一种防蓝光高强度锂铝硅盖板玻璃及其制备方法和应用与流程

1.本发明涉及盖板玻璃技术领域，特别涉及一种防蓝光高强度锂铝硅盖板玻璃及其制备方法和应用。


背景技术：

2.随着终端对产品性能要求的不断提高，3d、3.5d玻璃加工技术趋近成熟，终端市场对抗跌落性能强的高端盖板玻璃需求量在不断增大，加之消费者对5g手机的期待与需求，未来市场对更高强度的玻璃需求量会有明显的激增。同时随着现代科技的快速发展，生活中各种电子屏幕的使用为人们的生活增添了许多光彩，但是当人眼长时间注视电视、平板、手机屏幕时会产生疲劳感和酸涩感，原因是光源光谱中存在着过多的短波蓝光。波长在400～450nm的短波蓝光具有较高的能量，能够穿透晶状体直达视网膜，引起视网膜色素上皮细胞的萎缩甚至死亡，导致黄斑病变、白内障等。
3.综上，目前的电子产品，屏幕强度不高导致易出现破碎、划伤，影响使用寿命，且不具有防蓝光性能，因此急需提供一种防蓝光高强度锂铝硅盖板玻璃。


技术实现要素：

4.本发明的目的之一在于提供一种防蓝光高强度锂铝硅盖板玻璃及其制备方法，解决了目前玻璃强度不够，且不具有防蓝光的问题。
5.本发明的目的之二在于提供所述防蓝光高强度锂铝硅盖板玻璃的应用。
6.本发明是通过以下技术方案来实现：
7.一种防蓝光高强度锂铝硅盖板玻璃，按质量百分比计，原材料包括以下组分：
8.sio
2 56％～70％，al2o
3 17％～23％，li2o 2％～4％，na2o 6％～15％，mgo 1％～10％，zno 0.5％～6％，zro
2 1％～5％，cds 0.05％～3％，cdse 0.05％～2％，sno
2 0.6％～1.5％，k2o 0～8％，b2o
3 0～5％，还原剂0.01～1％。
9.进一步，li2o、na2o与k2o的总质量百分比为8％～23％。
10.进一步，还原剂为碳粉、酒石酸钾和长链脂肪胺中的至少一种。
11.进一步，zro2的质量百分比为2％～4％。
12.进一步，所述防蓝光高强度锂铝硅盖板玻璃的表面压缩应力为725.4～890.2mpa，离子交换层深度为110.8～130.1um，抗跌落高度为1.05～1.4m。
13.进一步，按质量百分比计，原材料包括以下组分：sio
2 70％，al2o
3 18％，li2o 2％，na2o 6％，b2o
3 0.79％，mgo 1％，zno 0.5％，zro
2 1％，cds 0.05％，cdse 0.05％，sno
2 0.6％，碳粉0.01％。
14.本发明还公开了所述防蓝光高强度锂铝硅盖板玻璃的制备方法，包括以下步骤：
15.(1)混料：将所述原料按重量配比称取好后，进行充分混合，形成配合料；
16.(2)熔制：先将马弗炉升温至900～1300℃，再将配合料加入铂金坩埚中，然后放入马弗炉中并升温至1500～1680℃，保温4～6h，得到玻璃液；
17.(3)退火：将玻璃液浇注在模具中，待玻璃成型脱模后，放在退火炉中进行退火，退火温度控制在550～650℃；
18.(4)二次显色处理：将退火完成后的玻璃加热至550～620℃并保温2～5h，然后冷却至室温；
19.(5)将冷却后的玻璃经过预处理后，进行化学强化，得到防蓝光高强度锂铝硅盖板玻璃。
20.进一步，预处理包括切片、cnc、研磨及抛光加工。
21.进一步，第一次化学强化的熔盐为50％～75％的nano3和25％～50％的kno3组成的配比盐，强化温度为380～430℃，强化时间为120～240min；
22.第二次化学强化的熔盐为90％～100％的kno3和0～10％的nano3组成的配比盐，强化温度为380～430℃，强化时间为30～60min。
23.本发明还公开了所述防蓝光高强度锂铝硅盖板玻璃作为屏幕保护材料在制备显示屏中的应用。
24.与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
25.本发明公开了一种防蓝光高强度锂铝硅盖板玻璃，原材料包括sio2、al2o3、li2o、na2o、mgo、zno、zro2、cds、cdse、sno2、k2o及b2o3。sio2是重要的玻璃网络形成体氧化物，其硅氧四面体的结构形成不规则的连续网络，构成了玻璃的骨架，若sio2含量较低，玻璃的稳定性会降低，但sio2含量过高，会导致玻璃粘度增大，会造成玻璃熔化和澄清困难，需要控制其含量在合适的范围内，因此sio2的含量是56％～70％；al2o3是中间体氧化物，参与玻璃网络形成，起网络生成体作用，其含量增加可以提高玻璃的本征强度，同时有利于化学强化时离子交换的进行，但是含量过高会导致玻璃粘度增大，导致玻璃熔制困难，因此al2o3含量控制在17％～23％；b2o3是网络生成体氧化物，它既能改善玻璃的一系列性能，又有良好的助熔性，可以降低玻璃的高温粘度，加速玻璃的熔解和澄清，提高玻璃的化学稳定性，同时还可以提高玻璃的机械性能，但是b2o3含量大于5％会抑制玻璃的离子交换深度，因此b2o3含量控制在5％以下；li2o、na2o、k2o是网络外体氧化物，引入后能使硅氧四面体所形成的网络松弛和断裂，有利于降低玻璃粘度，降低熔融温度，因此可以作为助熔剂；同时玻璃中碱金属氧化物的含量对离子交换有很大影响。li2o为第一步化学强化时交换离子，可以与熔盐中离子半径较大的na
+
、k
+
进行交换；但是过高的li2o会破坏玻璃网络结构，使得玻璃的机械性能有所下降，而且会增大玻璃的析晶倾向，因此li2o的含量为2％～4％；na2o含量在6％以下，会造成玻璃熔化困难，交换效果不好，na2o含量增加，离子交换层厚度增加，但na2o含量超过15％，玻璃的化学稳定性会下降，因此na2o的含量为6％～15％；k2o是提高离子交换性能的成份，能有效加大压缩应力层的厚度，并且可以和na2o产生“混合碱”效应，另外k2o还能降低高温粘度，提高熔化性和成形性的成份，同时能够降低析晶性能，但不能加入太多，会降低化学强化后的cs，因此k2o的含量控制在8％以下。mgo和zno均是网络外体氧化物，在玻璃结构中起断网作用，引入一定量能使硅氧四面体所形成的网络松弛、断裂，可促进玻璃的熔化，降低玻璃的熔化温度，当mgo的质量百分比不超过10％时，有助于降低玻璃熔点，还能够降低玻璃的析晶倾向和析晶速度，提高玻璃的化学稳定性。将mgo和zno联合使用时，两者出现类似于“混合碱土效应”的规律，有助于离子交换的实现。zro2是中间体氧化物，能够提高玻璃化学稳定性，增加玻璃表面硬度，且能抵抗玻璃形成裂纹以及裂纹的扩展，从而使得
玻璃更耐划伤和跌落，但zro2的含量过高时，不仅会增大玻璃的结晶倾向，而且会提高玻璃的熔化温度，因此zro2的含量是1％～5％。本发明中含量cds为0.05～3％，cdse含量为0.05～2％，通过控制二者的质量比来调控防蓝光的波长范围；sno2在玻璃的制备过程中主要起澄清作用，sno2的含量设计为0.6％～1.5％。
26.进一步，li2o、na2o与k2o的总质量百分比控制在8％～23％，可降低玻璃粘度，同时有利于化学强化离子交换。
27.本发明还公开了所述防蓝光高强度锂铝硅盖板玻璃的制备方法，通过混料、熔制、退火、二次显色处理，然后经过复合化学强化，制备得到防蓝光高强度锂铝硅玻璃。
28.本发明公开的防蓝光高强度锂铝硅盖板玻璃，具有防蓝光效果，适合用于手机等电子设备的屏幕保护材料，且可以有效防止平板显示产品的表面受到冲击或划伤损害。
具体实施方式
29.本发明公开了一种防蓝光高强度锂铝硅盖板玻璃，按质量百分比(wt％)计，其原料包括以下组分：sio
2 56％～70％，al2o
3 18％～23％，li2o 2％～4％，na2o 6％～15％，mgo 1％～10％，zno 0.5％～6％，zro
2 1％～5％，cds 0.05％～3％，cdse 0.05％～2％，sno
2 0.6％～1.5％，k2o 0～8％，b2o
3 0～5％，还原剂0.01～1％。
30.还原剂可采用碳粉、酒石酸钾和长链脂肪胺中的至少一种。
31.以下讨论上述锂铝硅玻璃中各组分的具体的含量及作用，也就是限定各个成分的含量范围的理由，单位均为质量百分比。
32.sio2是重要的玻璃网络形成体氧化物，其硅氧四面体的结构形成不规则的连续网络，构成了玻璃的骨架。若sio2含量较低，玻璃的稳定性会降低，sio2的含量高可以提高玻璃的机械强度、化学稳定性和热稳定性；但sio2含量过高，也会导致玻璃粘度增大，会造成玻璃熔化和澄清困难，需要控制其含量在合适的范围内，因此sio2的含量是56％～70％。
33.al2o3是中间体氧化物，参与玻璃网络形成，起网络生成体作用，其含量增加可以提高玻璃的本征强度，同时有利于化学强化时离子交换的进行，但是含量过高会导致玻璃粘度增大，导致玻璃熔制困难，因此al2o3含量控制在17～23％。
34.b2o3是网络生成体氧化物，它既能改善玻璃的一系列性能，又有良好的助熔性，可以降低玻璃的高温粘度，加速玻璃的熔解和澄清，提高玻璃的化学稳定性，同时还可以提高玻璃的机械性能，但是b2o3含量大于5％会抑制玻璃的离子交换深度，因此b2o3含量控制在0～5％。
35.li2o、na2o、k2o是网络外体氧化物，引入后能使硅氧四面体所形成的网络松弛和断裂，有利于降低玻璃粘度，降低熔融温度，因此可以作为助熔剂。同时玻璃中碱金属氧化物的含量对离子交换有很大影响。li2o为第一步化学强化时交换离子，可以与熔盐中离子半径较大的na
+
、k
+
进行交换；但是过高的li2o会破坏玻璃网络结构，使得玻璃的机械性能有所下降，而且会增大玻璃的析晶倾向，因此li2o的含量为2～4％。na2o含量在6％以下，会造成玻璃熔化困难，交换效果不好。na2o含量增加，离子交换层厚度增加，但na2o含量超过15％，玻璃的化学稳定性会下降。k2o是提高离子交换性能的成份，能有效加大压缩应力层的厚度，并且可以和na2o产生“混合碱”效应。另外k2o还是降低高温粘度，提高熔化性和成形性的成份，同时能够降低析晶性能，但不能加入太多。
36.mgo和zno均是网络外体氧化物，在玻璃结构中起断网作用，引入一定量能使硅氧四面体所形成的网络松弛、断裂，可促进玻璃的熔化，降低玻璃的熔化温度。当mgo的质量百分比不超过10％时，有助于降低玻璃熔点，还能够降低玻璃的析晶倾向和析晶速度，提高玻璃的化学稳定性。将mgo和zno联合使用时，两者出现类似于“混合碱土效应”的规律，有助于离子交换的实现。
37.zro2是中间体氧化物，能够提高玻璃化学稳定性，增加玻璃表面硬度，且能抵抗玻璃形成裂纹以及裂纹的扩展，从而使得玻璃更耐划伤和跌落，但zro2的含量过高时，不仅会增大玻璃的结晶倾向，而且会提高玻璃的熔化温度，因此zro2的含量是1％～5％。
38.本发明中含量cds为0.05～3％，cdse含量为0.05～2％，通过控制二者的质量比来调控防蓝光的波长范围。
39.sno2在玻璃的制备过程中主要起澄清作用，sno2的含量是0.6％～1.5％。
40.下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
41.实施例1
42.本发明公开了一种防蓝光高强度锂铝硅盖板玻璃的制备方法，具体包括以下步骤：
43.(1)称量：以质量百分比计，根据sio
2 70％，al2o
3 18％，li2o 2％，na2o 6％，b2o
3 0.79％，mgo 1％，zno 0.5％，zro
2 1％，cds 0.05％，cdse 0.05％，sno
2 0.6％，碳粉0.01％的配比称量；
44.(2)混料：将上述原料按重量配比准确称取好后，用混料机进行充分混合形成配合料；
45.(3)熔制：先将马弗炉升温至1300℃，再将所得的配合料加入带铂金盖的铂金坩埚中，然后放入马弗炉中并升温至1680℃保温6h，得到玻璃液；
46.(4)退火：将玻璃液浇注在不锈钢板上的模具中，待玻璃成型脱模后放在退火炉中进行退火，退火温度控制在620℃；
47.(5)二次显色处理：将退火完成后的玻璃进行二次显色处理，即将玻璃重新加热至620℃并保温3h，然后断电随炉冷却至室温。
48.(6)将所述步骤(5)制得的玻璃经过切片、cnc、研磨、抛光等加工后，进行两次化学强化，第一次化学强化的熔盐为75％的nano3和25％的kno3组成的配比盐，强化温度为410℃，强化时间为140min；第二次化学强化的熔盐为100％的kno3，强化温度为390℃，强化时间为30min。
49.经验证，本实施例制备的防蓝光高强度锂铝硅盖板玻璃的表面压缩应力为890.2mpa，离子交换层深度为130.1um，抗跌落高度为1.4m。
50.实施例2
51.本发明公开了一种防蓝光高强度锂铝硅盖板玻璃的制备方法，具体包括以下步骤：
52.(1)称量：以质量百分比计，根据sio
2 56％，al2o
3 23％，li2o 4％，na2o 6％，k2o 0.5％，mgo 1.5％，zno 2％，zro
2 3％，cds 1％，cdse 1％，sno
2 1％，酒石酸钾1％的配比称量；
53.(2)混料：将上述原料按重量配比准确称取好后，用混料机进行充分混合形成配合料；
54.(3)熔制：先将马弗炉升温至900℃，再将所得的配合料加入带铂金盖的铂金坩埚中，然后放入马弗炉中并升温至1500℃保温4h，得到玻璃液；
55.(4)退火：将玻璃液浇注在不锈钢板上的模具中，待玻璃成型脱模后放在退火炉中进行退火，退火温度控制在550℃；
56.(5)二次显色处理：将退火完成后的玻璃进行二次显色处理，即将玻璃重新加热至550℃并保温2h，然后断电随炉冷却至室温。
57.(6)将所述步骤(5)制得的玻璃经过切片、cnc、研磨、抛光等加工后，进行两次化学强化，第一次化学强化的熔盐为50％的nano3和50％的kno3组成的配比盐，强化温度为380℃，强化时间为120min；第二次化学强化的熔盐为90％的kno3和10％的nano3，强化温度为380℃，强化时间为60min。
58.经验证，本实施例制备的防蓝光高强度锂铝硅盖板玻璃的表面压缩应力为838.5mpa，离子交换层深度为121.4um，抗跌落高度为1.25m。
59.实施例3
60.与实施例1的步骤相同，其中所用到的参数参见表格中的数据，如表1所示。还原剂采用长链脂肪胺。
61.第一次化学强化的熔盐为60％的nano3和40％的kno3组成的配比盐，强化温度为430℃，强化时间为240min；第二次化学强化的熔盐为95％的kno3和5％的nano3，强化温度为430℃，强化时间为30min。
62.其余实施例与实施例1的步骤相同，其中所用到的参数参见表格中的数据，如表1所示。
63.表1
64.65.