化与抗菌两个流程独立进行，大大减少时间，提高能源利用效率，同时保证强度与抗菌效果。另外，选取的熔盐可在较低的温度进行离子交换，减少了自身的热变形，防止发生翘曲。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实例进一步阐明本发明的内容，但本发明不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
（1）本实施例柔性玻璃由以下质量百分比的原料制成：60%的SiO2、19%的Al2O3、12%的Na2O、4%的K2O、4%的MgO、0.4%的CaO、0.5%的ZrO2，0.1%的SnO。
取一块尺寸为100*200mm的上述柔性玻璃样品，依次将柔性玻璃样品放在装有自来水、去离子水、酒精、去离子水的容器内，利用超声波清洗器对柔性玻璃进行逐次清洗，超声波清洗后的柔性玻璃放入干燥箱内完成烘干，对烘干处理后的柔性玻璃进行预热处理到360度；
（2）将KNO3熔盐加入到化学钢化炉中，升温加热至360℃，使硝酸钾熔盐达到熔融状态，之后将预热后的柔性玻璃加入到化学钢化炉中的硝酸钾熔盐中，柔性玻璃在化学钢化炉处理10min，熔盐中半径较大的K+置换玻璃表面半径较小的Na+，使玻璃表面体积膨胀，因“挤塞效应”而产生压应力，从而提高玻璃强度，得到具备高强性能的柔性玻璃；
（3）在柔性玻璃进行10min化学钢化后，将升温至360℃的AgNO3熔盐直接放入化学钢化炉内，通过震荡器使AgNO3熔盐与KNO3熔盐快速混合，质量配比为AgNO3 0.1%，KNO399.9%；
（4）加入AgNO3熔盐进行1min离子交换使玻璃具有抗菌能力，再经过360℃退火后冷却室温，然后用超声波与紫外臭氧清洗机清洗，去除其表面熔盐（硝酸钾、硝酸银）与杂质，得到兼具高强与抗菌性能的柔性玻璃。
实施例2
（1）采用实施例1所述的柔性玻璃，利用超声波清洗器对柔性玻璃进行清洗，依次将柔性玻璃放在装有自来水、去离子水、酒精、去离子水的烧杯内，超声波清洗后放入干燥箱内完成烘干，对处理后的柔性玻璃进行预热处理至380℃。
（2）将KNO3熔盐加入到化学钢化炉中，升温加热至380℃，使硝酸钾熔盐达到熔融状态，之后将预热后的柔性玻璃加入到化学钢化炉，柔性玻璃在化学钢化炉处理10min，得到具备高强性能的柔性玻璃。
（3）在进行10min化学钢化后，将升温至380℃的AgNO3熔盐直接加入化学钢化炉内，通过震荡器使AgNO3熔盐与KNO3熔盐快速混合，质量配比为AgNO3 0.3%，KNO3 99.7%；
（4）加入AgNO3熔盐进行5min离子交换使玻璃具有抗菌能力，再经过380℃退火冷却至室温，然后超声波与紫外臭氧清洗机清洗，去除其表面熔盐（硝酸钾、硝酸银）与杂质，得到兼具高强与抗菌性能的柔性玻璃。
实施例3
（1）采用实施例1所述的柔性玻璃，利用超声波清洗器对柔性玻璃进行清洗，依次将柔性玻璃放在装有自来水、去离子水、酒精、去离子水的烧杯内，超声波清洗后放入干燥箱内完成烘干，对处理后的柔性玻璃进行预热处理至400℃。
（2）将KNO3熔盐加入到化学钢化炉中，升温加热至400℃，使硝酸钾熔盐达到熔融状态，之后将预热后的柔性玻璃加入到化学钢化炉，柔性玻璃在化学钢化炉处理10min，得到具备高强性能的柔性玻璃。
（3）在进行10min化学钢化后，将升温至400℃的AgNO3熔盐直接化学钢化炉内，通过震荡器使AgNO3熔盐与KNO3熔盐快速混合，质量配比为AgNO3 0.5%，KNO3 99.5%
（4）加入AgNO3熔盐进行10min离子交换使玻璃具有抗菌能力，在经过400℃退火后冷却至室温，然后用超声波与紫外臭氧清洗机清洗，去除其表面熔盐（硝酸钾、硝酸银）与杂质，得到兼具高强与抗菌性能的柔性玻璃。
实施例4
（1）采用实施例1所述的柔性玻璃，利用超声波清洗器对柔性玻璃进行清洗。依次将柔性玻璃放在装有自来水、去离子水、酒精、去离子水的烧杯内，超声波清洗后放入干燥箱内完成烘干。对处理后的柔性玻璃进行预热处理至380℃。
（2）将KNO3熔盐加入到化学钢化炉中，升温加热至380℃，使硝酸钾熔盐达到熔融状态，之后将预热后的柔性玻璃加入到化学钢化炉，柔性玻璃在化学钢化炉处理10min，得到具备高强性能的柔性玻璃。
（3）在进行10min化学钢化后，将升温至380℃的AgNO3熔盐直接化学钢化设备内，通过震荡器使AgNO3熔盐与KNO3熔盐快速混合。质量配比为AgNO3 0.3%，KNO3 99.7%
（4）加入AgNO3熔盐进行5min离子交换使玻璃具有抗菌能力，在经过380℃退火后冷却至室温，然后超声波与紫外臭氧清洗机清洗，去除其表面熔盐（硝酸钾、硝酸银）与杂质，得到兼具高强与抗菌性能的柔性玻璃。
按照实施例1-4方法，分别得到柔性玻璃，并对其按性能测试。
玻璃应力层深度和表面层应力：依据ASTM C1422/C1422M-20《化学钢化平板玻璃标准规范》第9章，采用SLP-2000散射光应力仪测试。
抗菌率R：采用标准JC/T 1054-2007中的方法，通过表面接种含有细菌的悬浊液，将抗菌产品和未经处理的产品在接种细菌24h后，用未处理的产品表面所得细菌数（A）减去抗菌产品所得细菌数（B）除以未处理的产品表面所得细菌数，化百分数。公式如下：
R=((A-B)/A)×100%；
实施例1~4制得柔性玻璃的性能如表1所示。
表1：实施例工艺参数和测试性能
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | |
| 表面压应力CS（MPa） | 308.26 | 312.24 | 310.61 | 315.18 |
| 抗菌率/% | ＞90 | ＞95 | ＞95 | ＞95 |
从实施例1-4，可以发现，制得柔性玻璃的表面压应力都在300MPa以上，表明所制的备柔性玻璃具有高强的性能。另外从抗菌率可以看出，当交换时间为5min左右时，所得到的载银抗菌玻璃抗菌率就能达到优等品要求（R≥95%）。由此，可以看出，钢化与抗菌热处理温度为380~390℃，抗菌处理时间为4~5min，质量配比为AgNO3 0.5%，KNO3 99.5%时能够获得较好的强化与抗菌效果。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (3)
1.一种高强抗菌柔性玻璃的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）对柔性玻璃进行清洗烘干，预热到360~400℃；
（2）将预热的柔性玻璃送入钢化炉中，浸泡在钢化熔盐中，进行10min的离子交换，进行化学钢化；
（3）化学钢化后，直接向钢化炉中加入提前升温的抗菌熔盐，使钢化熔盐与抗菌熔盐快速融合；
（4）通过1~10min的抗菌离子与柔性玻璃碱金属离子交换处理，然后将柔性玻璃取出在360~400℃温度下进行退火冷却至室温，然后用超声波与紫外臭氧清洗机清洗，得到兼具高强与抗菌性能的柔性玻璃；
所述的步骤（2）中化学钢化熔盐温度为380~390℃，步骤（3）中，抗菌熔盐升温至380~390℃，并且所述抗菌熔盐升温至与化学钢化熔盐相同温度；
所述的化学钢化熔盐为硝酸钾，抗菌熔盐为硝酸银，所述硝酸银与硝酸钾质量配比为AgNO3 0.2~0.3%，KNO3 99.7~99.8%。
2.根据权利要求1所述的一种高强抗菌柔性玻璃的制备方法，其特征在于，所述柔性玻璃由以下质量百分比的组份构成：60%的SiO2、19%的Al2O3、12%的Na2O、4%的K2O、4%的MgO、0.4%的CaO、0.5%的ZrO2，0.1%的SnO。
3.根据权利要求1所述的高强抗菌柔性玻璃的制备方法，其特征在于，运用振荡器使化学钢化熔盐与抗菌熔盐快速混合均匀，使抗菌离子交换能够在玻璃表面均匀进行。
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