CN116253510A - 用于制备玻璃的组合物、高铝硅酸盐玻璃及其制备方法和应用 - Google Patents

用于制备玻璃的组合物、高铝硅酸盐玻璃及其制备方法和应用 Download PDF

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CN116253510A CN202310094306.7A CN202310094306A CN116253510A CN 116253510 A CN116253510 A CN 116253510A CN 202310094306 A CN202310094306 A CN 202310094306A CN 116253510 A CN116253510 A CN 116253510A
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Abstract

本发明涉及玻璃领域，公开了用于制备玻璃的组合物、高铝硅酸盐玻璃及其制备方法和应用，所述组合物中含有55‑72％的SiO2，9‑25％的Al2O3，0.5‑10％的B2O3，3‑15％的Na2O，3‑15％的Li2O，0‑5％的K2O，0‑7％的MgO，0‑7％的ZnO，0‑3％的TiO2，0.01‑5％的P2O5。本发明提供的高铝硅酸盐玻璃抗跌落和抗冲击性能都得到显著提升，抵抗脆性破坏的能力更强，强度高且韧性好，机械性能优异。

Description

用于制备玻璃的组合物、高铝硅酸盐玻璃及其制备方法和 应用
技术领域
本发明涉及玻璃领域，具体涉及一种用于制备玻璃的组合物、一种高铝硅酸盐玻璃及其制备方法和应用。
背景技术
随着5G通信时代的到来，信息传输朝向高速化、高频化的趋势发展，智能手机、智能穿戴设备及平板电脑在为人们生活带来便利的同时朝着更薄、更高功能化的趋势发展，在这样的趋势下，对智能设备的盖板保护玻璃提出了更高的要求。
在显示屏幕保护玻璃领域，通常采用经过化学强化的高铝硅酸盐电子玻璃，经过化学强化处理之后的玻璃，具有优异的抗跌落、抗划伤性能。与此同时，越来越薄的智能设备在使用过程中不仅面临着跌落、划伤的风险，也面临着脆性破坏的风险，因此不仅需要保护玻璃具有优异的抗跌落、抗划伤的性能，对其韧性也提出了更高的要求。
CN107216032A公开了一种玻璃用组合物和铝硅酸盐玻璃及其制备方法和应用。具体地，以各组分的总摩尔数为基准，以氧化物计，该玻璃用组合物含有60-85mo1％的SiO2+B2O3+P2O5+Ge2O3+Te2O3、1-20mo1％的A12O3+Ga2O3、10-25mo1％的Li2O+Na2O+K2O、0.01-15mo1％的碱土金属氧化物，所述碱土金属氧化物为MgO、CaO、SrO和BaO中的一种或多种；其中，所述玻璃用组合物的脆性因子C值为-0.25至20。该现有技术提供的玻璃虽然在一定程度上能够提升玻璃的强度和韧性，但是，该现有技术所制得的玻璃表面应力及应力层深度都有限，抗跌落和抗划伤的性能不能够满足当前的使用要求。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种强度高且韧性好的高铝硅酸盐玻璃。
为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种用于制备玻璃的组合物，以摩尔百分含量计，所述组合物中含有55-72％的SiO2，9-25％的Al2O3，0.5-10％的B2O3，3-15％的Na2O，3-15％的Li2O，0-5％的K2O，0-7％的MgO，0-7％的ZnO，0-3％的TiO2，0.01-5％的P2O5；
其中，所述Al2O3和所述B2O3的摩尔百分含量之和为K1，所述Na2O、所述Li2O、所述K2O和所述MgO的摩尔百分含量之和为K2，且0.8≤K1/K2≤1.5；
所述组合物的Z值大于等于7000，所述Z值的计算公式如式(I)所示：
Z＝100×M(SiO2)+82×M(B2O3)+115×M(Al2O3)-32×M(Li2O)-55×M(Na2O)+
61×M(K2O)+165.8×M(MgO)+45.6×M(TiO2)-84.5×M(ZnO)-88.2×M(P2O5)
式(I)；
所述组合物的D值小于等于47，所述D值的计算公式如式(II)所示：
D＝0.32×M(SiO2)+0.41×M(B2O3)+0.102×M(Al2O3)+0.657×M(Li2O)+0.854
×M(Na2O)+0.025×M(K2O)+0.206×M(MgO)+0.065×M(TiO2)+0.045×M(ZnO)+3.65×M(P2O5)式(II)；
所述组合物的P值小于等于99，所述P值的计算公式如式(III)所示：
P＝1.14×M(SiO2)+0.65×M(B2O3)+0.96×M(Al2O3)+0.39×M(Li2O)+0.22×M(
Na2O)+0.54×M(K2O)+1.36×M(MgO)+0.75×M(TiO2)+0.16×M(ZnO)+0.99×M(P2O5)式(III)；
式(I)、式(II)、式(III)中，M(SiO2)、M(B2O3)、M(Al2O3)、M(Li2O)、M(Na2O)、M(K2O)、M(MgO)、M(TiO2)、M(ZnO)、M(P2O5)分别为组合物中各组分的摩尔百分含量。
优选情况下，以摩尔百分含量计，所述组合物中含有57-68％的SiO2，12-22％的Al2O3，1-5.5％的B2O3，5-13.5％的Na2O，5-13.2％的Li2O，0-3％的K2O，0.1-5％的MgO，0-5％的ZnO，0-2％的TiO2，0.15-3.2％的P2O5。
优选地，所述组合物的Z值为7200-7800。
优选地，在所述组合物中，0.9≤K1/K2≤1.3。
优选地，所述组合物的D值小于等于45。
优选情况下，所述组合物的P值小于等于98。
根据一种优选的具体实施方式，所述组合物中还含有澄清剂，以所述组合物中各组分的总摩尔量为基准，所述澄清剂的含量不大于1％。
本发明的第二方面提供一种制备高铝硅酸盐玻璃的方法，该方法应用前述第一方面所述的用于制备玻璃的组合物进行，包括：将用于制备玻璃的组合物依次进行熔融处理、成型处理、退火处理、机械加工处理和化学强化处理，得到所述高铝硅酸盐玻璃。
根据一种优选的具体实施方式，所述方法还包括：对进行所述机械加工处理后得到的产物进行一次或至少两次化学强化处理，所述化学强化处理的方式为离子交换处理。
优选地，所述化学强化处理使用的强化液为硝酸钠和/或硝酸钾的熔融液。
优选地，所述化学强化处理的条件包括：温度为390-450℃，时间为1-12h。
本发明的第三方面提供由前述第二方面所述的方法制备得到的高铝硅酸盐玻璃。
优选地，所述高铝硅酸盐玻璃的密度为2.25-2.6g/cm3，软化点为670-960℃。
优选情况下，所述高铝硅酸盐玻璃的表面压缩应力大于等于750MPa，自玻璃表面起深度为30μm处的压缩应力大于等于130MPa，自玻璃表面起深度为50μm处的压缩应力大于等于90MPa，中心张应力的范围为40-120MPa，四点弯曲强度大于等于650MPa，维氏硬度大于等于640kgf/mm2。
本发明的第四方面提供前述第三方面所述的高铝硅酸盐玻璃在智能设备保护盖板中的应用。
本发明提供的高铝硅酸盐玻璃抗跌落和抗冲击性能都得到显著提升，抵抗脆性破坏的能力更强，强度高且韧性好，机械性能优异。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
如前所述，本发明的第一方面提供了一种用于制备玻璃的组合物，以摩尔百分含量计，所述组合物中含有55-72％的SiO2，9-25％的Al2O3，0.5-10％的B2O3，3-15％的Na2O，3-15％的Li2O，0-5％的K2O，0-7％的MgO，0-7％的ZnO，0-3％的TiO2，0.01-5％的P2O5；
其中，所述Al2O3和所述B2O3的摩尔百分含量之和为K1，所述Na2O、所述Li2O、所述K2O和所述MgO的摩尔百分含量之和为K2，且0.8≤K1/K2≤1.5；
所述组合物的Z值大于等于7000，所述Z值的计算公式如式(I)所示：
Z＝100×M(SiO2)+82×M(B2O3)+115×M(Al2O3)-32×M(Li2O)-55×M(Na2O)+
61×M(K2O)+165.8×M(MgO)+45.6×M(TiO2)-84.5×M(ZnO)-88.2×M(P2O5)
式(I)；
所述组合物的D值小于等于47，所述D值的计算公式如式(II)所示：
D＝0.32×M(SiO2)+0.41×M(B2O3)+0.102×M(Al2O3)+0.657×M(Li2O)+0.854
×M(Na2O)+0.025×M(K2O)+0.206×M(MgO)+0.065×M(TiO2)+0.045×M(ZnO)+3.65×M(P2O5)式(II)；
所述组合物的P值小于等于99，所述P值的计算公式如式(III)所示：
P＝1.14×M(SiO2)+0.65×M(B2O3)+0.96×M(Al2O3)+0.39×M(Li2O)+0.22×M(
Na2O)+0.54×M(K2O)+1.36×M(MgO)+0.75×M(TiO2)+0.16×M(ZnO)+0.99×M(P2O5)式(III)；
式(I)、式(II)、式(III)中，M(SiO2)、M(B2O3)、M(Al2O3)、M(Li2O)、M(Na2O)、M(K2O)、M(MgO)、M(TiO2)、M(ZnO)、M(P2O5)分别为组合物中各组分的摩尔百分含量。
优选地，以摩尔百分含量计，所述组合物中含有57-68％的SiO2，12-22％的Al2O3，1-5.5％的B2O3，5-13.5％的Na2O，5-13.2％的Li2O，0-3％的K2O，0.1-5％的MgO，0-5％的ZnO，0-2％的TiO2，0.15-3.2％的P2O5。
进一步优选地，以摩尔百分含量计，所述组合物中含有59-64％的SiO2，14-18％的Al2O3，1-4％的B2O3，6.5-12.5％的Na2O，5.5-10.5％的Li2O，0-0.2％的K2O，0.1-2％的MgO，0-0.5％的ZnO，0-0.3％的TiO2，0.3-2.6％的P2O5。
优选情况下，所述组合物的Z值为7200-7800。
优选地，在所述组合物中，0.9≤K1/K2≤1.3。
优选地，所述组合物的D值小于等于45。本发明的发明人发现在该优选条件下，本发明所述的高铝硅酸盐玻璃的失透粘度能够大于等于150kP，从而使得所述高铝硅酸盐玻璃能够更好的匹配生产工艺。
优选情况下，所述组合物的P值小于等于98。本发明的发明人发现在该优选条件下，本发明所述的高铝硅酸盐玻璃的断裂韧性能够大于等于0.75MPa·m1/2，从而使得所述高铝硅酸盐玻璃的强度更高，韧性更好。
根据一种优选的具体实施方式，所述组合物中还含有澄清剂，以所述组合物中各组分的总摩尔量为基准，所述澄清剂的含量不大于1％，优选为0.05-0.8％。
优选地，所述澄清剂选自硫酸盐、硝酸盐、卤化物、氧化锡和氧化亚锡中的至少一种。
更加优选地，所述澄清剂选自硫酸钠、硝酸钠、硝酸钾、氯化钠、氯化锶、氟化钙、氧化锡和氧化亚锡中的至少一种。
本发明用于制备玻璃的组合物中，SiO2作为构成网络结构的所必需的成分，其加入可提高玻璃的耐热性与化学耐久性，使玻璃可以获得更高的应变点及强度，然而过少的SiO2会使玻璃的主体网络结构变差，使得玻璃的介电常数升高，机械性能及耐热性能变差，过多的SiO2会使得熔融温度升高，脆性增加，对生产工艺提出过高要求，同时不利于化学强化离子交换，影响化学强化的效率。因此，综合考虑，以摩尔质量百分含量计，所述组合物中SiO2的含量为55-72％，优选为57-68％，进一步优选为59-64％。本发明的发明人在研究中发现，在该进一步优选条件下，配合本发明提供的技术方案的其余技术特征，制备得到的高铝硅酸盐玻璃强度更高，韧性更好，综合性能得到显著提升。
本发明用于制备玻璃的组合物中，Al2O3起网络形成体的作用，可促进网络连接的完整度，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，含量过多会使玻璃的料性变短，使成型变得困难，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。Al2O3在玻璃中形成的铝氧四面体在玻璃中体积比硅氧四面体体积要大，玻璃体积发生膨胀，从而降低玻璃的密度，为玻璃在离子强化过程提供强化通道，促进离子强化，但是会使得玻璃的介电常数变大。含量过少时会使玻璃网络间隙的空间变小，不利于离子交换，降低化学强化的效率。因此，综合考虑，以摩尔质量百分含量计，所述组合物中Al2O3的含量为9-25％，优选为12-22％，进一步优选为14-18％。本发明的发明人在研究中发现，在该进一步优选条件下，配合本发明提供的技术方案的其余技术特征，制备得到的高铝硅酸盐玻璃强度更高，韧性更好，综合性能得到显著提升。
本发明用于制备玻璃的组合物中，B2O3作为玻璃的形成体氧化物，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，降低玻璃的热膨胀系数，降低玻璃的介电常数，同时可以加快离子交换进程，B2O3也是良好的助熔剂，能大幅降低玻璃熔化温度，对于玻璃化过程也有助益。但是B2O3含量过高时会出现反常现象，使玻璃的耐热性能和离子交换能力显著降低。因此，综合考虑，以摩尔质量百分含量计，所述组合物中B2O3的含量为0.5-10％，优选为1-5.5％，进一步优选为1-4％。本发明的发明人在研究中发现，在该进一步优选条件下，配合本发明提供的技术方案的其余技术特征，制备得到的高铝硅酸盐玻璃强度更高，韧性更好，综合性能得到显著提升。
本发明用于制备玻璃的组合物中，Li2O属于基础玻璃必要成分之一，属于网络外体成分，可以显著降低玻璃的粘度，降低玻璃的熔制难度，同时作为离子交换的主要成分，适当的Li2O可以显著提高玻璃的机械强度、表面硬度，提高离子交换速率。在强化过程中，通过与熔盐中NaNO3中的Na+进行离子交换提升玻璃的压缩应力层深度，进而使玻璃的抗冲击性能得到提升。Na2O作为玻璃网络外体氧化物，可以提供游离氧使硅氧键断裂从而降低玻璃的粘度及熔制温度，过多的Na2O会降低玻璃的化学稳定性及耐热性。Na+作为离子交换的成分，与熔盐中的K+进行化学交换在玻璃表面形成压缩应力层，增大玻璃的表面压缩应力，过多的Na2O不利于玻璃的化学交换，影响强化之后的玻璃强度。K2O与Na2O在玻璃结构中的作用类似，适量的K2O会与Na2O发生混合碱效应，使玻璃性能变好。过多的K2O会使玻璃的耐化学稳定性变差。因此，综合考虑，以摩尔质量百分含量计，所述组合物中Na2O的含量为3-15％，优选为5-13.5％，进一步优选为6.5-12.5％。以摩尔质量百分含量计，所述组合物中Li2O的含量为3-15％，优选为5-13.2％，进一步优选为5.5-10.5％。以摩尔质量百分含量计，所述组合物中K2O的含量为0-5％，优选为0-3％，进一步优选为0-0.2％。本发明的发明人在研究中发现，在该进一步优选条件下，配合本发明提供的技术方案的其余技术特征，制备得到的高铝硅酸盐玻璃强度更高，韧性更好，综合性能得到显著提升。
本发明用于制备玻璃的组合物中，MgO属于网络外体氧化物，MgO具有提升玻璃热稳定性和降低脆性的特点，有助于降低玻璃熔点及高温粘度，从而提高玻璃的熔融性及成型性，并可提高玻璃的应变点。其含量过多会使密度增加，裂纹、失透、分相的发生率提高，并且会阻碍离子交换。因此，综合考虑，以摩尔质量百分含量计，所述组合物中MgO的含量为0-7％，优选为0.1-5％，进一步优选为0.1-2％。本发明的发明人在研究中发现，在该进一步优选条件下，配合本发明提供的技术方案的其余技术特征，制备得到的高铝硅酸盐玻璃强度更高，韧性更好，综合性能得到显著提升。
ZnO具有18个外层电子结构，相对于碱土金属，Zn2+离子更容易被极化，高温下(如1400℃以上)可以降低玻璃粘度，与不含ZnO的玻璃处于相同的高温状态下，含ZnO的玻璃粘度更小，原子运动速度更大，不易形成晶核，因而，降低了玻璃的析晶上限温度。此外，Zn2+和Mg2+电荷数相同，离子半径接近，二者共同使用，能产生类似混合碱土效应，产生最佳的韧性、耐化学性以及介电性能。但ZnO含量过高时，ZnO对玻璃网络结构的破坏和解聚作用增大，不利于降低玻璃的介电常数和介电损耗。综合考虑，以摩尔质量百分含量计，所述组合物中ZnO的含量为0-7％，更优选为0-5％，进一步优选为0-0.5％。本发明的发明人在研究中发现，在该进一步优选条件下，配合本发明提供的技术方案的其余技术特征，制备得到的高铝硅酸盐玻璃强度更高，韧性更好，综合性能得到显著提升。
本发明用于制备玻璃的组合物中，Ti4+主要以[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，增加玻璃失透的风险，同时玻璃形成稳定性下降。因此，综合考虑，以摩尔质量百分含量计，所述组合物中TiO2的含量为0-3％，优选为0-2％，进一步优选为0-0.3％。本发明的发明人在研究中发现，在该进一步优选条件下，配合本发明提供的技术方案的其余技术特征，制备得到的高铝硅酸盐玻璃强度更高，韧性更好，综合性能得到显著提升。
本发明用于制备玻璃的组合物中，P2O5其以[PO4]四面体相互连成网络，使玻璃网络结构呈疏松状态，网络空隙变大，有利于玻璃中Na+离子和熔盐中K+离子进行相互扩散，玻璃强化工艺过程中离子强化起促进作用，对获得较高压缩应力层起重要作用，但是会使玻璃的介电常数变大。因此，综合考虑，以摩尔质量百分含量计，所述组合物中P2O5的含量为0.01-5％，优选为0.15-3.2％，进一步优选为0.3-2.6％。本发明的发明人在研究中发现，在该进一步优选条件下，配合本发明提供的技术方案的其余技术特征，制备得到的高铝硅酸盐玻璃强度更高，韧性更好，综合性能得到显著提升。
如前所述，本发明的第二方面提供了一种制备高铝硅酸盐玻璃的方法，该方法应用前述第一方面所述的用于制备玻璃的组合物进行，包括：将用于制备玻璃的组合物依次进行熔融处理、成型处理、退火处理、机械加工处理和化学强化处理，得到所述高铝硅酸盐玻璃。
优选地，所述熔融处理的条件包括：温度为1500-1650℃，时间为4-8h。
优选地，所述退火处理的条件包括：温度为550-650℃，时间为1-3h。
本发明对所述机械加工处理的具体方式没有特别的限制，本领域技术人员可以根据本领域已知的技术手段进行选择，示例性地，采用切割、研磨、抛光等方式进行所述机械加工处理，本发明在此不再赘述，本领域技术人员不应理解为对本发明的限制。
根据一种优选的具体实施方式，所述方法还包括：对进行所述机械加工处理后得到的产物进行一次或至少两次化学强化处理，所述化学强化处理的方式为离子交换处理。
优选地，所述化学强化处理使用的强化液为硝酸钠和/或硝酸钾的熔融液。
优选地，所述化学强化处理的条件包括：温度为390-450℃，时间为1-12h。
如前所述，本发明的第三方面提供了由前述第二方面所述的方法制备得到的高铝硅酸盐玻璃。
优选地，所述高铝硅酸盐玻璃的离子交换层深度大于0.15倍的所述高铝硅酸盐玻璃的厚度。
更加优选地，所述高铝硅酸盐玻璃的离子交换层深度大于0.18倍的所述高铝硅酸盐玻璃的厚度。
优选地，所述高铝硅酸盐玻璃的密度为2.25-2.6g/cm3，更优选为2.35-2.55g/cm3；软化点为670-960℃，更优选为700-910℃。
优选情况下，所述高铝硅酸盐玻璃的表面压缩应力大于等于750MPa，自玻璃表面起深度为30μm处的压缩应力大于等于130MPa，自玻璃表面起深度为50μm处的压缩应力大于等于90MPa，中心张应力的范围为40-120MPa，四点弯曲强度大于等于650MPa，维氏硬度大于等于640kgf/mm2。
更加优选地，所述高铝硅酸盐玻璃的表面压缩应力大于等于850MPa，自玻璃表面起深度为30μm处的压缩应力大于等于160MPa，自玻璃表面起深度为50μm处的压缩应力大于等于110MPa，中心张应力的范围为60-90MPa，四点弯曲强度大于等于700MPa，维氏硬度大于等于660kgf/mm2。
如前所述，本发明的第四方面提供了前述第三方面所述的高铝硅酸盐玻璃在智能设备保护盖板中的应用。
优选地，所述高铝硅酸盐玻璃作为智能移动设备的保护玻璃。
优选地，所述高铝硅酸盐玻璃作为控制器、显示器的保护玻璃。
以下将通过实例对本发明进行详细描述。以下实例中，在没有特别说明的情况下，所述原料均为市售品。
参照ASTM C-693测定玻璃密度；
参照ASTM E-228使用卧式膨胀仪测定50-350℃的玻璃热膨胀系数；
参照ASTM C-623使用材料力学试验机测定玻璃杨氏模量；
参照ASTM E-384使用维氏硬度计测定玻璃维氏硬度；
参照ASTM E-1820使用万能实验机测定四点弯曲强度(4PB)；
参照ASTM E-1820使用万能实验机测定断裂韧性；
参照ASTM C-338使用软化点测试仪测定玻璃软化点；
参照ASTM C-965使用旋转高温粘度计测定玻璃的高温粘温曲线，参照ASTM C-829使用梯温炉法测定玻璃的液相线温度TL，以此计算得出玻璃的失透粘度；
使用FSM-6000LE表面应力计测定玻璃表面压缩应力；
使用SLP-2000散乱光应力仪测定玻璃的Na+的离子交换深度(DOL_Na+)和中心张应力(CT)，自玻璃表面深度为30μm处的压缩应力(CS_30)，自玻璃表面起深度为50μm处的压缩应力(CS_50)。
在没有特别说明的情况下，以下实例涉及的配方中的组分的用量均以摩尔百分含量表示，以实施例1中的SiO2的摩尔百分含量为例，其计算方法为：SiO2的摩尔百分含量＝(SiO2的摩尔量)/(实施例1中的各组分的摩尔量之和)×100％。
实施例1-30
设计表1-表5所示的玻璃组合物的配方，确定获得的玻璃质量为1.2kg来进行实验，并根据该玻璃组合物的配方计算对应的各组分的质量，并精确称量(精确至小数点后两位)。
将称量好的各组分混匀，将混合料倒入铂金坩埚中，然后在1700℃电阻炉中加热5h，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，成型为规定的块状玻璃制品，然后将玻璃制品在退火炉中，600℃退火2h，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0.7mm的玻璃制品，然后，在质量比为硝酸钾：硝酸钠＝80：20的强化液中进行第一次化学强化处理(温度为410℃，时间为4h)，将得到的产物继续在质量比为硝酸钾：硝酸钠＝5：95的强化液中进行第二次化学强化处理(温度为400℃，时间为2h)，得到玻璃成品。分别对各玻璃成品的各种性能进行测定，结果见表1-表5。
对比例1-5
与实施例的方法以及玻璃组合物中各组分的总摩尔量相同，但是调整了玻璃组合物中各组分的摩尔百分含量，具体见表6。
表1
Figure BDA0004071209260000121
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Figure BDA0004071209260000131
表2
Figure BDA0004071209260000132
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表3
Figure BDA0004071209260000142
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表4
Figure BDA0004071209260000152
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Figure BDA0004071209260000161
表5
Figure BDA0004071209260000162
Figure BDA0004071209260000171
表6
Figure BDA0004071209260000172
通过上述的结果可以看出，采用本发明提供的技术方案制备得到的高铝硅酸盐玻璃强度高且韧性好，机械性能更优异，综合性能得到显著提升，具有更好的实用价值和经济价值。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于制备玻璃的组合物，其特征在于，以摩尔百分含量计，所述组合物中含有55-72％的SiO2，9-25％的Al2O3，0.5-10％的B2O3，3-15％的Na2O，3-15％的Li2O，0-5％的K2O，0-7％的MgO，0-7％的ZnO，0-3％的TiO2，0.01-5％的P2O5；
其中，所述Al2O3和所述B2O3的摩尔百分含量之和为K1，所述Na2O、所述Li2O、所述K2O和所述MgO的摩尔百分含量之和为K2，且0.8≤K1/K2≤1.5；
所述组合物的Z值大于等于7000，所述Z值的计算公式如式(I)所示：
Z＝100×M(SiO2)+82×M(B2O3)+115×M(Al2O3)-32×M(Li2O)-55×M(Na2O)+
61×M(K2O)+165.8×M(MgO)+45.6×M(TiO2)-84.5×M(ZnO)-88.2×M(P2O5)式(I)；
所述组合物的D值小于等于47，所述D值的计算公式如式(II)所示：
D＝0.32×M(SiO2)+0.41×M(B2O3)+0.102×M(Al2O3)+0.657×M(Li2O)+0.854
×M(Na2O)+0.025×M(K2O)+0.206×M(MgO)+0.065×M(TiO2)+0.045×M(ZnO)+3.65×M(P2O5)式(II)；
所述组合物的P值小于等于99，所述P值的计算公式如式(III)所示：
P＝1.14×M(SiO2)+0.65×M(B2O3)+0.96×M(Al2O3)+0.39×M(Li2O)+0.22×M(
Na2O)+0.54×M(K2O)+1.36×M(MgO)+0.75×M(TiO2)+0.16×M(ZnO)+0.99×M(P2O5)式(III)；
式(I)、式(II)、式(III)中，M(SiO2)、M(B2O3)、M(Al2O3)、M(Li2O)、M(Na2O)、M(K2O)、M(MgO)、M(TiO2)、M(ZnO)、M(P2O5)分别为组合物中各组分的摩尔百分含量。
2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，以摩尔百分含量计，所述组合物中含有57-68％的SiO2，12-22％的Al2O3，1-5.5％的B2O3，5-13.5％的Na2O，5-13.2％的Li2O，0-3％的K2O，0.1-5％的MgO，0-5％的ZnO，0-2％的TiO2，0.15-3.2％的P2O5。
3.根据权利要求1或2所述的组合物，其特征在于，所述组合物的Z值为7200-7800；和/或，
在所述组合物中，0.9≤K1/K2≤1.3；和/或，
所述组合物的D值小于等于45；和/或，
所述组合物的P值小于等于98。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的组合物，其特征在于，所述组合物中还含有澄清剂，以所述组合物中各组分的总摩尔量为基准，所述澄清剂的含量不大于1％。
5.一种制备高铝硅酸盐玻璃的方法，其特征在于，该方法应用权利要求1-4中任意一项所述的用于制备玻璃的组合物进行，包括：将用于制备玻璃的组合物依次进行熔融处理、成型处理、退火处理、机械加工处理和化学强化处理，得到所述高铝硅酸盐玻璃。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：对进行所述机械加工处理后得到的产物进行一次或至少两次化学强化处理，所述化学强化处理的方式为离子交换处理。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述化学强化处理使用的强化液为硝酸钠和/或硝酸钾的熔融液；和/或，
所述化学强化处理的条件包括：温度为390-450℃，时间为1-12h。
8.由权利要求5-7中任意一项所述的方法制备得到的高铝硅酸盐玻璃。
9.根据权利要求8所述的高铝硅酸盐玻璃，其特征在于，所述高铝硅酸盐玻璃的密度为2.25-2.6g/cm3，软化点为670-960℃；和/或，
所述高铝硅酸盐玻璃的表面压缩应力大于等于750MPa，自玻璃表面起深度为30μm处的压缩应力大于等于130MPa，自玻璃表面起深度为50μm处的压缩应力大于等于90MPa，中心张应力的范围为40-120MPa，四点弯曲强度大于等于650MPa，维氏硬度大于等于640kgf/mm2。
10.权利要求8或9所述的高铝硅酸盐玻璃在智能设备保护盖板中的应用。
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