CN117776553A - 一种载铜柔性抗菌玻璃及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种载铜柔性抗菌玻璃及其制备方法，载铜柔性抗菌玻璃中含有1％–2％一价铜离子作为抗菌金属离子为，制备方法包括以下步骤：采用的二元复合氯化盐为CuCl和KCl并350℃≤T0≤400℃熔融，将柔性玻璃在350℃≤T0≤400℃下预热；将预热后的柔性玻璃放入熔融态抗菌熔盐中进行离子交换3–10min，离子交换完成后经冷却，得到所述的一种载铜柔性抗菌玻璃，优点是得到的载铜柔性抗菌玻璃不发生翘曲及开裂，离子交换前后柔性玻璃透过率变化不大，同时抗菌率R＞95%。同时本技术方案工艺简单环保，耗时较短，适用工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃制造技术领域，尤其涉及载铜抗菌熔盐的柔性抗菌玻璃及其制备方法。
背景技术
电子玻璃作为显示产品的关键基材，随着显示产业的高速发展，不断趋于大型化、轻薄化，其板幅经历了5G向11G的世代变革，厚度从0.7 mm到0.4 mm，甚至向0.2 mm方向发展，厚度≤0.1 mm的柔性玻璃在此背景下应运而生。随着“互联网+”时代的到来，人们的生活与手持电子设备的关系越来越密切，柔性玻璃的应用也变得越来越广泛。当人们触碰屏幕时，身体上的汗液、油脂会附着在屏幕上，这为细菌的繁殖提供了有利的条件。若这些设备都用上柔性抗菌玻璃材料，则能够减少许多细菌带来的不利影响。因此，柔性抗菌玻璃的研究具有十分重要的意义。
目前市面上主流的抗菌玻璃产品为载银抗菌玻璃，但是由于银的化学性质非常活泼，容易在玻璃中发生氧化还原形成银原子，银原子又会与银离子发生团聚生成银粒子团簇（如Ag2 +–Ag0+Ag+、Ag2+–Ag++Ag+等），当银粒子团簇尺寸增大时，玻璃就会发生着色，载银玻璃透过率下降，对生产工艺的控制有较高的要求，且银离子原料价格较高，生产成本较高。一价铜离子和二价铜离子均具有良好的抗菌性能，为了提高抗菌玻璃透过率，降低生产成本，一些厂家采用铜抗菌，生产载铜抗菌玻璃。
引入铜离子做抗菌熔盐的常为CuSO4与硫酸盐类混合，例如Na2SO4、K2SO4一种或多种的混合物。例如中国专利112209634一种抗菌熔盐、玻璃及其制备方法，公开了一种含有硫酸铜和硫酸钠的抗菌熔盐。
因为硫酸盐熔点高，所以硫酸盐混合熔盐熔点较高，较高的交换温度容易造成柔性玻璃在离子交换时发生翘曲、开裂，而且二价铜离子易对玻璃进行着色，使用硫酸铜做交换容易造成玻璃变色，严重影响了柔性玻璃的透过率。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题，提供的一种载铜柔性抗菌玻璃及其制备方法，解决了现有的抗菌熔盐熔点高、制备出的柔性抗菌玻璃透过率低、易变色的缺点。
本发明采用了如下技术方案：
一、本发明首先提供了一种载铜柔性抗菌玻璃，所述载铜柔性抗菌玻璃中含有的抗菌金属离子为一价铜离子，玻璃表面铜元素百分比含量为1％～2％。
二、本发明还提供了所述的一种载铜柔性抗菌玻璃的制备方法，
1）.采用一种抗菌熔盐，所述抗菌熔盐为二元复合氯化盐，二元复合氯化盐中的抗菌金属离子为一价铜离子，所述二元复合氯化盐为CuCl和KCl混合物，其摩尔比为CuCl40％～45％、KCl 55％～60％；
2）所述载铜柔性抗菌玻璃方法包括以下步骤：
熔融：将所述抗菌熔盐在T0温度进行熔融，350℃≤T0≤400℃；
预热：将柔性玻璃在T0下进行预热；
离子交换：将预热后的柔性玻璃放入温度为T0的熔融态抗菌熔盐中进行离子交换，离子交换完成后经冷却，得到所述的一种载铜柔性抗菌玻璃。
所述离子交换步骤，离子交换时间为5～10min。
制备的一种载铜柔性抗菌玻璃的抗菌率R＞95%、透过率在90%以上。
在上述技术方案中，需要一种熔点低的熔盐，从而减少交换过程中玻璃发生翘曲。因为一价铜离子的吸收限与玻璃本身吸收限重合，不易使玻璃着色，因此熔盐中抗菌离子以一价铜离子为主。本发明提供了一种抗菌熔盐，所述抗菌熔盐中的抗菌金属离子为一价铜离子，所述抗菌熔盐为氯化盐混合熔盐，其二元相图如图2所示。
所述抗菌熔盐中的抗菌金属离子为一价铜离子，抗菌熔盐中不含银离子、锌离子等其他抗菌离子，抗菌金属离子由CuCl提供。由于使用纯CuCl熔盐成本较高，因此可以通过引入其他熔盐一方面可以用来降低成本，另一方面也可以降低混合熔盐的熔点。
本发明的抗菌熔盐采用氯化亚铜混合熔盐，因为氯化亚铜熔盐较硫酸铜熔盐熔点低，Cu+离子的吸收限与玻璃吸收限重合，所以含Cu+离子的玻璃对可见光吸收不明显，玻璃透过率高，不易着色。
经试验所选熔盐为氯化亚铜和氯化钾二元混合熔盐。为了保证Cu+有足够的能量进行交换，交换温度T0≥350℃；为了降低成本，应尽可能降低混合熔盐中氯化亚铜含量。
本发明通过用不同配比的氯化盐进行离子交换，选择合适的氯化盐配比，并选择最佳交换温度。
经试验，所述熔盐的最佳交换温度为350～400℃，在350～400℃范围内CuCl/KCl混合熔盐呈熔融态，基板玻璃可以在熔融态熔盐中进行离子交换。
经试验最佳熔盐摩尔比为CuCl含量为40%～45%，剩余为KCl。
优选的，所述抗菌熔盐的最佳摩尔配比为CuCl 40%～45%、KCl 55%～60%，交换温度为350～400℃。
本发明所提供的抗菌熔盐适用于各种手持设备柔性盖板玻璃。
本发明的有点在于：区别于现有的技术，上述技术方案至少实现目的：通过引入含有一价铜离子的二元氯化盐混合熔盐，通过对二元氯化盐的组成设计，可在350～400℃温度下熔融，方便业内主流玻璃的抗菌离子交换，离子交换后铜离子以一价态在玻璃中存在，玻璃呈无色透明。其交换时间为5～10min时，载铜玻璃表面铜元素含量介于1%～2%之间，铜元素分布深度介于20～30μm抗菌前后玻璃透过率几乎无变化；抗菌率R值>95%.同时本发明方案工艺简单，耗时较短，非常适合工业化生产。
附图说明
图1是实施例不同时间载铜玻璃透射光谱；
图2是KCl-CuCl二元相图。
具体实施方式
为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现的目的及效果，以下结合具体实例详予说明。
本发明所用玻璃均为中建材凯盛集团生产的柔性玻璃，其厚度为50μm，组成质量百分比如下：SiO2 55～65%，Al2O3 15～20%，Na2O 7～15%，K2O 1～5%，MgO 5～10%，CaO 0.1～2%，ZrO2 0.1～1% 通过如下方法制备：
首先将摩尔比为CuCl：KCl= 4:6的熔盐混合均匀。
将混合均匀的二元抗菌熔盐放入刚玉坩埚中，在350℃≤T0≤400℃范围内进行熔化，待成熔融态后备用。
将柔性玻璃样品放到马弗炉中预热，预热温度为T0，预热完后将玻璃放入混合熔盐中进行离子交换，交换时间见表1，交换完后将玻璃取出，经冷却、清洗后即可得到载铜柔性抗菌玻璃，然后进行性能测试，测试项目及结果对比如表1，透射光谱如图1。
表1交换完后载铜柔性玻璃性能表
| 交换时间/min | 表面铜元素浓度/wt% | 铜元素分布深度/μm | 透过率/% | 抗菌率/% |
| 0 | 0 | 0 | 92.03 | 0 |
| 2 | 0.2 | 15 | 92.03 | >90 |
| 5 | 1.2 | 19 | 91.89 | >95 |
| 10 | 1.9 | 40 | 91.88 | >95 |
由表1的数据可以看出，当交换时间为5min时，所得到的载铜抗菌玻璃抗菌率就能达到优等品要求（R≥95%），且使用本发明所述熔盐交换制载铜抗菌玻璃不仅交换温度更低，而且制得的载铜玻璃拥有更高的表面铜元素含量以及更深的铜元素扩散深度，所得玻璃样品与原片相比透过率几乎无变化。
表1中各项物理性质其定义及解释或测试方法如下所示：
（1）交换温度T0：二元混合熔盐熔融温度，由对应KCl-CuCl二元相图和实验得出；
（2）表面铜元素含量及铜元素分布深的由X射线能谱仪（EDS）测得；
（3）透过率：采用紫外–可见光分光光度计测试；
（4）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。
由图1可以看出，载铜抗菌玻璃在500nm~800nm处均未出现特征吸收，说明玻璃中不存在Cu0和Cu2+或含量极少，铜元素几乎全部以Cu+形式存在。
具体实施方式具备以下优点：
（1）本发明在柔性玻璃上通过离子交换制备载铜抗菌层。离子交换法工艺简单，具有成本低，易操作等优点。
（2）本发明熔盐采用的是氯化亚铜和氯化钾混合熔盐，此熔盐不仅熔点低，不易在交换过程中使柔性玻璃基片翘曲、开裂，而且一价铜离子吸收限与玻璃本身吸收限重合，不会对柔性玻璃透过率造成很大影响。
Claims (5)
1.一种载铜柔性抗菌玻璃，其特征在于，所述载铜柔性抗菌玻璃中含有的抗菌金属离子为一价铜离子，玻璃表面铜元素百分比含量为1％～2％。
2.如权利要求1所述的一种载铜柔性抗菌玻璃的制备方法，其特征在于：
1）.采用一种抗菌熔盐，所述抗菌熔盐为二元复合氯化盐，二元复合氯化盐中的抗菌金属离子为一价铜离子，所述二元复合氯化盐为CuCl和KCl混合物，其摩尔比为CuCl 40％～45％、KCl 55％～60％；
2）所述载铜柔性抗菌玻璃制备方法包括以下步骤：
熔融：将所述抗菌熔盐在T0温度进行熔融，350℃≤T0≤400℃；
预热：将柔性玻璃在T0下进行预热；
离子交换：将预热后的柔性玻璃放入温度为T0的熔融态抗菌熔盐中进行离子交换，离子交换完成后经冷却，得到所述的一种载铜柔性抗菌玻璃。
3.根据权利要求2所述的一种载铜柔性抗菌玻璃的制备方法，其特征在于，所述离子交换步骤，离子交换时间为5～10min。
4.根据权利要求3所述的一种载铜柔性抗菌玻璃的制备方法，其特征在于，制备的一种载铜柔性抗菌玻璃的抗菌率R＞95%。
5.根据权利要求4所述的一种载铜柔性抗菌玻璃的制备方法，其特征在于，制备的一种载铜柔性抗菌玻璃的透过率在90%以上。
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