CN115925250A - 高软化点的中硼硅酸盐玻璃、强化玻璃及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高软化点的中硼硅酸盐玻璃，以质量百分数计，所述高软化点的中硼硅酸盐玻璃的组分包括：SiO260～72％，Al2O39～18％，B2O34～10％，Na2O 3～7％，K2O 0～1％，MgO 10～17％，CaO 0～2％及ZrO20.05～2％。采用本申请中组分质量百分比的高软化点的中硼硅酸盐玻璃，在具备较低的热膨胀系数和较高的软化点的同时，还具备较高的机械性能，且制备工艺简单，强化后表面应力为300MPa～700MPa，应力层深度大于10μm，热辐射抗软化时间持久。
Description
技术领域
本申请涉及玻璃生产制造技术领域，特别是涉及一种高软化点的中硼硅酸盐玻璃及其制备方法和应用。
背景技术
近年来，随着火灾事故频繁发生，建筑材料的防火性能越来越受到人们的关注，防火玻璃的应用也越来越广泛。防火玻璃具有低热膨胀系数、高热稳定性和化学稳定性以及高机械强度，在高温环境下不易炸裂，从而可以起到控制火势蔓延或隔烟的作用。防火玻璃可以分为单片防火玻璃(DFB)和复合防火玻璃(FFB)。单片防火玻璃是由单层玻璃构成，并满足相应耐火等级要求的特种玻璃；复合防火玻璃是指由两层或者两层以上玻璃复合而成，或由一层玻璃和有机材料复合而成，并满足相应耐火等级要求的特种玻璃。单片防火玻璃中的铯钾防火玻璃存在高应力玻璃自爆率高、离子交换成本高等缺点，而具有天然的防火性能、极低的热膨胀系数、良好的高热稳定性和化学稳定性以及高机械性能的硼硅玻璃必将是C类防火玻璃的发展方向，市场需求将十分巨大。高硼硅玻璃产品主要有国外肖特Borofloat33、康宁Pyrex 7740、国内凯盛4.0、富晶4.0高硼硅玻璃，但高硼硅玻璃存在熔制温度高(＞1700℃)，含硼量高，易挥发等问题，为玻璃的生产带来困难。
因此，如何得到一种具备良好的防火性能且制备方法简单的防火玻璃一直是亟需解决的问题。
发明内容
基于此，有必要提供一种具备良好的防火性能且可以通过较简单的方法制备的高软化点的中硼硅酸盐玻璃及其制备方法。
本申请的一方面，提供一种高软化点的中硼硅酸盐玻璃，以质量百分数计，所述高软化点的中硼硅酸盐玻璃的组分包括：SiO2 60～72％，Al2O3 9～18％，B2O34～10％，Na2O 3～7％，K2O 0～1％，MgO 10～17％，CaO 0～2％及ZrO2 0.05～2％。
在其中一个实施例中，以质量百分数计，所述高软化点的中硼硅酸盐玻璃的组分包括：SiO2 60～68％，Al2O3 11～16％，B2O3 4～8％，Na2O 3～6％，K2O 0～1％，MgO 11～15％，CaO 0～2％及ZrO2 0.05～2％。
在其中一个实施例中，以质量百分数计，所述高软化点的中硼硅酸盐玻璃的组分包括：SiO2 61～65％，Al2O3 13～15％，B2O3 5～7.5％，Na2O 3～5％，K2O 0～1％，MgO 11～14％，CaO 0～2％及ZrO2 0.05～2％。
在其中一个实施例中，所述高软化点的中硼硅酸盐玻璃的组分中，ZrO2/MgO的质量百分数的比值为0.002941～0.1887。
在其中一个实施例中，所述高软化点的中硼硅酸盐玻璃的组分中，ZrO2/MgO的质量百分数的比值为0.003333～0.1581。
在其中一个实施例中，以质量百分数计，所述高软化点的中硼硅酸盐玻璃的组分还包括0％～5％的氯化物。
在其中一个实施例中，所述高软化点的中硼硅酸盐玻璃满足如下特征(1)～(5)中的一种或多种：
(1)在50℃～300℃范围内的热膨胀系数为(44～53)×10-7℃-1；
(2)荷重软化点Ts＞850℃(η粘度，logη＝7.65)；
(3)820℃下的热辐射抗软化时间≥5h；
(4)表面压应力为300MPa～700MPa；
(5)应力层深度＞10μm。
本申请的再一方面，提供所述的高软化点的中硼硅酸盐玻璃的制备方法，包括如下步骤：
按照所述组分称取原料，加热至熔制温度，保温4小时～8小时，制备熔融液；
将所述熔融液成型，在600℃～680℃的温度下退火，制备所述高软化点的中硼硅酸盐玻璃。
本申请的又一方面，提供一种强化玻璃，通过所述的高软化点的中硼硅酸盐玻璃进行化学强化获得，所述化学强化处理的步骤包括：将退火后的样品置于硝酸钾熔盐中，在400℃～460℃的温度下，保温2小时～8小时。
本申请的又一方面，提供一种所述的高软化点的中硼硅酸盐玻璃或所述的强化玻璃作为幕墙玻璃、防火玻璃、耐热器皿玻璃、家居装饰玻璃、药用玻璃、汽车玻璃、太阳能集热管玻璃或显示器件用盖板玻璃的应用。
采用本申请中组分质量百分比的高软化点的中硼硅酸盐玻璃，在具备较低的热膨胀系数和较高的软化点的同时，还具备较高的机械性能，且制备工艺简单，强化后表面应力为300MPa～700MPa，应力层深度大于10μm，热辐射抗软化时间持久。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将对本申请进行更全面的描述。下文中给出了本申请的较佳实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
下面对本申请提供的高软化点的中硼硅酸盐玻璃及其制备方法和应用作具体说明。
本申请的一方面，提供一种高软化点的中硼硅酸盐玻璃，以质量百分数计，所述高软化点的中硼硅酸盐玻璃的组分包括：SiO2 60～72％，Al2O3 9～18％，B2O34～10％，Na2O 3～7％，K2O 0～1％，MgO 10～17％，CaO 0～2％及ZrO2 0.05～2％。
二氧化硅(SiO2)是玻璃的网络形成体氧化物，是形成玻璃网络骨架所必须的成分，可以提高玻璃的强度、化学稳定性，同时还可以提高玻璃的应变点，降低玻璃的热膨胀系数。当SiO2的含量过低，热膨胀系数增大，成型和化学稳定性变差，有结晶化趋势；当SiO2的含量过高，玻璃熔化和澄清温度高，而且玻璃熔融液的粘度增加，玻璃难以均化，不利于玻璃成型工艺制造。因此，上述高软化点的中硼硅酸盐玻璃的组分中，SiO2的质量百分数为60％～72％，具体地，SiO2的质量百分数包括但不限于：60％、61％、62％、63％、64％、65％、66％、67％、68％、69％、70％或72％，优选为60％～68％，进一步优选为61％～65％。
氧化铝(Al2O3)可以参与玻璃网络形成，降低玻璃的结晶倾向，提高玻璃的化学稳定性、热稳定性、机械强度及硬度，也是提高玻璃弹性模量的必要成分。玻璃中的Al3+倾向于形成铝氧四面体网络[AlO4]，比硅氧四面体[SiO4]网络骨架的间隙要大得多，较大的空隙可以作为离子扩散的通道，因此，较高的Al2O3含量能促进碱金属离子的迁移和置换速率，有利于离子交换。Al2O3含量偏低时，网络空间的空隙变小，不利于离子迁移，严重影响化学增强的效率。但是Al2O3会增加玻璃的高温黏度，造成生产过程中熔制温度过高，能耗增加，不利于控制气泡、结石等缺陷，如果Al2O3的含量过高，难以得到料性长的玻璃，玻璃较难成型。因此，上述硼硅酸盐的组分中，Al2O3的质量百分数为9％～18％，具体地，Al2O3的质量百分数包括但不限于：9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％或18％，优选为11％～16％，更优选为13％～15％。
氧化硼(B2O3)是硼硅酸盐玻璃的主要组分之一，是玻璃结构的形成体氧化物。B2O3能够降低玻璃的热膨胀系数，提高硼硅酸盐玻璃的热稳定性和化学稳定性。但当B2O3含量过高时，在高温下熔融液黏度降低，硼挥发严重，而且B2O3含量过高还会缩窄玻璃的成型温度，给硼硅酸盐玻璃拉管成型过程中对壁厚和管径的精度控制带来困难，此外，B2O3含量过高时，硼氧三角体[BO3]增多，硼硅酸盐玻璃的膨胀系数反而异常增大，B2O3含量过高还会导致玻璃的离子交换能力显著降低；B2O3含量过低则不能显著降低玻璃的熔化温度和热膨胀系数，因此，上述高软化点的中硼硅酸盐玻璃的组分中，B2O3的质量百分数为4％～10％，具体地，B2O3的质量百分数包括但不限于：4％、4.5％、5％、5.6％、6％、6.8％、7％、7.5％、8％、9％或10％，优选为4％～8％，更优选为5％～7.5％。
氧化钠(Na2O)是硼硅酸盐玻璃网络外体氧化物，能够提供游离氧使Si-O键断键，从而降低硼硅酸盐玻璃的粘度和熔制温度。Na2O的含量过高时，玻璃的热膨胀系数增大，化学稳定性降低，而且Na2O挥发量增大，会导致硼硅酸盐玻璃成分不均一；Na2O的含量过低，不利于玻璃的熔制和成型，且不利于Na离子与K离子的化学交换，进而影响在玻璃表面形成压应力层，无法达到增强玻璃机械强度的目的。因此，所述高软化点的硼硅酸盐玻璃的组分中，Na2O的质量百分比为3％～7％，具体地，Na2O的质量百分比包括但不限于3％、4％、5％、6％或7％，优选地，Na2O的质量百分比为3％～6％。更优选地，Na2O的质量百分比为3％～5％。
氧化钾(K2O)和Na2O同属于碱金属氧化物，在玻璃结构中的作用类似。将K2O和Na2O复配，能发挥混合碱效应，改善玻璃性能，可以用于提高玻璃的熔融性质，在化学强化中提高离子交换率，以获得所需的表面压应力和应力层深度。但K2O的含量过高时，耐候性降低，降低玻璃的离子交换性能。因此，所述高软化点的硼硅酸盐玻璃的组分中，K2O的质量百分比为0％～1％，具体地，K2O的质量百分比包括但不限于0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.8％、0.9％或1％，优选地，K2O的质量百分比为0～0.8％，更优选地，K2O的质量百分比为0～0.5％。
氧化镁(MgO)是玻璃的网络体外氧化物，能够降低玻璃的熔点，在高温时能够降低玻璃的黏度，促进玻璃的熔化和澄清，改善均匀性的同时增强抗水解性。MgO也能使玻璃趋于温度，增强玻璃的耐久性，防止玻璃产生结晶，抑制玻璃中碱金属离子的移动，同时提高玻璃的弹性模量。MgO在低温下可以增强玻璃网络空间的稳定性，一定程度上可以降低玻璃的热膨胀系数，但其对离子交换存在阻碍的作用。因此，所述高软化点的硼硅酸盐玻璃的组分中，MgO的质量百分比为10％～17％，具体地，MgO的质量百分比包括但不限于10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％或17％，优选地，MgO的质量百分比为11～15％，更优选地，MgO的质量百分比为11～14％。
氧化钙(CaO)可以使硅氧四面体[SiO4]形成的网络松弛、断裂，改善玻璃在高温下的熔融性质，并能够使玻璃不易失透。但CaO的含量过多会影响硼硅酸盐玻璃的耐候性，并会严重阻碍离子交换的进行。因此，所述高软化点的硼硅酸盐玻璃的组分中，CaO的质量百分比为0～2％，具体地，CaO的质量百分比包括但不限于0.1％、0.5％、0.8％、1.0％、1.2％或2％。
ZrO2在硅酸盐玻璃中主要以立方体[ZrO8]配位形式存在，由于离子半径较大，在玻璃结构中属于网络外体，其在玻璃中的溶度较小，能降低玻璃的热膨胀系数，还能提高玻璃的耐酸碱性能和折射率，但是过量ZrO2的会显著增加玻璃的黏度。因此，上述高软化点的硼硅酸盐玻璃的组分中，ZrO2的质量百分比为0.01％～2％，具体地，ZrO2的质量百分比包括但不限于0.01％、0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、1.0％、1.2％、1.5％或2％，优选地，ZrO2的质量百分比为0.01～1.5％，更优选地，ZrO2的质量百分比为0.01～0.5％。
在其中一个示例中，以质量百分数计，所述高软化点的中硼硅酸盐玻璃的组分包括：SiO2 60～68％，Al2O3 11～16％，B2O3 4～8％，Na2O 3～6％，K2O 0～1％，MgO 11～15％，CaO 0～2％及ZrO2 0.05～2％。
在其中一个示例中，以质量百分数计，所述高软化点的中硼硅酸盐玻璃的组分包括：SiO2 61～65％，Al2O3 13～15％，B2O3 5～7.5％，Na2O 3～5％，K2O 0～1％，MgO 11～14％，CaO 0～2％及ZrO2 0.05～2％。
在其中一个示例中，为了更好地保证玻璃的质量，所述高软化点的中硼硅酸盐玻璃的组分中，ZrO2/MgO的质量百分数的比值为0.002941～0.1887，将比值控制在此范围，可以进一步提高玻璃的抗软化性能。
在其中一个示例中，所述高软化点的中硼硅酸盐玻璃的组分中，ZrO2/MgO的质量百分数的比值为0.003333～0.1581。
在其中一个示例中，所述高软化点的中硼硅酸盐玻璃的组分中，ZrO2/MgO的质量百分数的比值为0.004～0.1818。
以质量百分数计，所述高软化点的中硼硅酸盐玻璃的组分包括：SiO260～72％，Al2O3 9～18％，B2O3 4～10％，Na2O 3～7％，K2O 0～1％，MgO 10～17％，CaO 0～2％及ZrO20.05～2％，其中，ZrO2/MgO的质量百分数的比值为0.002941～0.1887。
在其中一个示例中，以质量百分数计，所述高软化点的中硼硅酸盐玻璃的组分包括：SiO2 60～68％，Al2O3 11～16％，B2O3 4～8％，Na2O 3～6％，K2O 0～1％，MgO 11～15％，CaO 0～2％及ZrO2 0.05～2％，其中，ZrO2/MgO的质量百分数的比值为0.003333～0.1581。
在其中一个实施例中，以质量百分数计，所述高软化点的中硼硅酸盐玻璃的组分包括：SiO2 61～65％，Al2O3 13～15％，B2O3 5～7.5％，Na2O 3～5％，K2O 0～1％，MgO 11～14％，CaO 0～2％及ZrO2 0.05～2％，其中，ZrO2/MgO的质量百分数的比值为0.004～0.1818。
进一步地，所述高软化点的中硼硅酸盐玻璃的组分还包括氯化物，作为澄清剂。玻璃熔制时加入澄清剂不受熔化或成型气氛的影响，将澄清剂的含量控制在一定范围内，不会影响窑炉的使用寿命。以质量百分数计，氯化物的含量为0％～0.5％，包括但不限于0.1％、0.2％、0.3％、0.4％或0.5％。
在其中一个示例中，所述氯化物选自NaCl、NaClO3及NaClO4中的一种或多种。采用上述氯化物作为澄清剂能够有效控制玻璃中的气泡、波筋及条纹等缺陷，有利于实际生产。
在其中一个示例中，所述高软化点的中硼硅酸盐玻璃在50℃～300℃范围内的热膨胀系数为(44～53)×10-7℃-1，进一步地，所述高软化点的中硼硅酸盐玻璃在50℃～300℃范围内的热膨胀系数为(44～47)×10-7℃-1，更进一步地，所述高软化点的中硼硅酸盐玻璃在50℃～300℃范围内的热膨胀系数为(44～46)×10-7℃-1。
在其中一个示例中，所述高软化点的中硼硅酸盐玻璃的荷重软化点850℃＜Ts≤870℃，进一步地，上述高软化点的中硼硅酸盐玻璃的荷重软化点860℃≤Ts≤870℃(η粘度，logη＝7.65)。
在其中一个示例中，所述高软化点的中硼硅酸盐玻璃的表面应力为300MPa～700MPa。
在其中一个示例中，所述高软化点的中硼硅酸盐玻璃的应力层深度Dol＞10μm，进一步地，所述高软化点的中硼硅酸盐玻璃的应力层深度10μm＜Dol＜20μm。
在其中一个示例中，所述高软化点的中硼硅酸盐玻璃的820℃下的热辐射抗软化时间≥5h，进一步地，所述高软化点的中硼硅酸盐玻璃的热辐射抗软化时间≥6h，更进一步地，所述高软化点的中硼硅酸盐玻璃的热辐射抗软化时间≥7h。
本申请的又一方面，提供一种上述的高软化点的中硼硅酸盐玻璃的制备方法，包括如下步骤：
按照所述组分称取原料，加热至熔制温度，保温4小时～8小时，制备熔融液；
将所述熔融液成型，在600℃～680℃的温度下退火，制备所述高软化点的中硼硅酸盐玻璃。
本申请的又一方面，提供一种强化玻璃，通过上述的高软化点的中硼硅酸盐玻璃进行化学强化获得，所述化学强化处理的步骤包括：将退火后的样品置于硝酸钾熔盐中，在400℃～460℃的温度下，保温2小时～8小时。
在其中一个示例中，上述强化玻璃的制备方法包括如下步骤：
S110：准备原料：按照所述组分称取原料，充分搅拌混合。原料可以为氧化物和碳酸盐等，总质量大于500g。
S120：熔制：将混合后的原料置于坩埚中进行熔制。不作限制地，坩埚可以为体积大于400mL的铂金坩埚。将坩埚放入硅钼炉中，加热至熔制温度，保温4～8小时，并使其均化，制备熔融液。不作限制地，熔制温度为1650℃。不作限制地，熔制的方式可以为全电熔、电助熔+全氧燃烧、电助熔+富氧燃烧以及火焰+电助熔。
S130：成型：将上述熔融液浇铸到模具中浇铸成型。可以通过传统平板玻璃制造工艺制备上述高软化点的中硼硅酸盐玻璃，制造工艺包括但不限于浮法成形工艺、溢流下拉法、引上法、平拉法、压延法等。
S140：退火：将成型后的样品置于退火炉中退火，退火温度为600～680℃，制备高软化点的中硼硅酸盐玻璃。
S150：化学强化：使用沈阳科晶的STX-1203线切割机将上述高软化点的中硼硅酸盐玻璃切割成100×100×6mm的玻璃片，置于硝酸钾熔盐中，在400℃～460℃的温度下，保温2小时～8小时，冷却至室温，用去离子水清洗后烘干，制备强化玻璃。
性能测试：
热膨胀系数测试：将上述高软化点的中硼硅酸盐玻璃切割成尺寸为25mm×7mm×0.7mm的玻璃片，参照GB/T16920-2015标准，使用德国耐驰的NETZSCH-DIL 402PC热膨胀仪测试玻璃在5℃/min的升温速率下的热膨胀曲线，得到玻璃的玻璃化转变温度Tg及热膨胀系数CTE(50～300℃)。
粘度性能测试：使用美国ORTON的高温粘度仪进行测试，运用VFT公式对高软化点的中硼硅酸盐玻璃的全温度段玻璃粘度拟合，得到玻璃退火点与浮法成型温度范围内的黏温拟合曲线，进而确定熔制后高软化点的中硼硅酸盐玻璃的荷重软化点温度Ts(η粘度，logη＝7.65)。
机械性能测试：使用FSM-6000LE双折射应力仪，参照标准GB/T18144-2008，测试上述强化玻璃的表面应力值CS和应力层深度Dol。
热辐射抗软化性能测试：使用高温箱式炉对强化玻璃进行热辐射抗软化测试，将强化玻璃竖立放置于炉膛内，按照5℃/min的升温速率从常温加热至820℃，保温，期间计时并观测强化玻璃样品的软塌程度。
可以理解的是，上述测试方式和测试设备，是本行业领域内评价玻璃相关性能的常用方式，只是表征或是评价本发明技术方案和技术效果的一种手段，亦可采用其他测试方式和测试设备，并不影响最终结果。
本申请的再一方面，提供一种上述的高软化点的中硼硅酸盐玻璃或强化玻璃作为幕墙玻璃、防火玻璃、耐热器皿玻璃、家居装饰玻璃、药用玻璃、汽车玻璃、太阳能集热管玻璃或显示器件用盖板玻璃的应用。
以下结合具体实施例对本发明提供的一种高软化点的中硼硅酸盐玻璃及其制备方法进行具体说明。
以下为具体实施例。
实施例1～26
实施例1～26均提供高软化点的中硼硅酸盐玻璃和强化玻璃。按照表1中各组分的质量百分比计算并称取各组分对应的原料，其中R1为ZrO2/MgO的质量百分数的比值，充分搅拌混合后投入铂金坩埚中，再将铂金坩埚放入硅钼炉中，升温至1650℃，熔融澄清6小时，使其均化并浇铸到模具中浇铸成型，将成型后的玻璃置于退火炉中，在660℃下退火，得到高软化点的中硼硅酸盐玻璃。将实施例1～26的高软化点的中硼硅酸盐玻璃置于420℃的纯KNO3熔融液中处理2小时后，得到的强化玻璃.
表1组分
对实施例1～26制备得到的高软化点的中硼硅酸盐玻璃和强化玻璃进行检测，检测结果见表2。其中，Ts为高软化点的中硼硅酸盐玻璃的荷重软化点(η粘度，logη＝7.65)，单位℃；Tg为高软化点的中硼硅酸盐玻璃的玻璃化转变温度，单位℃；CTE为高软化点的中硼硅酸盐玻璃50～300℃的热膨胀系数，单位×10-7℃-1；CS为强化玻璃的表面压应力值，单位MPa；Dol为强化玻璃的最大应力层深度，单位μm；热辐射抗软化时间为强化玻璃在耐热辐射时样品保持原状不软化的时间，单位h。
表2高软化点的中硼硅酸盐玻璃和强化玻璃性能测试
从表2的数据可以看出：采用本申请组分配比的实施例1～26的高软化点的中硼硅酸盐玻璃的荷重软化点Ts＞850℃(η粘度，logη＝7.65)，热膨胀系数CTE为(44～53)×10-7℃-1(50℃～300℃)，经化学强化后得到的强化玻璃的表面压应力300MPa＜CS＜700MPa，应力层深度Dol＞10μm，且热辐射抗软化≥5h。实施例1～11的高软化点的中硼硅酸盐玻璃的荷重软化点850℃＜Ts≤860℃，CTE为(44～53)×10-7℃-1，300MPa＜CS＜700MPa，Dol＞10μm，热辐射抗软化时间为5h。实施例12～19中的高软化点的中硼硅酸盐玻璃的荷重软化点温度860℃≤Ts≤870℃，热膨胀系数为(44～47)×10-7℃-1，300MPa＜CS＜700MPa，Dol＞10μm，经化学强化后热辐射抗软化时间为6h。实施例20～26的高软化点的中硼硅酸盐玻璃的荷重软化点温度＞860℃，热膨胀系数为(44～46)×10-7℃-1，300MPa＜CS＜700MPa，Dol＞10μm，经化学强化后热辐射抗软化时间为7h。
对比例1～6
对比例1～6提供的玻璃的具体制备方法与实施例1相同，不同之处在于：各组分的质量百分比不同。对比例1～6的各组分的质量百分比如下表3所示。
表3组分
| 组分，wt％ | 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | 对比例4 | 对比例5 | 对比例6 |
| SiO2 | 73 | 66 | 65 | 62 | 61 | 64.9 |
| Al2O3 | 9 | 11.5 | 11.8 | 8 | 15 | 11 |
| Na2O | 3 | 2 | 3.1 | 7 | 7.9 | 3 |
| K2O | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| MgO | 10 | 11 | 9 | 17 | 10 | 10 |
| CaO | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| B2O3 | 4.5 | 9 | 10 | 5.9 | 6 | 11 |
| ZrO2 | 0.5 | 0.5 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 |
| ∑ | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
对对比例1～6制备得到的玻璃进行检测，检测结果见表4。其中，Ts为硼硅酸盐玻璃的荷重软化点(η粘度，logη＝7.65)，单位℃；Tg为玻璃化转变温度，单位℃；CTE为玻璃50～300℃的热膨胀系数，单位×10-7℃-1；CS为表面压应力值，单位MPa；Dol为最大应力层深度，单位μm；热辐射抗软化时间为强化玻璃在耐热辐射时样品保持原状不软化的时间，单位h。
表4玻璃性能测试
从表4的数据可以看出：对比例1和2因组分中SiO2或Na2O的含量过高或过低导致玻璃熔制难度太大，出现玻璃分相，熔制时出现固体不熔物且玻璃乳浊，透过率极低，无法进行后续性能检测；对比例3和6因组分中MgO的含量过低或B2O3的含量过高导致离子交换性能变差，玻璃的机械强度低且软化点温度偏低，从而导致热辐射抗软化时间仅为2h，性能不能满足实验需求；对比例4和5因组分中Al2O3的含量过低或Na2O的含量过高导致玻璃的软化点温度偏低，从而直接导致样品的热辐射抗软化时间缩短，仅为1h和2h，不能满足玻璃的热辐射抗软化性能的要求。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种高软化点的中硼硅酸盐玻璃，其特征在于，以质量百分数计，所述高软化点的中硼硅酸盐玻璃的组分包括：SiO2 60～72％，Al2O3 9～18％，B2O34～10％，Na2O 3～7％，K2O0～1％，MgO 10～17％，CaO 0～2％及ZrO2 0.05～2％。
2.如权利要求1所述的高软化点的中硼硅酸盐玻璃，其特征在于，以质量百分数计，所述高软化点的中硼硅酸盐玻璃的组分包括：SiO2 60～68％，Al2O311～16％，B2O3 4～8％，Na2O 3～6％，K2O 0～1％，MgO 11～15％，CaO 0～2％及ZrO20.05～2％。
3.如权利要求1所述的高软化点的中硼硅酸盐玻璃，其特征在于，以质量百分数计，所述高软化点的中硼硅酸盐玻璃的组分包括：SiO2 61～65％，Al2O313～15％，B2O3 5～7.5％，Na2O 3～5％，K2O 0～1％，MgO 11～14％，CaO 0～2％及ZrO2 0.05～2％。
4.如权利要求1～3任一项所述的高软化点的中硼硅酸盐玻璃，其特征在于，所述高软化点的中硼硅酸盐玻璃的组分中，ZrO2/MgO的质量百分数的比值为0.002941～0.1887。
5.如权利要求1～3任一项所述的高软化点的中硼硅酸盐玻璃，其特征在于，所述高软化点的中硼硅酸盐玻璃的组分中，ZrO2/MgO的质量百分数的比值为0.003333～0.1581。
6.如权利要求1～3任一项所述的高软化点的中硼硅酸盐玻璃，其特征在于，以质量百分数计，所述高软化点的中硼硅酸盐玻璃的组分还包括0％～0.5％的氯化物。
7.如权利要求1～3任一项所述的高软化点的中硼硅酸盐玻璃，其特征在于，所述高软化点的中硼硅酸盐玻璃满足如下特征(1)～(5)中的一种或多种：
(1)在50℃～300℃范围内的热膨胀系数为(44～53)×10-7℃-1；
(2)荷重软化点Ts＞850℃(η粘度，logη＝7.65)；
(3)820℃下的热辐射抗软化时间≥5h；
(4)表面压应力为300MPa～700MPa；
(5)应力层深度＞10μm。
8.一种权利要求1～7任一项所述的高软化点的中硼硅酸盐玻璃的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
按照所述组分称取原料，加热至熔制温度，保温4小时～8小时，制备熔融液；
将所述熔融液成型，在600℃～680℃的温度下退火，制备所述高软化点的中硼硅酸盐玻璃。
9.一种强化玻璃，其特征在于，通过权利要求1～7任一项所述的高软化点的中硼硅酸盐玻璃进行化学强化获得，所述化学强化处理的步骤包括：将退火后的样品置于硝酸钾熔盐中，在400℃～460℃的温度下，保温2小时～8小时。
10.权利要求1～7任一项所述的高软化点的中硼硅酸盐玻璃或权利要求9所述的强化玻璃作为幕墙玻璃、防火玻璃、耐热器皿玻璃、家居装饰玻璃、药用玻璃、汽车玻璃、太阳能集热管玻璃或显示器件用盖板玻璃的应用。
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