本發明涉及鋼化玻璃技術領域，尤其涉及一種高強度鋼化玻璃的制備方法。
背景技術：
鋼化玻璃是將普通玻璃先切割成要求尺寸，然后加熱到接近軟化點的700度左右，再進行快速均勻的冷卻而得到的。鋼化玻璃其實是一種預應力玻璃，為提高玻璃的強度，通常使用化學或者物理的方法，在玻璃的表面形成壓應力，玻璃承受外力時首先抵消表層應力，從而提高了承載能力，增強玻璃自身抗風壓性，寒暑性，沖擊性等。
現有技術中，鋼化玻璃得到了廣泛的報道，例如，申請號為201310509523.4的中國專利文獻報道了一種高速列車專用高強度鋼化玻璃的制備方法，先采用物理鋼化技術為主、化學鋼化技術為輔的方法制備出一種高強度的單片玻璃，再利用夾層技術和精密成型技術加入玻璃導電加熱膜和抗飛濺膜，最后生產出一種高強度、有效除霧除霜的多層高速列車風擋玻璃。申請號為201510272059.0的中國專利文獻報道了一種低鋁高強度化學鋼化玻璃及其制備方法，包括：1)將經切割、磨邊、清洗與干燥好的低鋁玻璃放入預熱爐中緩慢升溫至400℃～500℃，并保溫20～60分鐘；2)將預熱后的玻璃放入400～500℃的kno3鹽槽中，離子交換2～8小時；3)將離子交換后的玻璃提升至退火爐中緩慢降溫至60℃以下；4)取出玻璃并清洗、干燥、檢測、包裝，即得低鋁高強度化學鋼化玻璃。
本發明人考慮，提供一種高強度鋼化玻璃及其制備方法，進一步提高其強度，避免自爆現象的發生。
技術實現要素：
本發明解決的技術問題在于提供一種高強度鋼化玻璃及其制備方法，具有較高的強度。
有鑒于此，本發明提供了一種高強度鋼化玻璃的制備方法，包括以下步驟：a)將強化涂料噴涂于玻璃表面，干燥，所述強化涂料包括以下成分：丙烯酸樹脂、二氧化錳、三氧化鉻、五氧化二磷、乙醇、聚乙二醇醚、納米二氧化鈦、聚丙烯酸酯流平劑、聚羧酸酯、十二烷基硫酸鈉；b)將步驟a得到的玻璃在400～500℃下烘烤20～40分鐘，降溫至150～200℃保溫10～20分鐘，然后在600℃～680℃下鋼化處理6～10分鐘，冷卻后得到高強度鋼化玻璃。
優選的，所述玻璃的厚度為3～15mm。
優選的，還包括對玻璃進行預處理，具體為：將玻璃打磨、清洗、干燥，然后在160～190℃預熱10～15小時。
優選的，所述玻璃包括以下成分：
30wt％～50wt％的sio2；
15wt％～25wt％的b2o3；
3wt％～8wt％的la2o3；
1wt％～4wt％的gd2o3；
5wt％～12wt％的cao；
0.5wt％～5wt％的mgo；
20wt％～30wt％的復合納米材料。
優選的，所述玻璃包括以下成分：
35wt％～45wt％的sio2；
16wt％～22wt％的b2o3；
4wt％～6wt％的la2o3；
1wt％～3wt％的gd2o3；
6wt％～10wt％的cao；
1wt％～3wt％的mgo；
22wt％～28wt％的復合納米材料。
優選的，所述復合納米材料為質量比為8～15:1的氧化鋅納米材料和二氧化錫納米材料。
優選的，所述氧化鋅納米材料按照如下方法制備：將二水合醋酸鋅、十六烷基三甲基溴化銨和氫氧化鈉溶于去離子水和甲醇的混合溶液，攪拌均勻后加入乙酸乙酯；將反應液轉入反應釜中，密封，將反應釜放入微波溶劑熱反應裝置，在160～180℃下保溫，冷卻，離心分離，洗滌，干燥。
優選的，所述二氧化錫納米材料按照如下方法制備：將五水合四氯化錫、十六烷基三甲基溴化銨和氫氧化鈉溶于去離子水和甲醇的混合溶液，攪拌均勻后加入乙酸乙酯；將反應液轉入反應釜中，密封，將反應釜放入微波溶劑熱反應裝置，在160～180℃下保溫，冷卻，離心分離，洗滌，干燥。
優選的，所述強化涂料包括以下成分：
優選的，所述強化涂料包括以下成分：
本發明提供了一種高強度鋼化玻璃的制備方法，包括：將強化涂料噴涂于玻璃表面，干燥；將玻璃在400～500℃下烘烤20～40分鐘，降溫至150～200℃保溫10～20分鐘，然后在600℃～680℃下鋼化處理6～10分鐘，冷卻后得到高強度鋼化玻璃。與現有技術相比，本發明以丙烯酸樹脂、二氧化錳、三氧化鉻、五氧化二磷、乙醇、聚乙二醇醚、納米二氧化鈦、聚丙烯酸酯流平劑、聚羧酸酯、十二烷基硫酸鈉作為強化涂料的主要成分，在各個組分的協同作用下，提高了制備的鋼化玻璃的強度，避免了自爆現象的發生。另一方面，本發明選擇合適的烘烤溫度、烘烤時間和鋼化處理的溫度，進一步提高了玻璃的強度。
具體實施方式
為了進一步理解本發明，下面結合實施例對本發明優選實施方案進行描述，但是應當理解，這些描述只是為進一步說明本發明的特征和優點，而不是對本發明權利要求的限制。
本發明實施例公開了一種高強度鋼化玻璃的制備方法，包括以下步驟：a)將強化涂料噴涂于玻璃表面，干燥，所述強化涂料包括以下成分：丙烯酸樹脂、二氧化錳、三氧化鉻、五氧化二磷、乙醇、聚乙二醇醚、納米二氧化鈦、聚丙烯酸酯流平劑、聚羧酸酯、十二烷基硫酸鈉；b)將步驟a得到的玻璃在400～500℃下烘烤20～40分鐘，降溫至150～200℃保溫10～20分鐘，然后在600℃～680℃下鋼化處理6～10分鐘，冷卻后得到高強度鋼化玻璃。
作為優選方案，本發明采用的玻璃的厚度優選為3～15mm，更優選為5～10mm，更優選為6～9mm。在將強化涂料噴涂于玻璃表面之前，本發明還優選包括對玻璃進行預處理，具體為：將玻璃打磨、清洗、干燥，然后在160～190℃預熱10～15小時。其中，對玻璃進行清洗，保證玻璃具有較高的結晶度，利于后序強化涂料的噴涂。并且對干燥后的玻璃進行預熱，通過預熱，保證后序噴涂的強化涂料在玻璃表面具有較高的附著力，從而不易脫落。所述預熱的溫度優選為170～190℃，更優選為170～180℃，更優選為175～180℃；預熱的時間優選為12小時。
作為優選方案，所述玻璃包括以下成分：
30wt％～50wt％的sio2；
15wt％～25wt％的b2o3；
3wt％～8wt％的la2o3；
1wt％～4wt％的gd2o3；
5wt％～12wt％的cao；
0.5wt％～5wt％的mgo；
20wt％～30wt％的復合納米材料。
作為優選方案，所述玻璃包括以下成分：
35wt％～45wt％的sio2；
16wt％～22wt％的b2o3；
4wt％～6wt％的la2o3；
1wt％～3wt％的gd2o3；
6wt％～10wt％的cao；
1wt％～3wt％的mgo；
22wt％～28wt％的復合納米材料。
sio2是重要的玻璃形成體氧化物，以硅氧四面體的結構單元形成不規則的連續網絡，是形成玻璃的骨架。b2o3是一種形成玻璃的重要的氧化物，對于形成玻璃的網絡有效，能夠降低玻璃的膨脹系數，提高玻璃的熱穩定性和化學穩定性，并且可以降低玻璃的軟化溫度和高溫熔融粘度。cao在玻璃中的作用為穩定劑，能夠增加玻璃的化學穩定性和機械強度，降低光學玻璃的密度。mgo可以使玻璃的硬化速度變慢，改善玻璃的成形性能，還可以提高玻璃的化學穩定性和機械強度。
作為優選方案，所述復合納米材料為質量比為8～15:1的氧化鋅納米材料和二氧化錫納米材料，更優選為10:1的氧化鋅納米材料和二氧化錫納米材料。
作為優選方案，所述氧化鋅納米材料按照如下方法制備：將二水合醋酸鋅、十六烷基三甲基溴化銨和氫氧化鈉溶于去離子水和甲醇的混合溶液，攪拌均勻后加入乙酸乙酯；將反應液轉入反應釜中，密封，將反應釜放入微波溶劑熱反應裝置，在160～180℃下保溫，冷卻，離心分離，洗滌，干燥。所述二氧化錫納米材料按照如下方法制備：將五水合四氯化錫、十六烷基三甲基溴化銨和氫氧化鈉溶于去離子水和甲醇的混合溶液，攪拌均勻后加入乙酸乙酯；將反應液轉入反應釜中，密封，將反應釜放入微波溶劑熱反應裝置，在160～180℃下保溫，冷卻，離心分離，洗滌，干燥。
本發明以氧化鋅納米材料和二氧化錫納米材料作為復合納米材料，與sio2、b2o3、la2o3、gd2o3、cao、mgo協同作用，大大增強了玻璃的強度。
作為優選方案，所述強化涂料包括以下成分：
作為優選方案，所述強化涂料包括以下成分：
本發明以丙烯酸樹脂、二氧化錳、三氧化鉻、五氧化二磷、乙醇、聚乙二醇醚、納米二氧化鈦、聚丙烯酸酯流平劑、聚羧酸酯、十二烷基硫酸鈉作為強化涂料的主要成分，在各個組分的協同作用下，提高了制備的鋼化玻璃的強度。
本發明將強化涂料噴涂于玻璃表面，噴涂步驟優選為：噴涂氣源壓力在10～14kg，噴涂速度為3～4m/s，噴嘴口徑為3mm，噴涂距離為5～8cm，噴涂鍍膜次數為2～3次，噴涂得到的強化涂層厚度為30～200nm。噴涂工序優選在封閉環境里，保證環境內無風、空氣潔凈，溫度為20～30℃，濕度為30％以下；通過采用上述參數進行噴涂，保證強化涂料在玻璃表面的均勻附著，并且具有較高的附著力。
本發明選擇合適的烘烤溫度、烘烤時間和鋼化處理的溫度，進一步提高了玻璃的強度。所述步驟b優選為：將步驟a得到的玻璃在420～480℃溫度下烘烤30～40分鐘，降溫至160～180℃保溫10～20分鐘，然后在620℃～660℃下鋼化處理6～10分鐘，冷卻后得到高強度鋼化玻璃。
為了進一步理解本發明，下面結合實施例對本發明提供的技術方案進行詳細說明，本發明的保護范圍不受以下實施例的限制。
本發明實施例采用的原料均為市購。
實施例1
氧化鋅納米材料和二氧化錫納米材料的制備方法為：
將1mmol二水合醋酸鋅(或者五水合四氯化錫)、0.5克十六烷基三甲基溴化銨和1.2克氫氧化鈉溶于20ml去離子水和10ml甲醇的混合溶液，攪拌均勻后加入2.75ml乙酸乙酯。將該反應液轉入反應釜中，密封。將反應釜放入微波溶劑熱反應裝置，在170℃下保溫20分鐘。反應體系自然冷卻到室溫后，取出產物，用離心法分離產物，分離的產物用無水乙醇洗滌5次，50℃空氣中干燥。
將上面制備的氧化鋅納米材料和二氧化錫納米材料以質量比為10：1混合，得到復合納米材料。
實施例2
將玻璃打磨、清洗、干燥，然后在190℃預熱12小時，所述玻璃包括以下成分：40wt％的sio2；20wt％的b2o3；5wt％的la2o3；1wt％的gd2o3；8wt％的cao；1wt％的mgo；25wt％的復合納米材料；
將20g丙烯酸樹脂、3g二氧化錳、4g三氧化鉻、2g五氧化二磷100g乙醇、1g聚乙二醇醚、3g納米二氧化鈦、1g聚丙烯酸酯流平劑、1g聚羧酸酯、0.03g十二烷基硫酸鈉混合，得到強化涂料；
將強化涂料噴涂于玻璃表面，干燥，噴涂氣源壓力在10～14kg，噴涂速度為3～4m/s，噴嘴口徑為3mm，噴涂距離為5～8cm，噴涂鍍膜次數為2～3次，噴涂得到的強化涂料厚度為20～100nm。噴涂工序優選在封閉環境里，保證環境內無風、空氣潔凈，溫度為20～30℃，濕度為30％以下；
將玻璃在420℃下烘烤30分鐘，然后降溫至180℃保溫10分鐘，然后在650℃下鋼化處理10分鐘，冷卻后得到高強度鋼化玻璃。
對本實施例制備的鋼化玻璃的抗壓強度(ρ/kn·mm-2)進行檢測，為85ρ/kn·mm-2。
實施例3
將玻璃打磨、清洗、干燥，然后在190℃預熱12小時，所述玻璃包括以下成分：43wt％的sio2；18wt％的b2o3；4wt％的la2o3；2wt％的gd2o3；10wt％的cao；2wt％的mgo；21wt％的復合納米材料；
將22g丙烯酸樹脂、2g二氧化錳、6g三氧化鉻、5g五氧化二磷100g乙醇、1g聚乙二醇醚、5g納米二氧化鈦、1g聚丙烯酸酯流平劑、1g聚羧酸酯、0.03g十二烷基硫酸鈉混合，得到強化涂料；
將強化涂料噴涂于玻璃表面，干燥，噴涂氣源壓力在10～14kg，噴涂速度為3～4m/s，噴嘴口徑為3mm，噴涂距離為5～8cm，噴涂鍍膜次數為2～3次，噴涂得到的強化涂料厚度為20～100nm。噴涂工序優選在封閉環境里，保證環境內無風、空氣潔凈，溫度為20～30℃，濕度為30％以下；
將玻璃在450℃下烘烤30分鐘，然后降溫至180℃保溫10分鐘，然后在650℃下鋼化處理10分鐘，冷卻后得到高強度鋼化玻璃。
對本實施例制備的鋼化玻璃的抗壓強度(ρ/kn·mm-2)進行檢測，為92ρ/kn·mm-2。
實施例4
將玻璃打磨、清洗、干燥，然后在190℃預熱12小時，所述玻璃包括以下成分：46wt％的sio2；15wt％的b2o3；4wt％的la2o3；2wt％的gd2o3；10wt％的cao；2wt％的mgo；21wt％的復合納米材料；
將15g丙烯酸樹脂、6g二氧化錳、8g三氧化鉻、4g五氧化二磷100g乙醇、1g聚乙二醇醚、2g納米二氧化鈦、1g聚丙烯酸酯流平劑、1g聚羧酸酯、0.03g十二烷基硫酸鈉混合，得到強化涂料；
將強化涂料噴涂于玻璃表面，干燥，噴涂氣源壓力在10～14kg，噴涂速度為3～4m/s，噴嘴口徑為3mm，噴涂距離為5～8cm，噴涂鍍膜次數為2～3次，噴涂得到的強化涂料厚度為20～100nm。噴涂工序優選在封閉環境里，保證環境內無風、空氣潔凈，溫度為20～30℃，濕度為30％以下；
將玻璃在450℃下烘烤30分鐘，然后降溫至180℃保溫10分鐘，然后在650℃下鋼化處理10分鐘，冷卻后得到高強度鋼化玻璃。
對本實施例制備的鋼化玻璃的抗壓強度(ρ/kn·mm-2)進行檢測，為90ρ/kn·mm-2。
玻璃表面壓應力及應力層深度測定在fsm-6000應力儀上進行。將制備得到的鋼化玻璃放在測試臺上，利用壓鉆施力一段時間后取出。采用顯微鏡測量壓痕長度測試出玻璃維氏硬度。結果表明，本發明實施例2～4制備的鋼化玻璃的應力為850～930mpa，應力層深度為35～70μm，維氏硬度為568×107～575×107pa。
以上實施例的說明只是用于幫助理解本發明的方法及其核心思想。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以對本發明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發明權利要求的保護范圍內。
對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。