铝硅酸盐类玻璃及其制备方法、玻璃制品

技术领域

本申请涉及玻璃生产技术领域，特别是涉及一种铝硅酸盐类玻璃及其制备方法、玻璃制品。

背景技术

紫外线是电磁波谱中波长为400nm～10nm的光线，分为UVA(波长400nm～320nm)、UVB(波长320nm～280nm)、UVC(波长280nm～100nm)和EUV(100nm～10nm)，其中UVA的致癌性最强。虽然适量紫外线照射人体时，可以促进人体合成维生素D和杀菌作用，但长时间过量暴露在紫外线照射下，会造成皮肤老化松弛，产生黑斑，甚至致癌。

舷窗、航空座舱盖等透明结构件的完整性与飞行安全和乘客乘坐舒适度密切相关。现有航空用透明件包含层合玻璃和玻璃-塑料复合两种。其中玻璃-塑料复合件具有抗冲击和重量较轻，主要应用于防弹玻璃、防鸟撞玻璃或特殊用途。目前玻璃-塑料复合件中玻璃材料采用钠钙硅玻璃，其强度较低。铝硅酸盐玻璃通过化学强化后，玻璃机械性能得到提升，其中浮法工艺是制备航空透明件用超厚玻璃的首选工艺，而目前浮法玻璃制备的超厚锂铝硅玻璃存在玻璃抗紫外线辐射性能太差、玻璃气泡多以及玻璃下表层粘锡严重等问题。

由此，传统技术仍有待改进。

发明内容

基于此，有必要提供一种铝硅酸盐类玻璃及其制备方法、玻璃制品，旨在提高铝硅酸盐类玻璃的防紫外性能、力学性能，减少玻璃表面粘锡缺陷。

本申请是通过如下的技术方案实现的：

本申请的一方面提供了一种铝硅酸盐类玻璃，按质量百分数计，所述铝硅酸盐类玻璃的制备原料包括：

55%~70% SiO

在其中一些实施例中，按质量百分数计，所述铝硅酸盐类玻璃的制备原料包括：

58%~65% SiO

在其中一些实施例中，0.3≤TiO

在其中一些实施例中，所述玻璃的厚度为2mm~12mm。

本申请另一方面还提供一种铝硅酸盐类玻璃的制备方法，包括如下步骤：

将如上述的铝硅酸盐类玻璃的制备原料混合，制备混合物；

将所述混合物依次进行熔融处理、成型处理、退火处理和化学强化处理。

在其中一些实施例中，所述熔融处理步骤满足（a）~（b）中至少一个条件：

（a）所述熔融处理的温度为1500℃~1700℃；

（b）所述熔融处理的时间为5 h~8 h。

在其中一些实施例中，所述退火处理的温度为600℃~700℃。

在其中一些实施例中，所述化学强化处理的步骤包括如下步骤：将所述退火处理后的产物置于第一熔盐中，进行第一强化处理，得到第一强化玻璃；第一熔盐包括质量比为(0～50）：（50～100）的硝酸钾和硝酸钠；

将所述第一强化玻璃置于第二熔盐中，进行第二强化处理，制备所述铝硅酸盐类玻璃；第二熔盐包括质量比为（90～100）:（0～10）的硝酸钾和硝酸钠。

在其中一些实施例中，所述化学强化处理的步骤满足（c）~（d）中至少一个条件：

（c）所述第一强化处理的温度为400℃~450℃，时间为8h~24h；

（d）所述第二强化处理的温度为400℃～420℃，时间为2h~8h。

本申请的铝硅酸盐类玻璃包括特定种类及配比的原料，其中，TiO

本申请还提供一种玻璃制品，所述玻璃制品包括上述的铝硅酸盐类玻璃或上述的铝硅酸盐类玻璃的制备方法制得的铝硅酸盐类玻璃。

附图说明

图1为实施例18中玻璃样品抗紫外辐射后透过率结果图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将对本申请进行更全面的描述，并给出了本申请的较佳实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。本申请要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显只指单数形式。“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本申请中，涉及到数值区间（也即数值范围），如无特别说明，可选的数值分布在上述数值区间内视为连续，且包括该数值范围的两个数值端点（即最小值及最大值），以及这两个数值端点之间的每一个数值。如无特别说明，当数值区间仅仅指向该数值区间内的整数时，包括该数值范围的两个端点整数，以及两个端点之间的每一个整数，在本文中，相当于直接列举了每一个整数，比如t为选自1-10的整数，表示t为选自由1、2、3、4、5、6、7、8、9和10构成的整数组的任一个整数。此外，当提供多个范围描述特征或特性时，可以合并这些范围。换言之，除非另有指明，否则本文中所公开之范围应理解为包括其中所归入的任何及所有的子范围。

本申请中的温度参数，如无特别限定，既允许为恒温处理，也允许在一定温度区间内存在变动。应当理解的是，所述的恒温处理允许温度在仪器控制的精度范围内进行波动。允许在如±5℃、±4℃、±3℃、±2℃、±1℃的范围内波动。

本申请一实施方式提供了一种铝硅酸盐类玻璃，按质量百分数计，该铝硅酸盐类玻璃的制备原料包括：

55%~70% SiO

在其中一些实施例中，0.4≤（Al

可理解，当本文中公开一个数值范围时，上述范围视为连续，且包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值。进一步地，当范围是指整数时，包括该范围的最小值与最大值之间的每一个整数。此外，当提供多个范围描述特征或特性时，可以合并该范围。换言之，除非另有指明，否则本文中所公开之所有范围应理解为包括其中所归入的任何及所有的子范围。

需要说明的是，SiO

SiO

Al

Al

Na

R

Li

Li

K

K

MgO的取值范围为“1%～8%”即可取1%～8%的范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值。具体示例包括但不限于1%、1.1%、1.2%、1.3%、1.4%、1.5%、1.6%、1.7%、1.8%、1.9%、2%、2.1%、2.2%、2.3%、2.4%、2.5%、2.6%、2.7%、2.8%、2.9%、3%、3.1%、3.2%、3.3%、3.4%、3.5%、3.6%、3.7%、3.8%、3.9%、4%、4.1%、4.2%、4.3%、4.4%、4.5%、4.6%、4.7%、4.8%、4.9%、5%、5.1%、5.2%、5.3%、5.4%、5.5%、5.6%、5.7%、5.8%、5.9%、6%、6.1%、6.2%、6.3%、6.4%、6.5%、6.6%、6.7%、6.8%、6.9%、7%、7.1%、7.2%、7.3%、7.4%、7.5%、7.6%、7.7%、7.8%、7.9%或者8%，或这些数值中任意两个组成的范围，作为示例，包括：1%~4%。

RO为二价阳碱土金属氧化物统称，包括CaO、MgO、ZnO、SrO、BaO等，相比于碱金属氧化物，可以提高玻璃化学稳定性。

CaO属于非必要组成，因其对耐火材料侵蚀较大，不利于制备高品质玻璃；同时阻碍离子交换，降低玻璃的机械强度，本申请中CaO含量为0~1wt%,更优选0~0.5%。

MgO属于必要组成，能提高玻璃的机械性能，同时能显著提升玻璃的化学强化后玻璃表面应力值，实现高强度玻璃。此外，能改善玻璃成形性能和料性，有利于制备超厚玻璃。但MgO熔点温度2800℃，难以熔化，过多导致难以熔化从而形成缺陷，不利于制备高品质超厚玻璃。本申请MgO的含量为1%～8%更优选3%～8%。

B

B

ZrO

ZrO

TiO

TiO

CeO

CeO

SnO

在其中一些实施例中，上述玻璃中Fe

在其中一些实施例中，上述玻璃的离子交换层深度高于250μm；玻璃表面压应力≥850MPa。

在其中一些实施例中，上述玻璃的离子交换层深度高于300μm；玻璃表面压应力≥900MPa。

在其中一些实施例中，上述玻璃的弯曲强度≥750MPa。

本申请的铝硅酸盐类玻璃包括特定种类及配比的原料，其中TiO

可以理解，本申请的玻璃含有一定的澄清剂组成，澄清剂能有效排出玻璃中气泡，减少玻璃缺陷，澄清剂组成中包括氧化锡、氧化亚锡或两者混合物，优选澄清剂为氧化亚锡。氧化亚锡在低温时候，吸收玻璃中氧气，变成氧化锡。氧化锡SnO

（1）

从公式（1）可知，当玻璃液在1620℃～1680℃时，氧化锡会释放出大量的氧气，从而促进玻璃液中残留的气泡长大，并最终排出，有效促进玻璃均化过程。当玻璃进入锡槽成形时，玻璃液在锡液上铺开，摊平，并最最终形成3mm~8mm的玻璃片。研究表明，铝硅酸盐玻璃中MgO对玻璃锡槽中渗锡深度具有影响。当玻璃锡槽成形过程中，尽管锡槽内通有N

在其中一些实施例中，按质量百分数计，上述铝硅酸盐类玻璃的制备原料包括：

58%~65% SiO

在一具体示例中，按质量百分数计，上述铝硅酸盐类玻璃的制备原料包括：

61.2% SiO

在其中一些实施例中，0.3≤TiO

在其中一些实施例中，上述铝硅酸盐类玻璃的厚度为大于或等于2mm。

本申请一实施方式还提供一种铝硅酸盐类玻璃的制备方法，包括如下步骤S10~S20。

S10、将上述的铝硅酸盐类玻璃的制备原料混合，制备混合物。

S20、将上述混合物依次进行熔融处理、成型处理、退火处理和化学强化处理，制备得到铝硅酸盐类玻璃。

在其中一些实施例中，熔融处理的温度为1500℃~1700℃。

在其中一些实施例中，熔融处理的时间为5 h~8 h。

在其中一些实施例中，退火处理的温度为600℃~700℃。

可选地，化学强化处理的步骤包括如下步骤a、步骤b：

步骤a：将退火处理后的产物置于第一熔盐中，进行第一强化处理，得到第一强化玻璃；第一熔盐包括质量比为(0～50）：（50～100）的硝酸钾和硝酸钠；

步骤b：将第一强化玻璃置于第二熔盐中，进行第二强化处理，制备铝硅酸盐类玻璃；第二熔盐包括质量比为（90～100）:（0～10）的硝酸钾和硝酸钠。

在其中一些实施例中，上述第一强化处理的温度为400℃~450℃，时间为8h~24h。

在其中一些实施例中，上述第二强化处理的温度为400℃～420℃，时间为2h~8h。

上述铝硅酸盐类玻璃的制备方法中通过调控玻璃特定种类及配比的原料，其中，添加TiO

本申请一实施方式还提供一种玻璃制品，该玻璃制品包括上述的铝硅酸盐类玻璃或上述的铝硅酸盐类玻璃的制备方法制得的铝硅酸盐类玻璃。

上述铝硅酸盐类玻璃及其制备方法应用于制备玻璃制品时，获得的铝硅酸盐类玻璃具有优异的防紫外性能、力学性能，减少玻璃表面粘锡缺陷，能够满足玻璃制品的使用要求。

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加简洁明了，本申请用以下具体实施例进行说明，但本申请绝非仅限于这些实施例。以下所描述的实施例仅为本申请较好的实施例，可用于描述本申请，不能理解为对本申请的范围的限制。应当指出的是，凡在本申请的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

下面结合具体实施例对本申请作进一步说明，但不应将其理解为对本申请保护范围的限制。

实施例1

（1）配料：按表1所示的玻璃组分配方准确称取所需要的原材料，混合均匀，得到玻璃混合料。

（2）熔融：将步骤（1）中得到的混合料置于铂金坩埚中放置在1650℃条件下熔化澄清6h。

（3）成形：将熔融的玻璃液倒入成形平台中，进行玻璃成形。

（4）退火：将成形玻璃制品在550℃~600℃温度下退火240min，随炉降温至室温。

（5）制样：采用线切割机切割退火后玻璃，并利用自动抛光机对玻璃表面进行抛光。

（6）强化：将玻璃样品置于420℃NaNO

（7）对制得的玻璃样品的理化性能进行测试，以下为具体性能测试。

1、对实施例及对比例制得的玻璃样品的密度进行测试，具体采用GB/T14901-2008《玻璃密度测定沉浮比较法》。

2、对实施例及对比例制得的玻璃样品的弹性模量进行测试，具体采用JC/T678-1997（2017）《玻璃材料弹性模量、剪切模量和泊松比试验方法》。

3、对实施例及对比例制得的玻璃样品的透过率进行测试，具体采用GB/T 2680-1994《建筑玻璃可见光透射比、太阳光直接透射比、太阳能总透射比、紫外线透射比及有关窗玻璃参数的测定》。

4、对实施例及对比例制得的玻璃样品的表面压应力进行测试，具体采用光弹性测试法原理的表面应力仪测试。

5、对实施例及对比例制得的玻璃样品的离子交换层深度进行测试，具体采用基于散乱光弹性法原理的散乱光应力仪。

6、对实施例及对比例制得的玻璃样品的弯曲强度进行测试，具体参考BS EN-1288.5标准进行测试。

具体结果请见表1~表7。

实施例2~10

实施例2~10与实施例1基本相同，不同之处仅在于表1中的原料配方。

其他条件及参数请见表2，具体测试结果请见表2~表3。

实施例11~12

实施例11~12与实施例1基本相同，不同之处仅在于表1中的原料配方。

其他条件及参数请见表2，具体测试结果请见表2~表3。

实施例13~20

实施例13~20与实施例1基本相同，不同之处仅在于铝硅酸盐类玻璃的厚度不同。

其他条件及参数和实施例1相同，具体测试结果请见表4。

对比例1~2

对比例1~2与实施例1基本相同，不同之处仅在于：对比例1~2中玻璃的原料配方如表5所示。

其他条件及参数请见表6，具体测试结果请见表7。

表1

表2

表3

表4

对比例1~2及其结果如下表5~表7：

表5

表6

表7

从表1~表7中的数据中实施例1~20及对比例1~2制得的铝硅酸盐类玻璃的测试表明：软化点为848℃~895℃，退火点为617℃~658℃，应变点为568℃~599℃，弹性模量为82.6GPa ~84.8 GPa，透过率为90.2%~91 %，抗紫外线辐射透过度降低值为0~0.2%，表面压应力为933 MPa ~1112 MPa，离子交换层深度289μm ~489μm，弯曲强度为860 MPa ~968 MPa。按照本申请的技术方案制得的铝硅酸盐类玻璃与对比例制得的铝硅酸盐类玻璃相比，降低了玻璃渗锡深度，制得的玻璃具有优异的抗紫外性能、力学性能，能够满足产品的实际应用。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。