一种具有高电阻特性的高应变点铝硅酸盐玻璃

摘要

本发明涉及一种具有高电阻特性的高应变点铝硅酸盐玻璃，包括以下质量百分比组份：55%‑75%玻璃形成体氧化物，5%‑22%网络中间体氧化物和9.1%‑57.5%电学性能提升剂；所述电学性能提升剂为一价碱金属、二价碱土金属、四价氧化物和稀土氧化物的混合物。本发明的优点：本发明提供的玻璃具有较高的电阻性能，能够适应于电熔化工艺，产品应变点等热力学性能高等特点，具备大规模工业化生产的需求，其视觉效果好，能够在薄膜太阳能电池、电子信息显示和档建筑玻璃中得到良好的运用，其力学性能较高，能够适合于在恶劣条件下工作，提高使用的安全性。

说明书

技术领域

本发明涉及玻璃技术领域，特别涉及一种具有高电阻特性的高应变点铝硅酸盐玻璃。

背景技术

随着薄膜太阳能电池、电子显示和高层建筑等行业中技术的不断发展，对这些领域中使用的玻璃原片力学和热力学性能提出了越来越高的要求，铝硅酸盐玻璃是在这些领域中应用的最佳选择。但是铝硅酸盐玻璃的黏度大，需要在较高温度下成型材料稳定制备，目前，工业领域中多使用气体燃烧方式，通过辐射换热等间接模式使配合料受热、熔化，其热效率低。由此，大量的生产线开始采用燃烧加电助熔的方式熔化高黏度玻璃液，部分生产线上电助熔的玻璃超过50%，从而玻璃液在高温状态下的电学性能就成为熔化过程的关键指标之一。如何提供一种能够适合于电熔化的铝硅酸盐玻璃配方，为有效降低熔化过程的工艺难度和能源消耗，提高率硅酸盐玻璃的规模化制备前景和生产企业经济效益的重要因素。

发明内容

本发明的目的是为了背景技术中存在的缺点，而提出的一种具有高电阻特性的高应变点铝硅酸盐玻璃。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种具有高电阻特性的高应变点铝硅酸盐玻璃，其特征在于，包括以下质量百分比组份：55%-75%玻璃形成体氧化物，5%-22%网络中间体氧化物和9.1%-57.5%电学性能提升剂；

所述电学性能提升剂为一价碱金属、二价碱土金属、四价氧化物和稀土氧化物的混合物。

在上述技术方案的基础上，可以有以下进一步的技术方案：

所述玻璃形成体为SiO₂。

所述网络中间体氧化物为Al₂O₃。

所述一价碱金属氧化物为K₂O和Na₂O，K₂O的质量百分比占所述玻璃总质量的3～10%，Na₂O的质量百分比占所述玻璃总质量的1～15%。

所述二价碱金属氧化物为CaO和MgO，CaO的质量百分比占所述玻璃总质量的1～10%，MgO的质量百分比占所述玻璃总质量的1～7%。

所述四价氧化物为TiO₂和ZrO₂，TiO₂的质量百分比占所述玻璃总质量的1～5%，ZrO₂的质量百分比占所述玻璃总质量的1～5%。

所述稀土氧化物为La₂O₃和CeO₂，La₂O₃的质量百分比占所述玻璃总质量的1-5%，CeO₂的质量百分比占所述玻璃总质量的0.1-0.5%。

所述玻璃应变点大于575℃，在1450℃时电阻率大于4.5Ω·cm。

SiO₂作为玻璃形成体引入，是玻璃骨架的主要构成物，其含量不足50%时候，玻璃基片的物理化学性能较差，本配方中优选55%～80%之间组成。

Al₂O₃作为网络中间体氧化物引入，其能够大幅度的提高玻璃的化学稳定性，弹性模量及硬度等特征，但是Al₂O₃加入量较大时，会提高玻璃的熔化温度，增大玻璃黏度。本配方体系中Al₂O₃含量低于5%的时候，Al元素的配位状态会发生变化，在含量为3%-4%的时候，铝在网络结构的中状态处于过渡阶段，会降低玻璃液的高温电阻。本配方中综合各优缺点，优选Al₂O₃含量5%以上，22%以下，此时能够保证玻璃基片：（1）具备较高的高温电阻和应变点等物理化学性能；（2）能够使用现行制备工艺制备。

Na₂O能够降低玻璃熔制温度和高温黏度，但引入量过多会降低玻璃本体的物理化学性能，本配方中优选含量1-15%，其能够实现以下目的：（1）玻璃本体较好的物理化学性质不会受到较大影响；（2）玻璃具有较好的可制备性，降低现行工艺制备产品的难度。

K₂O能够降低玻璃的熔制温度，但是含量较高会降低玻璃本体的各种性能，由于K+的半径大于Na+，其对于玻璃液高温电阻提高的贡献更大，因此本配方中增加了K₂O的最低含量，优选含量3-10%。

CaO能够降低玻璃在高温时的黏度，促进玻璃的熔化和澄清，但是含量较高时，但容易使玻璃发脆，本配方中优选1-10%。

MgO能够提高玻璃本体的弹性模量并且以少量的MgO代替CaO能够降低玻璃的硬化速度，改善成型性能，本配方中优选1-10%；由Ca²⁺，Mg²⁺等混合碱土金属组成的配合料，能够在离子运动过程中产生阻塞效应，提高碱金属离子的迁移，增加玻璃液的高温电阻，因此，本配方中选择混合加入。

ZrO₂加入能够降低玻璃的热膨胀系数，提高玻璃的耐碱性，但同时也会提高玻璃的高温粘度，本配方中优选1-5%。

TiO₂其作用可以调高玻璃的化学稳定性，热力学性能及紫外吸收性能，本配方中优选1-5%，在其中增加Zr⁴⁺和Ti⁴⁺等大场强离子，也可以由于聚集作用在提高物理化学性能的同时提高高温电阻值，获得良好效果。

La₂O₃其主要作用是降低玻璃基板的色散，提高其在电子信息显示领域的光学质量，并且通过大场强离子的聚集作用复合提高玻璃的高温电阻率，考虑其运用成本，本配方中优选1-5%。

本发明以CeO₂为电学性能提升剂和澄清剂，本发明提供的基本玻璃组成在高温状态黏度大，需要选用特定澄清剂，此处选用CeO₂，其可以有效的促进玻璃液在高温状态的澄清，提高产品质量。于此同时，Ce⁴⁺作为大场强阳离子，可以进一步提高玻璃液的高温电阻，起到双重功效。由于CeO₂加入量过大会使玻璃着色，因此在保证玻璃制品外观质量的基础上，澄清剂含量控制占配合料含量的0.1-0.5%。此种玻璃基板适合于使用浮法大规模工业化生产；本专利提供的玻璃配方具有广泛的适用性，能够适合于在目前大多数运行的浮法生产线上大规模制造。

本发明的优点在于：本发明提供的玻璃具有较高的电阻性能，能够适应于电熔化工艺，产品应变点等热力学性能高等特点，具备大规模工业化生产的需求，其视觉效果好，能够在薄膜太阳能电池、电子信息显示和档建筑玻璃中得到良好的运用，其力学性能较高，能够适合于在恶劣条件下工作，提高使用的安全性。

附图说明

图1是根据本发明实施例一的高温电阻率曲线图；

图2为根据本发明实施例二的高温电阻率曲线图；

图3为根据本发明实施例三的高温电阻率曲线图；

图4为根据本发明实施例四的高温电阻率曲线图。

具体实施方式

为了使本发明更加清楚明白，以下结合附图对本发明详细说明，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一

本发明提供的一种具有高电阻特性的高应变点铝硅酸盐玻璃，包括以下质量百分比组份：玻璃形成体氧化物，玻璃形成体为SiO₂，网络中间体氧化物，网络中间体氧化物为Al₂O₃，电学性能提升剂，电学性能提升剂为一价碱金属、二价碱土金属、四价氧化物和稀土氧化物的混合物，一价碱金属氧化物为K₂O和Na₂O，二价碱金属氧化物为CaO和MgO，四价氧化物为TiO₂和ZrO₂，稀土氧化物为La₂O₃和CeO₂。

本实施例中采用熔炉熔制铝硅酸盐玻璃，采用的基础成分设计如表1所示，以分析纯作为原料，按配方配置完成后将玻璃配合料放入熔炉中，以3℃/min的速度升温至1650℃后保温两个小时，然后将熔制好的玻璃液倾倒于模具中成型，以2℃/min的降温速度在退火炉中退火，退火温度600℃，直至冷却至室温，将样品取出切割、抛光、测试。

表1 实施例一基础玻璃组成（500g玻璃配合料）

将本实施例中制备的玻璃样品进行测试，测试结果如表2所示，电阻率曲线见图1：

表2 实施例一测试结果

结果反映，本专利提供的玻璃配方能够达到良好效果。

实施例二

本实施例中采用熔炉熔制铝硅酸盐玻璃，实施例中采用的基础成分设计如表3所示，以分析纯作为原料，按配方配置完成后将玻璃配合料放入熔炉中，以3℃/min的速度升温至1650℃后保温两个小时，然后将熔制好的玻璃液倾倒于模具中成型，以2℃/min的降温速度在退火炉中退火，退火温度600℃，直至冷却至室温，将样品取出切割、抛光、测试。

表3实施例二基础玻璃组成（500g玻璃配合料）

将本实施例中制备的玻璃样品进行测试，测试结果如表6所示，电阻率见图2：

表4实施例二测试结果

实施例三

本实施例中，采用熔炉熔制铝硅酸盐玻璃，实施例中采用的基础成分设计如表3所示，以分析纯作为原料，按配方配置完成后将玻璃配合料放入熔炉中，以3℃/min的速度升温至1650℃后保温两个小时，然后将熔制好的玻璃液倾倒于模具中成型，以2℃/min的降温速度在退火炉中退火，退火温度600℃，直至冷却至室温，将样品取出切割、抛光、测试。

表5实施例三基础玻璃组成（500g玻璃配合料）

将本实施例中制备的玻璃样品进行测试，测试结果如表6所示，电阻率见图3：

表6实施例三测试结果

实施例四

本实施例中，采用熔炉熔制铝硅酸盐玻璃，实施例中采用的基础成分设计如表7所示，以分析纯作为原料，按配方配置完成后将玻璃配合料放入熔炉中，以3℃/min的速度升温至1650℃后保温两个小时，然后将熔制好的玻璃液倾倒于模具中成型，以2℃/min的降温速度在退火炉中退火，退火温度600℃，直至冷却至室温，将样品取出切割、抛光、测试。

表7实施例四基础玻璃组成（500g玻璃配合料）

将本实施例中制备的玻璃样品进行测试，测试结果如表8所示，电阻率见图4：

表8实施例四测试结果

根据本发明的玻璃可提供一种在可见光下呈现粉红色，并同时具有较高热稳定性能指标的玻璃配方。本专利提供的铝硅酸盐玻璃视觉效果好，能够在高档建筑玻璃中得到较好的运用，并且其热稳定性较高，更为恶劣的工作环境，提高使用的安全性。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。