TWI712572B - 鋁矽酸鹽玻璃組合物、鋁矽酸鹽玻璃及其製備方法和應用 - Google Patents

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Abstract

本發明涉及玻璃製造領域，公開了鋁矽酸鹽玻璃組合物、鋁矽酸鹽玻璃及其製備方法和應用。以該鋁矽酸鹽玻璃組合物的總莫耳數為基準，以氧化物計，該鋁矽酸鹽玻璃組合物含有67-74mol%的SiO2 、10-15mol%的Al2 O3 、0-5mol%的B2 O3 、1-10mol%的MgO、1-10mol%的CaO、0-3mol%的SrO、2-8mol%的BaO、0.1-4mol%的ZnO、0.1-4mol%的RE2 O3 和小於0.05mol%的R2 O，其中RE為稀土元素，R為鹼金屬。採用本發明的方法製備的鋁矽酸鹽玻璃綠色環保，具有良好的熱穩定性，能夠兼具較高的退火點溫度和較低的熔化溫度及成型溫度，玻璃在減薄後仍然具有較高的機械強度，而且，該鋁矽酸鹽玻璃的耐化學腐蝕性能優良。

Description

鋁矽酸鹽玻璃組合物、鋁矽酸鹽玻璃及其製備方法和應用
本發明是有關於一種玻璃製造領域，特別是指一種鋁矽酸鹽玻璃組合物、鋁矽酸鹽玻璃及其製備方法和應用。
隨著光電行業的快速發展，對各種顯示器件的需求正在不斷增長，比如有源矩陣液晶顯示（AMLCD）、有機發光二極體（OLED）以及應用低溫多晶矽技術的有源矩陣液晶顯示（LTPS TFT-LCD）器件，這些顯示器件都基於使用薄膜半導體材料生產薄膜電晶體（TFT）技術。主流的矽基TFT可分為非晶矽（a-Si）TFT、多晶矽（p-Si）TFT和單晶矽（SCS）TFT，其中非晶矽（a-Si）TFT為現在主流TFT-LCD應用的技術，非晶矽（a-Si）TFT技術，在生產製程中的處理溫度可以在300-450℃溫度下完成。LTPS多晶矽（p-Si）TFT在製程過程中需要在較高溫度下多次處理，基板必須在多次高溫處理過程中不能發生變形，這就對基板玻璃性能提出更高的要求，優選的應變點高於650℃，更優選的是高於670℃、700℃、720℃，以使基板在面板製程中具有儘量小的熱收縮。同時玻璃基板的膨脹係數需要與矽的膨脹係數相近，盡可能減小應力和破壞，因此基板玻璃優選的線性熱膨脹係數在28-39×10-7 /℃之間。為了便於生產，作為顯示器基板用的玻璃應該具有較低的液相線溫度。
用於平面顯示的玻璃基板，需要通過濺射、化學氣相沉積（CVD）等技術在底層基板玻璃表面形成透明導電膜、絕緣膜、半導體（多晶矽、無定形矽等）膜及金屬膜，然後通過光蝕刻（Photo-etching）技術形成各種電路和圖形，如果玻璃含有鹼金屬氧化物（Na2 O，K2 O，Li2 O），在熱處理過程中鹼金屬離子擴散進入沉積半導體材料，損害半導體膜特性，因此，玻璃應不含鹼金屬氧化物，首選的是以SiO2 、Al2 O3 、B2 O3 、鹼土金屬氧化物RO（RO=Mg、Ca、Sr）等為主成分的鹼土鋁矽酸鹽玻璃。
在玻璃基板的加工過程中，基板玻璃是水準放置的，玻璃在自重作用下，有一定程度的下垂，下垂的程度與玻璃的密度成正比、與玻璃的彈性模量成反比。隨著基板製造向著大尺寸、薄型化方向的發展，製造中玻璃板的下垂必須引起重視。因此應設計組成，使基板玻璃具有盡可能低的密度和盡可能高的彈性模量。
在一些平面顯示製造過程中，需要使用紫外線作為能量將顯示單元與其接觸的襯底玻璃進行分離。為了降低分離的成本、提高成功幾率，需要玻璃基板在紫外區有較高且穩定的穿透率，例如，對於厚度為0.5mm的玻璃基板，要求在波長為308nm和/或343nm下的穿透率高於60%，且批次內不同玻璃基板之間穿透率極差在1%之內。但是由於不可避免的因素，玻璃基板製造過程中總是會過多過少的引入SO3 、Fe3 O4 、Cr2 O3 等在紫外區有較強吸收的組分，因此在玻璃基板製造過程中需要嚴格控制各類雜質組分的含量。另一方面，不同價態的鐵離子對紫外光的吸收程度也是有區別的，因此在玻璃製造過程中通過一定方式控制鐵價態並且完成澄清均化處理，有利於製造在308nm和/或343nm處具有高穿透率的玻璃基板。
本發明的目的是為了克服現有的鋁矽酸鹽玻璃存在顯示基板玻璃均化效果不理想和308nm處穿透率偏低的缺陷，提供一種鋁矽酸鹽玻璃及其製備方法和應用，該鋁矽酸鹽玻璃具有較低的密度和較高的彈性模量，良好的熱穩定性及較低的熱收縮率，並且該鋁矽酸鹽玻璃在308nm和/或343nm處具有高穿透率。
為了實現上述目的，本發明第一方面提供了一種鋁矽酸鹽玻璃組合物，以該鋁矽酸鹽玻璃的總莫耳數為基準，以氧化物計，該鋁矽酸鹽玻璃含有67-74mol%的SiO2 、10-15mol%的Al2 O3 、0-5mol%的B2 O3 、1-10mol%的MgO、1-10mol%的CaO、0-3mol%的SrO、2-8mol%的BaO、0.1-4mol%的ZnO、0.1-4mol%的RE2 O3 和小於0.05mol%的R2 O，其中RE為稀土元素，R為鹼金屬。
優選地，以該鋁矽酸鹽玻璃組合物的總莫耳數為基準，以氧化物計，該鋁矽酸鹽玻璃組合物含有69-72mol%的SiO2 、12-14mol%的Al2 O3 、0-2mol%的B2 O3 、4-7mol%的MgO、4-7mol%的CaO、0-2mol%的SrO、3-6mol%的BaO、0.5-1.5mol%的ZnO、0.1-1.5mol%的RE2 O3 和小於0.05mol%的R2 O。
優選地，以莫耳百分比計，B2 O3 /(B2 O3 +SiO2 )＜0.05。
優選地，以莫耳百分比計，B2 O3 / (MgO+CaO+SrO+BaO)＜0.3。
優選地，所述RE為釔和鑭系元素，所述R為Li、Na和K。
優選地，所述RE為Y、La和Lu。
優選地，以莫耳百分比計，(SrO+BaO)/ (MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO+Y2 O3 +La2 O3 +Lu2 O3 )＞0.3。
優選地，所述鋁矽酸鹽玻璃組合物還含有澄清劑，以各組分的總莫耳數為基準，所述澄清劑的含量≤0.5mol%，更優選地，所述澄清劑的含量≤0.3mol%。
第二方面，本發明提供了一種製備鋁矽酸鹽玻璃的方法，該方法包括取滿足所述鋁矽酸鹽玻璃組合物所需原材料混合後得到混合料M1，向M1中加入NH4 NO3 後得到混合料M2，混合料M2經熔融處理、退火處理和機械加工制得所述鋁矽酸鹽玻璃；以得到100g所述鋁矽酸鹽玻璃為基準，所述NH4 NO3 的加入量為5-15g。
第三方面，本發明提供了上述方法製備得到的鋁矽酸鹽玻璃。
優選地，所述鋁矽酸鹽玻璃的氧離子濃度Vo ≥0.08mol/cm3 ，進一步優選Vo ≥0.084mol/cm3 ，更優選Vo ≥0.086mol/cm3 ； Vo =[(2*NSi +3*NAl +3*NB +NMg +NCa +NSr +NBa +NZn +3*NNH4 +3*NY +3*NLa +3*NLu )/(NSi +NAl +NB +NMg +NCa +NSr +NBa +NZn +NY +NLa +NLu )] / (mo /ρ)。
其中，以得到100g所述鋁矽酸鹽玻璃為基準，NSi 、NAl 、NB 、NMg 、NCa 、NSr 、NBa 、NZn 、NY 、NLa 和NLu 分別表示混合料M1中SiO2 、Al2 O3 、B2 O3 、MgO、CaO、SrO、BaO、ZnO、Y2 O3 、La2 O3 和Lu2 O3 的物質的量；NNH4 表示向M1中添加的NH4 NO3 的物質的量；mo 表示混合料M2熔融後所得到鋁矽酸鹽玻璃的品質，單位為g；ρ表示所得到鋁矽酸鹽玻璃的密度，單位元為g/cm3 。
優選地，所述鋁矽酸鹽玻璃的黏度為100泊時對應的溫度T100 ≥1680℃。
優選地，所述鋁矽酸鹽玻璃的應變點Tst ≥740℃。
優選地，所述鋁矽酸鹽玻璃的液相線溫度TL ≤1240℃。
優選地，所述鋁矽酸鹽玻璃中以單質硫S形式表徵的硫元素含量＜100ppm。
優選地，所述鋁矽酸鹽玻璃中以Fe2 O3 形式表徵的鐵氧化物含量＜150ppm。
優選地，所述鋁矽酸鹽玻璃中以Cr2 O3 形式表徵的鉻氧化物含量＜50ppm。
優選地，所述鋁矽酸鹽玻璃的密度≤2.75g/cm3 ，進一步優選＜2.7g/cm3 ；50-350℃的熱膨脹係數＜40×10-7 /℃，進一步優選＜39.5×10-7 /℃；楊氏模量＞80GPa，進一步優選＞83GPa。
優選地，黏度為100泊時對應的溫度T100 為1690-1800℃，進一步優選為1690-1710℃；黏度為35000泊時對應的溫度T35000 為1250-1350℃，進一步優選為1265-1310℃；應變點Tst 為740-765℃，進一步優選為750-765℃；液相線溫度TL＜1220℃。
優選地，波長為308nm處的透過率≥72%，進一步優選≥74%；波長為343nm處的透過率≥84%，進一步優選≥86%；波長為550nm處的透過率≥91%，進一步優選≥92%。
優選地，在600℃/10min條件下的熱收縮率Yt ＜10ppm，進一步優選Yt ＜7ppm。
第四方面，本發明提供了本發明所述的鋁矽酸鹽玻璃組合物或鋁矽酸鹽玻璃在製備顯示器件和/或太陽能電池中的應用，優選為在製備平板顯示產品的襯底玻璃基板材料和/或螢幕表面保護用玻璃膜層材料、柔性顯示產品的載板玻璃材料和/或表面封裝玻璃材料和/或螢幕表面保護用玻璃膜層材料、柔性太陽能電池的襯底玻璃基板材料、安全玻璃、防彈玻璃、智慧汽車玻璃、智慧交通顯示幕、智慧櫥窗和智慧卡票以及用於其他需要高熱穩定性、高紫外透過率和機械穩定性玻璃材料中的應用。
本發明的鋁矽酸鹽玻璃，具有高紫外透過率和可見光透過率、高應變點（高耐熱性）等優點。可用於製備顯示器件和/或太陽能電池，尤其適用於製備平板顯示產品的襯底玻璃基板材料和/或螢幕表面保護用玻璃膜層材料、柔性顯示產品的載板玻璃材料和/或表面封裝玻璃材料和/或螢幕表面保護用玻璃膜層材料、柔性太陽能電池的襯底玻璃基板材料、安全玻璃、防彈玻璃、智慧汽車玻璃、智慧交通顯示幕、智慧櫥窗和智慧卡票以及用於其他需要高熱穩定性、高紫外透過率和機械穩定性玻璃材料的應用領域。
以下對本發明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用於說明和解釋本發明，並不用於限制本發明。
第一方面，本發明提供了一種鋁矽酸鹽玻璃組合物，以該鋁矽酸鹽玻璃組合物的總莫耳數為基準，以氧化物計，該鋁矽酸鹽玻璃組合物含有67-74mol%的SiO2 、10-15mol%的Al2 O3 、0-5mol%的B2 O3 、1-10mol%的MgO、1-10mol%的CaO、0-3mol%的SrO、2-8mol%的BaO、0.1-4mol%的ZnO、0.1-4mol%的RE2 O3 和小於0.05mol%的R2 O，其中RE為稀土元素，R為鹼金屬。
在本發明的優選實施方式中，以該鋁矽酸鹽玻璃組合物的總莫耳數為基準，以氧化物計，該鋁矽酸鹽玻璃組合物含有69-72mol%的SiO2 、12-14mol%的Al2 O3 、0-2mol%的B2 O3 、4-7mol%的MgO、4-7mol%的CaO、0-2mol%的SrO、3-6mol%的BaO、0.5-1.5mol%的ZnO、0.1-1.5mol%的RE2 O3 和小於0.05mol%的R2 O。
在本發明的鋁矽酸鹽玻璃組合物中，以該鋁矽酸鹽玻璃組合物的總莫耳數為基準，以氧化物計，SiO2 的含量為67-74mol%，優選為69-72mol%，具體地，例如可以為67mol%、67.3mol%、67.5mol%、67.7mol%、67.8mol%、68mol%、68.7mol%、69mol%、69.4mol%、70.8mol%、70.9mol%、71.8mol%、72mol%、72.4mol%、73.6mol%、73.9mol%、74mol%以及這些數值中的任意兩個所構成的範圍中的任意數值。SiO2 是玻璃形成體，若SiO2 的含量過低，不利於耐化性的增強，會造成膨脹係數過高、應變點過低，導致玻璃容易失透，同時會帶來玻璃高溫電阻率過小，焦耳熱效應削弱，使自身發熱量無法達到熔化的需要。當SiO2 的含量升高時，有助於減小熱膨脹係數、提高應變點、增強耐化性、增大高溫電阻率；但含量過高也會造成玻璃的熔化溫度升高、熔融性降低、液相溫度升高，耐失透性降低。
在本發明的鋁矽酸鹽玻璃組合物中，以該鋁矽酸鹽玻璃組合物的總莫耳數為基準，以氧化物計，所述Al2 O3 的含量可以為10-15mol%，優選為12-14mol%，具體地，例如可以為10mol%、10.3mol%、10.9mol%、11mol%、11.7mol%、12mol%、12.6mol%、13mol%、13.3mol%、13.5mol%、13.6mol%、13.8mol%、13.9mol%、14mol%、14.4mol%、14.5mol%、14.9mol%、15mol%以及這些數值中的任意兩個所構成的範圍中的任意數值。Al2 O3 可以提高玻璃結構的強度，在Al2 O3 的含量低於10mol%的情況下，玻璃耐熱性難以提升，也容易受到外界水氣及化學試劑的侵蝕，高含量的A12 O3 有助於玻璃退火點溫度、機械強度的增高；但在Al2 O3 的含量高於15mol%的情況下，玻璃容易出現析晶現象、玻璃難以熔解。
在本發明的鋁矽酸鹽玻璃組合物中，以該鋁矽酸鹽玻璃組合物的總莫耳數為基準，以氧化物計，B2 O3 的含量為0-5mol%，優選為0-2mol%，具體地，例如可以為0、0.4mol%、0.7mol%、1.4mol%、1.6mol%、1.9mol%、2mol%、2.5mol%、3.5mol%、4mol%、4.3mol%、4.7mol%、5mol%以及這些數值中的任意兩個數值所構成的範圍中的任意數值。在高鋁無鹼矽酸鹽玻璃體系中，使用氧化硼B2 O3 可以帶來良好的高溫助熔效果，同時有利於提升玻璃耐化性。但是在低溫黏度區，B2 O3 卻使得玻璃退火點溫度顯著降低，不利於玻璃熱穩定性的提升。
在本發明的鋁矽酸鹽玻璃組合物中，以該鋁矽酸鹽玻璃組合物的總莫耳數為基準，以氧化物計，所述MgO的含量可以為1-10mol%，優選為4-7mol%，具體地，例如可以為1mol%、1.1mol%、1.2mol%、1.5mol%、1.8mol%、2.8mol%、3mol%、3.6mol%、4.4mol%、4.6mol%、5mol%、5.5mol%、6.4mol%、7mol%、7.4mol%、8mol%、9mol%、10mol%以及這些數值中的任意兩個數值所構成的範圍中的任意數值。
在本發明的鋁矽酸鹽玻璃組合物中，以該鋁矽酸鹽玻璃組合物的總莫耳數為基準，以氧化物計，所述CaO的含量可以為1-10mol%，優選為4-7mol%，具體地，例如可以為1mol%、1.1mol%、1.2mol%、1.5mol%、1.8mol%、2.1mol%、2.5mol%、3.8mol%、4.3mol%、4.9mol%、5.3mol%、5.7mol%、6.6mol%、7mol%、7.4mol%、8mol%、9mol%、10mol%以及這些數值中的任意兩個數值所構成的範圍中的任意數值。
在本發明的鋁矽酸鹽玻璃組合物中，以該鋁矽酸鹽玻璃組合物的總莫耳數為基準，以氧化物計，所述SrO的含量可以為0-3mol%，優選為0-2mol%，具體地，例如可以為0、0.1mol%、0.44mol%、0.8mol%、1mol%、1.4mol%、1.5mol%、1.7mol%、2mol%、2.2mol%、2.6mol%、3mol%以及這些數值中的任意兩個數值所構成的範圍中的任意數值。
在本發明中，MgO、CaO和SrO均為鹼土金屬氧化物，它們可以有效降低玻璃的高溫黏度從而提高玻璃的熔融性及成形性，還可以提高玻璃的退火點溫度，且MgO、SrO具有提高化學穩定性和機械穩定性的特點，但是其含量過多會使密度增加，裂紋、失透、分相的發生率均提高。
在本發明的無鹼鋁矽酸鹽玻璃中，BaO作為助熔劑和防止玻璃出現析晶的成分，如果含量過多，玻璃高溫體積電阻率會升高，密度過高，產品的比模量下降。雖然MgO、CaO、SrO、BaO均為鹼土金屬氧化物，但通過實驗發現，各氧化物對玻璃形成穩定性的影響有較大差異，適當提高BaO含量，控制合理配比範圍，有助於形成穩定性提高、抗析晶性能提升、整體性能優化。因此，綜合考慮，以該無鹼鋁矽酸鹽玻璃的總莫耳數為基準，以氧化物計，所述BaO的含量為2-8mol%，優選為3-6mol%，具體地，例如可以為2mol%、2.3mol%、3.2mol%、3.5mol%、4.1mol%、4.9mol%、5.3mol%、5.9mol%、6.3mol%、6.9mol%、7mol%、7.3mol%、8mol%以及這些數值中的任意兩個數值所構成的範圍中的任意數值。
在本發明的鋁矽酸鹽玻璃組合物中，以該鋁矽酸鹽玻璃組合物的總莫耳數為基準，以氧化物計，所述ZnO的含量可以為0.1-4mol%，優選為0.5-1.5mol%，具體地，例如可以為0.1mol%、0.14mol%、0.2mol%、0.25mol%、0.3mol%、0.4mol%、0.5mol%、0.6mol%、0.8mol%、0.9mol%、1mol%、1.2mol%、1.5mol%、2mol%、2.5mol%、3mol%、4mol%以及這些數值中的任意兩個所構成的範圍中的任意數值。ZnO可以降低玻璃高溫黏度（如1500℃下的黏度），有利於消除氣泡；同時在軟化點以下有提升強度、硬度，增加玻璃的耐化學性，降低玻璃熱膨脹係數的作用。在無鹼玻璃體系中，添加適量ZnO有助於抑制析晶，可以降低析晶溫度。
以該鋁矽酸鹽玻璃組合物的總莫耳數為基準，以氧化物計，所述RE2 O3 的含量0.1-4mol%，優選為0.1-1.5mol%，所述RE為釔和鑭系元素。在本發明的具體實施方式中，所述RE為Y、La和Lu。具體地，RE2 O3 例如可以為0.1mol%、0.24mol%、0.28mol%、0.34mol%、0.4mol%、0.44mol%、0.8mol%、0.94mol%、0.96mol%、1.34mol%、1.4mol%、1.5mol%、2mol%、2.5mol%、3mol%、3.3mol%、3.5mol%、3.9mol%、4mol%以及這些數值中的任意兩個所構成的範圍中的任意數值。在本發明的玻璃用組合物中，稀土氧化物RE2 O3 在提高玻璃的某些性能方面具有獨特的能力，例如玻璃的抗彎強度、彈性模量、應變點等性能隨稀土氧化物的加入而大幅上升，促使玻璃脆性降低，斷裂韌性大幅增加，並且能夠降低玻璃的高溫黏度和高溫體積電阻率，為玻璃大型工業製造，特別是電熔和/或電助熔方式熔融玻璃帶來巨大便利。鹼土金屬、ZnO等網路外體引入玻璃組成後，過剩的氧原子使得玻璃結構中的橋氧鍵斷裂生成非橋氧，這些非橋氧的存在顯著降低了玻璃的抗彎強度。RE2 O3 的加入促使玻璃的內部結構發生變化，所生成的Si-O-RE化學鍵將玻璃中孤立島狀網路單元重新連接，可以改善玻璃的網路結構，從而可以大幅提高玻璃的抗彎強度、彈性模量、應變點、化學穩定性以及降低高溫體積電阻率等性能。但是進一步增加RE2 O3 時，由於可供調整的非橋氧數量減少，過量的RE2 O3 對玻璃的上述性能影響不大。
綜合考慮熱穩定性、高溫黏度和玻璃形成穩定性，以莫耳百分比計，B2 O3 / (B2 O3 +SiO2 )＜0.05。
綜合考慮熱穩定性和高溫黏度，以莫耳百分比計，B2 O3 / (MgO+CaO+SrO+BaO)＜0.3。
綜合考慮玻璃形成穩定性、熱穩定性和機械性能，以莫耳百分比計，(SrO+BaO) / (MgO+CaO+SrO+ BaO+ZnO+Y2 O3 +La2 O3 +Lu2 O3 )＞0.3。
在本發明的鋁矽酸鹽玻璃組合物中，所述鋁矽酸鹽玻璃組合物還含有澄清劑，以各組分的總莫耳數為基準，所述澄清劑的含量≤0.5mol%，優選≤0.3mol%。
第二方面，本發明提供了一種製備鋁矽酸鹽玻璃的方法，該方法包括： 取滿足所述鋁矽酸鹽玻璃組合物所需原材料混合後得到混合料M1，向M1中加入NH4 NO3 後得到混合料M2，混合料M2經熔融處理、退火處理和機械加工制得所述鋁矽酸鹽玻璃； 以得到100g所述鋁矽酸鹽玻璃為基準，所述NH4 NO3 的加入量為5-15g。
在本發明的方法中，優選地，所述方法還包括對機械加工處理得到的產物進行二次熔融拉薄處理。
第三方面，本發明提供了上述方法製備得到的鋁矽酸鹽玻璃。
優選情況下，所述鋁矽酸鹽玻璃的氧離子濃度Vo ≥0.08mol/cm3 ，優選Vo ≥0.084mol/cm3 ，進一步優選Vo ≥0.086mol/cm3 ； Vo =[(2*NSi +3*NAl +3*NB +NMg +NCa +NSr +NBa +NZn +3*NNH4 +3*NY +3*NLa +3*NLu )/(NSi +NAl +NB +NMg +NCa +NSr +NBa +NZn +NY +NLa +NLu )] / (mo /ρ)。
其中，以得到100g所述鋁矽酸鹽玻璃為基準，NSi 、NAl 、NB 、NMg 、NCa 、NSr 、NBa 、NZn 、NY 、NLa 和NLu 分別表示混合料M1中SiO2 、Al2 O3 、B2 O3 、MgO、CaO、SrO、BaO、ZnO、Y2 O3 、La2 O3 和Lu2 O3 的物質的量；NNH4 表示向M1中添加的NH4 NO3 的物質的量；mo 表示混合料M2熔融後所得到鋁矽酸鹽玻璃的品質，單位為g；ρ表示所得到鋁矽酸鹽玻璃的密度，單位元為g/cm3 。
優選情況下，本發明的鋁矽酸鹽玻璃，黏度為100泊時對應的溫度T100 ≥1680℃。
優選情況下，本發明的鋁矽酸鹽玻璃，應變點Tst ≥740℃。
優選情況下，本發明的鋁矽酸鹽玻璃，液相線溫度TL ≤1240℃。
優選情況下，本發明的鋁矽酸鹽玻璃，以單質硫S形式表徵的硫元素含量＜100ppm；進一步優選地，本發明的鋁矽酸鹽玻璃，以單質硫S形式表徵的硫元素含量＜50ppm。
優選情況下，本發明的鋁矽酸鹽玻璃中以Fe2 O3 形式表徵的鐵氧化物含量＜150ppm。
優選情況下，本發明的鋁矽酸鹽玻璃中以Cr2 O3 形式表徵的鉻氧化物含量＜50ppm。
優選情況下，本發明的鋁矽酸鹽玻璃的密度≤2.75g/cm3 ，更優選＜2.65g/cm3 ；50-350℃的熱膨脹係數＜40×10-7 /℃，更優選＜39.5×10-7 /℃；楊氏模量＞80GPa，更優選＞83GPa。
優選情況下，本發明的鋁矽酸鹽玻璃，黏度為100泊時對應的溫度T100 為1690-1800℃，更優選為1690-1710℃；黏度為35000泊時對應的溫度T35000 為1250-1350℃，更優選為1265-1310℃；應變點Tst 為740-765℃，更優選為750-765℃；液相線溫度TL ＜1220℃。
優選情況下，本發明的鋁矽酸鹽玻璃，波長為308nm處的透過率≥72%，更優選≥74%；波長為343nm處的透過率≥84%，更優選≥86%；波長為550nm處的透過率≥91%，更優選≥92%。
優選情況下，本發明的鋁矽酸鹽玻璃，在600℃/10min條件下的熱收縮率Yt ＜10ppm，更優選Yt ＜7ppm。
第四方面，本發明提供了本發明所述的鋁矽酸鹽玻璃組合物或鋁矽酸鹽玻璃在製備顯示器件和/或太陽能電池中的應用，優選為在製備平板顯示產品的襯底玻璃基板材料和/或螢幕表面保護用玻璃膜層材料、柔性顯示產品的載板玻璃材料和/或表面封裝玻璃材料和/或螢幕表面保護用玻璃膜層材料、柔性太陽能電池的襯底玻璃基板材料、安全玻璃、防彈玻璃、智慧汽車玻璃、智慧交通顯示幕、智慧櫥窗和智慧卡票以及用於其他需要高熱穩定性、高紫外透過率和機械穩定性玻璃材料中的應用。
實施例
以下將通過實施例對本發明進行詳細描述。以下實施例中，如無特別說明，所用的各材料均可通過商購獲得，如無特別說明，所用的方法為本領域的常規方法。
參照ASTM C-693測定玻璃密度，單位元為g/cm3 。
參照ASTM E-228使用臥式膨脹儀測定50-350℃的玻璃熱膨脹係數，單位為10-7 /℃。
參照ASTM C-623測定玻璃楊氏模量，單位為GPa。
參照ASTM C-965使用旋轉高溫黏度計測定玻璃高溫粘溫曲線，其中，100P黏度對應的溫度T100 ，單位為℃；黏度為X泊對應的溫度TX ，單位為℃。
參照ASTM C-829使用梯溫爐法測定玻璃液相線溫度TL ，單位為℃。
參照ASTM C-336使用退火點應變點測試儀測定玻璃應變點Tst ，單位為℃。
使用島津UV-2600型紫外-可見分光光度計測定玻璃透過率，玻璃樣品厚度為0.5mm，分別取308nm、343nm、550nm處透過率，單位為%。
使用JY2000型電感耦合光譜儀（ICP）測試玻璃中的鐵含量，以Fe2 O3 形式表徵，單位為ppm；
使用CS-9900型紅外碳硫分析儀測試玻璃中的硫含量，以S形式表徵，單位為ppm；
採用如下熱處理的方法（差值計演算法）測定經過熱處理後的熱收縮率：將玻璃從25℃（測定初始長度，標記為L0 ）以5℃/min的升溫速率升溫至600℃並在600℃保溫10min，然後以5℃/min的降溫速率降溫至25℃，玻璃長度發生一定量的收縮，再次測量其長度，標記為Lt ，則熱收縮率Yt 表示為：
Figure 02_image001
。
實施例1-7
按照表1所示稱量各組分，混勻，將混合料倒入高鋯磚坩堝（ZrO2 >85wt%）中，然後在1650℃電阻爐中加熱48小時，並使用鉑銠合金（80wt%Pt+20wt%Rh）攪拌器勻速緩慢攪拌。將熔製好的玻璃液澆注入不銹鋼模具內，成形為規定的塊狀玻璃製品，然後將玻璃製品在退火爐中退火2小時，關閉電源隨爐冷卻到25℃。將玻璃製品進行切割、研磨、拋光，然後用去離子水清洗乾淨並烘乾，製得厚度為0.5mm的玻璃成品。分別對各玻璃成品的各種性能進行測定，結果見表1。
實施例8-15
按照實施例1的方法，不同的是，混合料成分（對應玻璃組成）和得到的產品的性能測定結果見表2。
對比例1-7
按照實施例1的方法，不同的是，混合料成分（對應玻璃組成）和得到的產品的性能測定結果見表3。
表1
Figure 108137261-A0304-0001
表2
Figure 108137261-A0304-0002
表3
Figure 108137261-A0304-0003
將表1-2實施例與表3中對比例的資料進行比較可知：本發明方法對於獲得高紫外透過率、高應變點（高耐熱性）、高黏度玻璃的問題有明顯效果，使用本發明玻璃組合物及低鐵、低硫、額外加入氧化劑方法制得的高黏度玻璃同時兼具紫外和可見光透過率高、熱穩定性高、玻璃形成穩定性較高、機械強度高等優點。本發明的方法所製得的玻璃可用於製備顯示器件和/或太陽能電池，尤其適用於製備平板顯示產品的襯底玻璃基板材料和/或螢幕表面保護用玻璃膜層材料、柔性顯示產品的載板玻璃材料和/或表面封裝玻璃材料和/或螢幕表面保護用玻璃膜層材料、柔性太陽能電池的襯底玻璃基板材料、安全玻璃、防彈玻璃、智慧汽車玻璃、智慧交通顯示幕、智慧櫥窗和智慧卡票以及用於其他需要高熱穩定性、高紫外透過率和機械穩定性玻璃材料的應用領域。
惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。
無。

Claims (25)

  1. 一種鋁矽酸鹽玻璃組合物，其中，以該鋁矽酸鹽玻璃組合物的總莫耳數為基準，以氧化物計，該鋁矽酸鹽玻璃組合物含有68-72mol%的SiO2、12-14mol%的Al2O3、0mol%的B2O3、3-7mol%的MgO、3-7mol%的CaO、0-2mol%的SrO、3-6mol%的BaO、0.5-1.5mol%的ZnO、0.1-1.5mol%的RE2O3、小於0.05mol%的R2O和
    Figure 108137261-A0305-02-0025-1
    0.5mol%的澄清劑，其中R為鹼金屬，RE為Y、La和Lu。
  2. 如請求項1所述的鋁矽酸鹽玻璃組合物，其中，所述R為Li、Na和K。
  3. 如請求項1所述的鋁矽酸鹽玻璃組合物，其中，以莫耳百分比計，B2O3/(B2O3+SiO2)<0.05。
  4. 如請求項1所述的鋁矽酸鹽玻璃組合物，其中，以莫耳百分比計，B2O3/(MgO+CaO+SrO+BaO)<0.3。
  5. 如請求項1所述的鋁矽酸鹽玻璃組合物，其中，以百分比計，(SrO+BaO)/(MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO+Y2O3+La2O3+Lu2O3)>0.3。
  6. 如請求項1至5中任意一項所述的鋁矽酸鹽玻璃組合物，其中，所述鋁矽酸鹽玻璃組合物還含有澄清劑，以各組分的總莫耳數為基準，所述澄清劑的含量
    Figure 108137261-A0305-02-0025-2
    0.3mol%。
  7. 一種製備鋁矽酸鹽玻璃的方法，包括：取滿足如請求項1至6中任意一項所述的鋁矽酸鹽玻璃組合物所需原材料混合後得到混合料M1，向M1中加入 NH4NO3後得到混合料M2，混合料M2經熔融處理、退火處理和機械加工制得所述鋁矽酸鹽玻璃；以得到100g所述鋁矽酸鹽玻璃為基準，所述NH4NO3的加入量為5-15g。
  8. 如請求項7所述的方法，還包括對機械加工處理得到的產物進行二次熔融拉薄處理。
  9. 一種鋁矽酸鹽玻璃，其中，所述鋁矽酸鹽玻璃的氧離子濃度Vo
    Figure 108137261-A0305-02-0026-3
    0.086mol/cm3；Vo=[(2 * NSi+3 * NAl+3 * NB+NMg+NCa+NSr+NBa+NZn+3 * NNH4+3 * NY+3 * NLa+3 * NLu)/(Nsi+NAl+NB+NMg+NCa+NSr+NBa+NZn+NY+NLa+NLu)]/(mo/ρ)其中，以得到100g所述鋁矽酸鹽玻璃為基準，NSi、NAl、NB、NMg、NCa、NSr、NBa、NZn、NY、NLa和NLu分別表示混合料M1中SiO2、Al2O3、B2O3、MgO、CaO、SrO、BaO、ZnO、Y2O3、La2O3和Lu2O3的物質的量；NNH4表示向M1中添加的NH4NO3的物質的量；mo表示混合料M2熔融後所得到鋁矽酸鹽玻璃的品質，單位為g；ρ表示所得到鋁矽酸鹽玻璃的密度，單位為g/cm3。
  10. 如請求項9所述的鋁矽酸鹽玻璃，其中，所述鋁矽酸鹽玻璃的黏度為100泊時對應的溫度T100
    Figure 108137261-A0305-02-0026-4
    1680℃。
  11. 如請求項9所述的鋁矽酸鹽玻璃，其中，所述鋁矽酸鹽玻璃的應變點Tst
    Figure 108137261-A0305-02-0026-6
    740℃。
  12. 如請求項9所述的鋁矽酸鹽玻璃，其中，所述鋁矽酸鹽玻璃的液相線溫度TL
    Figure 108137261-A0305-02-0026-7
    1240℃。
  13. 如請求項9所述的鋁矽酸鹽玻璃，其中，所述鋁矽酸鹽玻璃中以單質硫S形式表徵的硫元素含量<100ppm。
  14. 如請求項9所述的鋁矽酸鹽玻璃，其中，所述鋁矽酸鹽玻璃中以Fe2O3形式表徵的鐵氧化物含量<150ppm。
  15. 如請求項9所述的鋁矽酸鹽玻璃，其中，所述鋁矽酸鹽玻璃中以Cr2O3形式表徵的鉻氧化物含量<50ppm。
  16. 如請求項9所述的鋁矽酸鹽玻璃，其中，所述鋁矽酸鹽玻璃的密度
    Figure 108137261-A0305-02-0027-8
    2.75g/cm3；50-350℃的熱膨脹係數<40×10-7/℃；楊氏模量>80GPa。
  17. 如請求項16所述的鋁矽酸鹽玻璃，其中，所述鋁矽酸鹽玻璃的密度<2.7g/cm3；50-350℃的熱膨脹係數<39.5×10-7/℃；楊氏模量>83GPa。
  18. 如請求項16所述的鋁矽酸鹽玻璃，其中，黏度為100泊時對應的溫度T100為1690-1800；黏度為35000泊時對應的溫度T35000為1250-1350℃；應變點Tst為740-765℃；液相線溫度TL<1220℃。
  19. 如請求項9所述的鋁矽酸鹽玻璃，其中，黏度為100泊時對應的溫度T100為1690-1710℃；黏度為35000泊時對應的溫度T35000為1265-1310℃；應變點Tst為750-765℃。
  20. 如請求項9所述的鋁矽酸鹽玻璃，其中，波長為308nm處的透過率
    Figure 108137261-A0305-02-0027-9
    72%；波長為343nm處的透過率
    Figure 108137261-A0305-02-0027-10
    84%；波長為550nm處的透過率
    Figure 108137261-A0305-02-0027-11
    91%。
  21. 如請求項20所述的鋁矽酸鹽玻璃，其中，波長為308nm處的透過率
    Figure 108137261-A0305-02-0027-12
    74%；波長為343nm處的透過率
    Figure 108137261-A0305-02-0027-13
    86%；波長為 550nm處的透過率
    Figure 108137261-A0305-02-0028-14
    92%。
  22. 如請求項9所述的鋁矽酸鹽玻璃，其中，在600℃/10min條件下的熱收縮率Yt<10ppm。
  23. 如請求項22所述的鋁矽酸鹽玻璃，其中，在600℃/10min條件下的熱收縮率Yt<7ppm。
  24. 一種請求項1至6中任意一項所述的鋁矽酸鹽玻璃組合物或請求項9至23中任意一項所述的鋁矽酸鹽玻璃在製備顯示器件和/或太陽能電池中的應用。
  25. 如請求項24所述的應用，其中，所述應用為在製備平板顯示產品的襯底玻璃基板材料和/或螢幕表面保護用玻璃膜層材料、柔性顯示產品的載板玻璃材料和/或表面封裝玻璃材料和/或螢幕表面保護用玻璃膜層材料、柔性太陽能電池的襯底玻璃基板材料、安全玻璃、防彈玻璃、智慧汽車玻璃、智慧交通顯示幕、智慧櫥窗和智慧卡票以及用於其他需要高熱穩定性、高紫外透過率和機械穩定性玻璃材料中的應用。
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