一种抑制柔性玻璃表面微裂纹的化学强化方法
1.技术领域：本发明涉及玻璃强化领域，具体地说就是一种抑制柔性玻璃表面微裂纹的化学强化方法。
2.
背景技术：
随着电子显示产品向轻型化、薄型化、异型化发展,玻璃材料也进行了相应变革，出现了柔性玻璃，该类玻璃是指厚度小于100μm 且具有良好柔韧性的平板玻璃。柔性玻璃除了具有良好的柔韧性之外，依然保持玻璃固有的高硬度、高透明性、高热稳定性、耐化学侵蚀等特性，因此在显示器、触摸传感器、柔性光伏产品和照明等领域发挥重要作用。
3.随着玻璃越来越薄，玻璃的内部和表面缺陷也会被放大。柔性玻璃的切割方法最常用的是机械切割和激光切割，但在切割过程中，玻璃的表面和边缘及易产生微裂纹，这会大大降低玻璃的强度、并使玻璃无法弯折，同时在化学强化过程中这些微裂纹会在高温环境下由应力的作用而发生破碎。而由于玻璃太薄，很难采用机械抛光或者化学的方法除去微裂纹，导致玻璃在整个生产加工过程中及易破裂，并对产品安全性能造成隐患。这直接造成了柔性玻璃在抗折强度、表面硬度等力学性能指标上明显下降，这给柔性玻璃的应用带来很大困难。
4.因此本领域需要一种方法，通过该方法，在化学强化的过程中能保护玻璃表面或边缘微裂纹不破裂，同时可以进一步修复微裂纹，提高玻璃强度。
5.
技术实现要素：
本发明就是为了克服现有技术中的不足，提供一种抑制柔性玻璃表面微裂纹的化学强化方法。
6.本技术提供以下技术方案：一种抑制柔性玻璃表面微裂纹的化学强化方法，其特征在于它包括以下步骤：（a）薄膜材料的制备包括（a1）基础料的制备和（a2）基础料与纳米级二氧化硅的混合， （a1）阶段将称取的铝粉分散在n,n-二甲基甲酰胺中，加入聚二甲基硅氧烷或酰亚胺，置于反应釜中，在100℃下反应24小时，冷却后过滤，真空干燥，制备得到基础料；（a2）阶段将基础料、分散剂与纳米级二氧化硅进行混合，而后得到混合透明薄膜材料，密封备用；（b）在柔性玻璃上制备至少一层薄膜：将薄膜材料均匀涂覆在柔性玻璃表面，采用激光蒸镀，使得薄膜材料表面固化形成透明一层薄膜，将覆膜后的柔性玻璃置于烘箱中，干燥，从而除去分散介质；（c）柔性玻璃的化学强化，将完成步骤（b）后的柔性玻璃浸置入高温熔盐中一段时间，从而可得表面覆膜的化学强化柔性玻璃，高温熔盐由硝酸钾和添加剂组成。
7.在上述技术方案的基础上，还可以有以下进一步的技术方案：在步骤（c）中的所述添加剂是由偏硅酸、硅藻土和二氧化硅中的多种或一种组成。
8.在步骤（b）中所述的柔性玻璃由以下质量百分比的原料制成：60.5%的sio2、17.5%的al2o3、12.5%的na2o、5.5%的k2o、3.5%的mgo、0.5%的zro2。
9.在步骤（a）中所述的纳米级二氧化硅的粒径为10~80nm。
10.在步骤（a）中混合的转速为700～1100rmp。
11.在步骤（b）中在柔性玻璃上制备1-3层薄膜。
12.在步骤（b）中所述柔性玻璃的厚度为0.03~0.1mm。
13.在步骤（b）中激光蒸镀时激光波长为360nm，激光功率为1000w。
14.在步骤（b）中所述薄膜的厚度为0.04~0.1mm。
15.在步骤（c）中所述高温熔盐的温度为380~400℃，浸置入的时间为5~15min。
16.发明优点：本发明利用化学强化过程，增强薄膜与玻璃之间的附着力，有效抑制玻璃表面裂纹的产生和扩散；释放纳米sio2，进入玻璃内部，填补裂纹空隙，促进钠离子与钾离子的化学交换；高温混合熔盐中的添加剂具有除杂、保护、修复微裂纹的功能，进一步抑制化学强化过程中玻璃表面微裂纹的产生，有效抑制玻璃表面裂纹的产生和扩散，提高化学强化效率，提高玻璃强度。
17.此外，由于薄膜中以无机材料的铝粉分散在有机的n,n-二甲基甲酰胺中，使得无机材料作为中心，有机材料作为配体，不断配位延展，从而形成的一种多孔的框架结构，有效的确保了薄膜的强度和附着力。
18.具体实施方式：实施例1：一种抑制柔性玻璃表面微裂纹的化学强化方法，其特征在于它包括以下步骤：a薄膜材料的制备包括a1基础料的制备和a2基础料与纳米级二氧化硅的混合，a1阶段将称取0.5mol铝粉分散在500ml n,n-二甲基甲酰胺中，加入1mol聚二甲基硅氧烷，置于反应釜中，在100℃下反应24小时，冷却后过滤，真空干燥，制备得到基础料。
19.a2阶段将基础料、分散剂与纳米级二氧化硅进行混合转速为700 rmp，而后得到充分混合的透明薄膜材料，密封备用。所述二氧化硅的粒径为60nm。
20.b在柔性玻璃上制备薄膜：将薄膜材料均匀涂覆在柔性玻璃表面，采用激光蒸镀激光波长为360nm，激光功率为1000w，使得薄膜材料表面固化形成透明一层薄膜，薄膜厚度为0.04mm，而后将覆膜后的柔性玻璃置于烘箱中，干燥，从而除去分散介质。所述柔性玻璃由以下质量百分比的原料制成：60.5%的sio2、17.5%的al2o3、12.5%的na2o、5.5%的k2o、3.5%的mgo、0.5%的zro2。上述柔性玻璃的厚度为0.07mm。
21.c柔性玻璃的化学强化，将完成步骤b后的柔性玻璃浸置入高温kno3溶液中5min，溶液温度为380℃，从而可得表面覆膜的化学强化柔性玻璃，在所述kno3溶液中还添加偏硅酸和硅藻土作为添加剂。
22.实施例2：一种抑制柔性玻璃表面微裂纹的化学强化方法，其特征在于它包括以下步骤：a薄膜材料的制备包括a1基础料的制备和a2基础料与纳米级二氧化硅的混合，a1阶段将称取0.5mol铝粉分散在500ml n,n-二甲基甲酰胺中，加入1mol聚二甲基硅氧烷，置于反应釜中，在100℃下反应24小时，冷却后过滤，真空干燥，制备得到基础料。
23.a2阶段将基础料、分散剂与纳米级二氧化硅进行混合转速为900 rmp，而后得到充分混合的透明薄膜材料，密封备用。所述二氧化硅的粒径为50nm。
24.b在柔性玻璃上制备薄膜：将薄膜材料均匀涂覆在柔性玻璃表面，采用激光蒸镀激
光波长为360nm，激光功率为1000w，使得薄膜材料表面固化形成透明一层薄膜，而后再重复上述步骤在该薄膜上依次重复制备出第二层薄膜，而后将覆膜后的柔性玻璃置于烘箱中，干燥，从而除去分散介质。第一层薄膜厚度为0.04mm，第二层薄膜厚度为0.04mm。
25.所述柔性玻璃由以下质量百分比的原料制成：60.5%的sio2、17.5%的al2o3、12.5%的na2o、5.5%的k2o、3.5%的mgo、0.5%的zro2。上述柔性玻璃的厚度为0.03mm。
26.c柔性玻璃的化学强化，将完成步骤b后的柔性玻璃浸置入高温kno3溶液中10min，溶液温度为390℃，从而可得表面覆膜的化学强化柔性玻璃，在所述kno3溶液中还添加偏硅酸和硅藻土作为添加剂。
27.实施例3：一种抑制柔性玻璃表面微裂纹的化学强化方法，其特征在于它包括以下步骤：a薄膜材料的制备包括a1基础料的制备和a2基础料与纳米级二氧化硅的混合，a1阶段将称取0.5mol铝粉分散在500ml n,n-二甲基甲酰胺中，加入1mol聚二甲基硅氧烷，置于反应釜中，在100℃下反应24小时，冷却后过滤，真空干燥，制备得到基础料。
28.a2阶段将基础料、分散剂与纳米级二氧化硅进行混合转速为1100 rmp，而后得到充分混合的透明薄膜材料，密封备用。所述二氧化硅的粒径为70nm。
29.b在柔性玻璃上制备薄膜：将薄膜材料均匀涂覆在柔性玻璃表面，采用激光蒸镀激光波长为360nm，激光功率为1000w，使得薄膜材料表面固化形成透明一层薄膜，而后再重复上述步骤在该薄膜上依次重复制备出第二、三层薄膜，而后将覆膜后的柔性玻璃置于烘箱中，干燥，从而除去分散介质。第一层薄膜厚度为0.04mm，第二层薄膜厚度为0.05mm，第三层薄膜厚度为0.04mm。
30.所述柔性玻璃由以下质量百分比的原料制成：60.5%的sio2、17.5%的al2o3、12.5%的na2o、5.5%的k2o、3.5%的mgo、0.5%的zro2。上述柔性玻璃的厚度为0.05mm。
31.c柔性玻璃的化学强化，将完成步骤b后的柔性玻璃浸置入高温kno3溶液中15min，溶液温度为400℃，从而可得表面覆膜的化学强化柔性玻璃，在所述kno3溶液中还添加硅藻土和二氧化硅作为添加剂。
32.实施例4：一种抑制柔性玻璃表面微裂纹的化学强化方法，其特征在于它包括以下步骤：a薄膜材料的制备包括a1基础料的制备和a2基础料与纳米级二氧化硅的混合，a1阶段将称取0.5mol铝粉分散在500ml n,n-二甲基甲酰胺中，加入1mol聚二甲基硅氧烷，置于反应釜中，在100℃下反应24小时，冷却后过滤，真空干燥，制备得到基础料。
33.a2阶段将基础料、分散剂与纳米级二氧化硅进行混合转速为900 rmp，而后得到充分混合的透明薄膜材料，密封备用。所述二氧化硅的粒径为65nm。
34.b在柔性玻璃上制备薄膜：将薄膜材料均匀涂覆在柔性玻璃表面，采用激光蒸镀激光波长为360nm，激光功率为1000w，使得薄膜材料表面固化形成透明一层薄膜，而后再重复上述步骤在该薄膜上依次重复制备出第二、三层薄膜，而后将覆膜后的柔性玻璃置于烘箱中，干燥，从而除去分散介质。第一层薄膜厚度为0.05mm，第二层薄膜厚度为0.05mm，第三层薄膜厚度为0.06mm。
35.所述柔性玻璃由以下质量百分比的原料制成：60.5%的sio2、17.5%的al2o3、12.5%的na2o、5.5%的k2o、3.5%的mgo、0.5%的zro2。上述柔性玻璃的厚度为0.05mm。
36.c柔性玻璃的化学强化，将完成步骤b后的柔性玻璃浸置入高温kno3溶液中10min，溶液温度为390℃，从而可得表面覆膜的化学强化柔性玻璃，在所述kno3溶液中还添加偏硅酸、硅藻土和二氧化硅作为添加剂。
37.实施例5：一种抑制柔性玻璃表面微裂纹的化学强化方法，其特征在于它包括以下步骤：a薄膜材料的制备包括a1基础料的制备和a2基础料与纳米级二氧化硅的混合，a1阶段将称取0.5mol铝粉分散在500ml n,n-二甲基甲酰胺中，加入1mol聚二甲基硅氧烷，置于反应釜中，在100℃下反应24小时，冷却后过滤，真空干燥，制备得到基础料。
38.a2阶段将基础料、分散剂与纳米级二氧化硅进行混合转速为900 rmp，而后得到充分混合的透明薄膜材料，密封备用。所述二氧化硅的粒径为75nm。
39.b在柔性玻璃上制备薄膜：将薄膜材料均匀涂覆在柔性玻璃表面，采用激光蒸镀激光波长为360nm，激光功率为1000w，使得薄膜材料表面固化形成透明一层薄膜，而后再重复上述步骤在该薄膜上依次重复制备出第二、三层薄膜，而后将覆膜后的柔性玻璃置于烘箱中，干燥，从而除去分散介质。第一层薄膜厚度为0.04mm，第二层薄膜厚度为0.04mm，第三层薄膜厚度为0.04mm。
40.所述柔性玻璃由以下质量百分比的原料制成：60.5%的sio2、17.5%的al2o3、12.5%的na2o、5.5%的k2o、3.5%的mgo、0.5%的zro2。上述柔性玻璃的厚度为0.05mm。
41.c柔性玻璃的化学强化，将完成步骤b后的柔性玻璃浸置入高温kno3溶液中10min，溶液温度为400℃，从而可得表面覆膜的化学强化柔性玻璃，在所述kno3溶液中还添加偏硅酸、硅藻土和二氧化硅作为添加剂。
42.测试：玻璃应力层深度和表面层应力：依据astm c1422/c1422m-20《化学钢化平板玻璃标准规范》第9章，采用slp-2000散射光应力仪测试。笔跌高度：将珠芯直径0 .7mm、8
±
0 .5g圆珠笔以竖直状态自由落体冲击玻璃表面9个点，冲击完成后每次提高10mm，直至冲击试验点出现裂纹及破损，记录为落笔冲击高度。
43.本发明制得的1~5制得柔性玻璃的性能，以及在不覆膜的前提先直接进行化学强化，强化条件同实施例2所得为对比例在测试中的数据，如表1所示。
44.表1 实施例1～5浮法特征点 实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5对比例表面压应力cs（mpa）313.37318.31305.77317.41303.67317.13应力层深度dol（μm）18.03422.83223.02721.98721.47622.535笔跌高度（mm）28.7430.8231.8731.6530.9225.15
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从实施例1-5，可以发现，制得柔性玻璃的表面压应力都在300mpa以上，dol在18μm，笔跌高度均在20mm以上，表明所制的备柔性玻璃性能优异。其中，实施例2的表面压应力与应力层深度最为优异，这与热处理温度、时间和添加剂有关，由此，可以看出，较好的热处理温度为390℃，时间为10min，添加剂为偏硅酸、硅藻土和二氧化硅中。实施例3的笔跌性能最为优异，对比例的笔跌性能最差，表明镀膜效果显著，3层效果最优。
45.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；任
何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。