化学耐用的不含锂玻璃组合物

文档序号:366857 发布日期:2021-12-07 浏览:39次 >En<

阅读说明:本技术 化学耐用的不含锂玻璃组合物 (Chemically durable lithium-free glass compositions ) 是由 V·博途 M·J·德内卡 N·T·罗恩罗斯 A·坦迪亚 K·D·瓦尔吉斯 于 2020-04-28 设计创作,主要内容包括:公开了化学耐用的玻璃组合物。在实施方式中,玻璃组合物包含:48摩尔%至61摩尔%SiO-(2);0摩尔%至1摩尔%Al-(2)O-(3);7摩尔%至20摩尔%B-(2)O-(3);9摩尔%至16摩尔%R-(2)O,式中,R-(2)O是玻璃组合物中存在的碱性氧化物的总和;9摩尔%至15摩尔%Na-(2)O;以及8摩尔%至21摩尔%ZnO。玻璃组合物可以基本不含Li-(2)O。RO(摩尔%)&lt;0.5x ZnO(摩尔%),式中,RO是玻璃组合物中的碱土氧化物的总和。玻璃组合物在约20℃至约300℃的温度范围上的平均热膨胀系数是75x 10~(-7)/℃至88x 10~(-7)/℃。玻璃组合物包括小于或等于660℃的软化点。玻璃组合物包括根据ISO 720:1985的等级HGA1或等级HGA2的抗水解性。(Chemically durable glass compositions are disclosed. In an embodiment, a glass composition comprises: 48 to 61 mol% SiO 2 (ii) a 0 mol% to 1 mol% Al 2 O 3 (ii) a7 to 20 mol% B 2 O 3 (ii) a9 to 16 mol% R 2 O, wherein R is 2 O is the sum of the basic oxides present in the glass composition; 9 to 15 mol% Na 2 O; and 8 to 21 mol% ZnO. The glass composition may be substantially free of Li 2 And O. RO (mol%)&lt;0.5XZnO (mol%), wherein RO isThe sum of the alkaline earth oxides in the glass composition. The glass composition has an average coefficient of thermal expansion of 75x10 over a temperature range of about 20 ℃ to about 300 ℃ ‑7 /° c to 88x10 ‑7 V. C. The glass composition includes a softening point less than or equal to 660 ℃. The glass composition comprises a resistance to hydrolysis according to ISO720:1985 of grade HGA1 or grade HGA 2.)

化学耐用的不含锂玻璃组合物

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§119,要求2019年4月30日提交的美国临时申请第62/840,711号的优先权,其全文通过引用结合入本文。

背景技术

技术领域

本说明书大体上涉及化学耐用玻璃组合物,更具体来说,涉及具有良好的抗水解性的化学耐用玻璃组合物,并且其基本不含锂的和含锂的化合物。

技术背景

得益于它的光学特性、形成和维持气密密封的能力和/或相对惰性,玻璃被广泛地用于从消费者电子装置到药物封装材料的各种产品。

随着将玻璃不断地用于各种产品,还需要提供能够被成形或形成为复杂几何形貌的玻璃组合物。但是,使得其对于某些应用而言是合乎希望的材料的玻璃性质可能也妨碍了将玻璃成形为复杂3维形状的能力。

因此,存在对于替代玻璃组合物的需求,其是化学耐用的并且能够容易地从储料形成重新模制成为3维形状。

发明内容

根据第1个方面A1,玻璃组合物可以包含:大于或等于48摩尔%且小于或等于61摩尔%SiO2;大于或等于0摩尔%且小于或等于1摩尔%Al2O3;大于或等于7摩尔%且小于或等于20摩尔%B2O3;大于或等于9摩尔%且小于或等于16摩尔%R2O,式中,R2O是玻璃组合物中存在的碱性氧化物的总和;大于或等于9摩尔%且小于或等于15摩尔%Na2O;以及大于或等于8摩尔%且小于或等于21摩尔%ZnO;其中:玻璃组合物基本不含Li2O;RO(摩尔%)<0.5xZnO(摩尔%),式中,RO是玻璃组合物中存在的碱土氧化物MgO、CaO、BaO和SrO的总和;玻璃组合物在约20℃至约300℃的温度范围上的平均热膨胀系数大于或等于75x10-7/℃且小于或等于88x10-7/℃;玻璃组合物包括小于或等于660℃的软化点;以及玻璃组合物包括根据ISO 720:1985的等级HGA1或等级HGA2的抗水解性。

第2个方面包括根据第1个方面A1的玻璃组合物,其中:SiO2大于或等于52摩尔%且小于或等于61摩尔%;B2O3大于或等于12摩尔%且小于或等于17摩尔%;以及ZnO大于或等于8摩尔%且小于或等于16摩尔%。

第3个方面包括根据第2个方面A2的玻璃组合物,其中,Al2O3大于0.1摩尔%且小于或等于1.0摩尔%。

第4个方面包括根据第2个方面A2或第3个方面A3的玻璃组合物,其中,Al2O3大于0.1摩尔%且小于或等于0.7摩尔%。

第5个方面A5包括第2至第4个方面A2-A5的玻璃组合物,其中,B2O3大于或等于12摩尔%且小于或等于15摩尔%。

第6个方面A6包括根据第2至第5个方面A2-A5中任一项的玻璃组合物,其中,R2O小于或等于15摩尔%。

第7个方面A7包括根据第2至第6个方面A2-A6中任一项的玻璃组合物,其中,R2O小于或等于14摩尔%。

第8个方面A8包括根据第2至第7个方面A2-A7中任一项的玻璃组合物,其中,Na2O大于或等于9摩尔%且小于或等于13摩尔%。

第9个方面A9包括根据第2至第8个方面A2-A8中任一项的玻璃组合物,其中,Na2O大于或等于9摩尔%且小于或等于12摩尔%。

第10个方面A10包括根据第2至第9个方面A2-A9中任一项的玻璃组合物,其中,ZnO大于或等于9摩尔%且小于或等于15摩尔%。

第11个方面A11包括根据第2至第10个方面A2-A10中任一项的玻璃组合物,其包含大于或等于1摩尔%且小于或等于5摩尔%K2O。

第12个方面A12包括根据第2至第11个方面A2-A11中任一项的玻璃组合物,其还包含大于或等于1摩尔%且小于或等于2.5摩尔%K2O。

第13个方面A13包括根据第2至第12个方面A2-A12中任一项的玻璃组合物,其中,玻璃组合物基本不含K2O。

第14个方面包括根据第2至第13个方面A2-A13中任一项的玻璃组合物,其中,RO小于或等于5摩尔%。

第15个方面A15包括根据第2至第14个方面A2-A14中任一项的玻璃组合物,其中,MgO(摩尔%)+SrO(摩尔%)的总量大于或等于0.5摩尔%且小于或等于4摩尔%。

第16个方面A16包括根据第2至第15个方面A2-A15中任一项的玻璃组合物,其还包含大于或等于0.5摩尔%且小于或等于2.5摩尔%SrO。

第17个方面A17包括根据第2至第16个方面A2-A16中任一项的玻璃组合物,其还包含大于或等于0.5摩尔%且小于或等于2.0摩尔%SrO。

第18个方面A18包括根据第2至第17个方面A2-A17中任一项的玻璃组合物,其中,玻璃组合物基本不含SrO。

第19个方面A19包括根据第2至第18个方面A2-A18中任一项的玻璃组合物,其还包含大于或等于0.5摩尔%且小于或等于2.5摩尔%MgO。

第20个方面A20包括根据第2至第21个方面A2-A19中任一项的玻璃组合物,其还包含大于或等于0.5摩尔%且小于或等于2.0摩尔%MgO。

第21个方面A21包括根据第2至第20个方面A2-A20中任一项的玻璃组合物,其中,玻璃组合物基本不含MgO。

第22个方面A22包括根据第2至第21个方面A2-A21中任一项的玻璃组合物,其中,玻璃组合物包含大于0.1摩尔%且小于或等于1.5摩尔%的TiO2和ZrO2中的至少一种。

第23个方面A23包括根据第2至第22个方面A2-A22中任一项的玻璃组合物,其中,玻璃组合物包括大于90千泊(kP)的液相线粘度。

第24个方面A24包括根据第2至第23个方面A2-A23中任一项的玻璃组合物,其中,玻璃组合物包括小于630℃的模制温度。

第25个方面A25包括根据第2至第24个方面A2-A24中任一项的玻璃组合物,其中,根据碱测试,玻璃组合物的重量损失小于或等于10mg/cm2

第26个方面A26包括根据第2至第25个方面A2-A25中任一项的玻璃组合物,其中,根据酸测试,玻璃组合物的重量损失小于或等于10mg/cm2

第27个方面A27包括根据第1个方面的玻璃组合物,其中:SiO2大于或等于48摩尔%且小于或等于55摩尔%;以及ZnO大于或等于13摩尔%且小于或等于21摩尔%;其中,ZnO(摩尔%)与R2O(摩尔%)之比是大于或等于0.75且小于或等于2.0。

第28个方面A28包括根据第27个方面A27的玻璃组合物,其中ZnO(摩尔%)与R2O(摩尔%)之比是大于或等于1.0。

第29个方面A29包括根据第27至第28个方面A27-A28中任一项的玻璃组合物,其中,SiO2大于或等于49摩尔%且小于或等于52摩尔%。

第30个方面包括根据第27至第29个方面A27-A29中任一项的玻璃组合物,其中,Al2O3大于0.1摩尔%且小于或等于1.0摩尔%。

第31个方面包括根据第27至第30个方面A27-A30中任一项的玻璃组合物,其中,Al2O3大于0.1摩尔%且小于或等于0.7摩尔%。

第32个方面A32包括根据第27至第31个方面A27-A31中任一项的玻璃组合物,其中,B2O3大于或等于12摩尔%且小于或等于17摩尔%。

第33个方面A33包括根据第27至第32个方面A27-A32中任一项的玻璃组合物,其中,B2O3大于或等于14摩尔%且小于或等于17摩尔%。

第34个方面A34包括根据第27至第33个方面A27-A33中任一项的玻璃组合物,其中,R2O小于或等于14摩尔%。

第35个方面A35包括根据第27至第34个方面A27-A34中任一项的玻璃组合物,其中,R2O小于或等于13摩尔%。

第36个方面A36包括根据第27至第35个方面A27-A35中任一项的玻璃组合物,其中,Na2O大于或等于9摩尔%且小于或等于14摩尔%。

第37个方面A37包括根据第27至第36个方面A27-A36中任一项的玻璃组合物,其中,Na2O大于或等于10摩尔%且小于或等于13摩尔%。

第38个方面A38包括根据第27至第37个方面A27-A37中任一项的玻璃组合物,其中,ZnO大于或等于14摩尔%且小于或等于20摩尔%。

第39个方面A39包括根据第27至第38个方面A27-A38中任一项的玻璃组合物,其中,ZnO大于或等于15摩尔%且小于或等于20摩尔%。

第40个方面A40包括根据第27至第39个方面A27-A39中任一项的玻璃组合物,其包含大于或等于1摩尔%且小于或等于3摩尔%K2O。

第41个方面A41包括根据第27至第40个方面A27-A40中任一项的玻璃组合物,其还包含大于或等于1摩尔%且小于或等于2.5摩尔%K2O。

第42个方面A42包括根据第27至第41个方面A27-A41中任一项的玻璃组合物,其中,玻璃组合物基本不含K2O。

第43个方面A43包括根据第27至第42个方面A27-A42中任一项的玻璃组合物,其中,RO小于或等于10摩尔%。

第44个方面A44包括根据第27至第43个方面A27-A43中任一项的玻璃组合物,其中,RO小于或等于5摩尔%。

第45个方面A45包括根据第27至第44个方面A27-A44中任一项的玻璃组合物,其中,MgO(摩尔%)+SrO(摩尔%)的总量大于或等于0.5摩尔%且小于或等于10摩尔%。

第46个方面A46包括根据第27至第45个方面A27-A45中任一项的玻璃组合物,其中,MgO(摩尔%)+SrO(摩尔%)的总量大于或等于0.5摩尔%且小于或等于5摩尔%。

第47个方面A47包括根据第27至第46个方面A27-A46中任一项的玻璃组合物,其中,MgO(摩尔%)+SrO(摩尔%)的总量大于或等于0.5摩尔%且小于或等于2摩尔%。

第48个方面A48包括根据第27至第47个方面A27-A47中任一项的玻璃组合物,其还包含大于或等于0.5摩尔%且小于或等于5.0摩尔%SrO。

第49个方面A49包括根据第27至第48个方面A27-A48中任一项的玻璃组合物,其还包含大于或等于0.5摩尔%且小于或等于2.5摩尔%SrO。

第50个方面A50包括根据第27至第49个方面A27-A49中任一项的玻璃组合物,其中,玻璃组合物基本不含SrO。

第51个方面A51包括根据第27至第50个方面A27-A50中任一项的玻璃组合物,其还包含大于或等于0.5摩尔%且小于或等于5.0摩尔%MgO。

第52个方面A52包括根据第27至第51个方面A27-A51中任一项的玻璃组合物,其还包含大于或等于0.5摩尔%且小于或等于2.5摩尔%MgO。

第53个方面A53包括根据第27至第52个方面A27-A52中任一项的玻璃组合物,其中,玻璃组合物基本不含MgO。

第54个方面A54包括根据第27至第53个方面A27-A53中任一项的玻璃组合物,其还包含大于或等于0.5摩尔%且小于或等于5.0摩尔%CaO。

第55个方面A55包括根据第27至第54个方面A27-A54中任一项的玻璃组合物,其还包含大于或等于0.5摩尔%且小于或等于2.5摩尔%CaO。

第56个方面A56包括根据第27至第55个方面A27-A55中任一项的玻璃组合物,其中,玻璃组合物包含大于0.1摩尔%且小于或等于1.5摩尔%的TiO2和ZrO2中的至少一种。

第57个方面A57包括根据第27至第56个方面A27-A56中任一项的玻璃组合物,其中,玻璃组合物包括大于1千泊(kp)且小于或等于50kP的液相线粘度。

第58个方面A58包括根据第27至第57个方面A27-A57中任一项的玻璃组合物,其中,玻璃组合物包括小于620℃的模制温度。

第59个方面A59包括根据第27至第58个方面A27-A58中任一项的玻璃组合物,其中,根据碱测试,玻璃组合物的重量损失小于或等于10mg/cm2

第60个方面A60包括根据第27至第59个方面A27-A59中任一项的玻璃组合物,其中,根据酸测试,玻璃组合物的重量损失小于或等于10mg/cm2

根据第61个方面A61,玻璃组合物包含:大于或等于66摩尔%且小于或等于74摩尔%SiO2;大于或等于3摩尔%且小于或等于7摩尔%Al2O3;大于或等于11摩尔%且小于或等于23摩尔%R2O,式中,R2O是玻璃组合物中存在的碱性氧化物的总和(摩尔%);大于或等于11摩尔%且小于或等于18摩尔%Na2O;小于或等于3.0摩尔%ZnO;以及大于或等于2.5摩尔%且小于或等于5摩尔%F2;其中:玻璃组合物基本不含Li2O;玻璃组合物在约20℃至约300℃的温度范围上的平均热膨胀系数大于或等于80x10-7/℃且小于或等于92x10-7/℃;玻璃组合物包括小于或等于680℃的软化点;以及玻璃组合物包括根据ISO 720:1985的等级HGA1或等级HGA2的抗水解性。

第62个方面A62包括第61个方面A61的玻璃组合物,其中,SiO2大于或等于70摩尔%且小于或等于73摩尔%。

第63个方面A63包括根据第61至第62个方面A61-A62中任一项的玻璃组合物,其中,Al2O3大于或等于5摩尔%且小于或等于7摩尔%。

第64个方面A64包括根据第61至第63个方面A61-A63中任一项的玻璃组合物,其还包含大于或等于0.1摩尔%且小于或等于6摩尔%B2O3

第65个方面A65包括根据第61至第64个方面A61-A64中任一项的玻璃组合物,其还包含大于或等于0.3摩尔%且小于或等于3摩尔%B2O3

第66个方面A66包括根据第61至第65个方面A61-A65中任一项的玻璃组合物,其中,玻璃组合物基本不含P2O5

第67个方面A67包括根据第61至第66个方面A61-A66中任一项的玻璃组合物,其中,Na2O大于或等于12摩尔%且小于或等于16摩尔%。

第68个方面A68包括根据第61至第67个方面A61-A67中任一项的玻璃组合物,其还包含大于或等于0.5摩尔%且小于或等于4摩尔%K2O。

第69个方面A69包括根据第61至第68个方面A61-A68中任一项的玻璃组合物,其中,K2O大于或等于0.75摩尔%且小于或等于1.5摩尔%。

第70个方面A70包括根据第61至第69个方面A61-A69中任一项的玻璃组合物,其中,玻璃组合物包括大于200千泊(kP)的液相线粘度。

第71个方面A71包括根据第61至第70个方面A61-A70中任一项的玻璃组合物,其中,玻璃组合物包括小于620℃的模制温度。

第72个方面A72包括根据第61至第71个方面A61-A71中任一项的玻璃组合物,其中,根据碱测试,玻璃组合物的重量损失小于或等于10mg/cm2

第73个方面A73包括根据第61至第72个方面A61-A72中任一项的玻璃组合物,其中,根据酸测试,玻璃组合物的重量损失小于或等于10mg/cm2

在以下的

具体实施方式

中提出了本文所述的玻璃组合物的其他特征和优点,其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言,根据所作描述就容易看出,或者通过实施包括以下具体实施方式、权利要求书以及附图在内的本文所述的实施方式而被认识。

要理解的是,前述的一般性描述和下文的具体实施方式都描述了各个实施方式且都旨在提供用于理解所要求保护的主题的性质和特性的总体评述或框架。包括的附图提供了对各个实施方式的进一步理解,附图并入本说明书中并构成说明书的一部分。附图例示了本文所描述的各个实施方式,并且与说明书一起用于解释所要求保护的主题的原理和操作。

具体实施方式

现在将具体参考化学耐用的不含锂玻璃组合物的各种实施方式。根据一个实施方式,化学耐用玻璃组合物包含:48摩尔%至61摩尔%SiO2;0摩尔%至1摩尔%Al2O3;7摩尔%至20摩尔%B2O3;9摩尔%至16摩尔%R2O,式中,R2O是玻璃组合物中存在的碱性氧化物的总和;9摩尔%至15摩尔%Na2O;以及8摩尔%至21摩尔%ZnO。玻璃组合物可以基本不含Li2O。玻璃组合物的RO含量可以满足如下关系式:RO(摩尔%)<0.5x ZnO(摩尔%),式中,RO是玻璃组合物中的碱土氧化物的总和。玻璃组合物在约20℃至约300℃的温度范围上的平均热膨胀系数是75x10-7/℃至88x10-7/℃。玻璃组合物包括小于或等于660℃的软化点。玻璃组合物包括根据ISO 720:1985的等级HGA1或等级HGA2的抗水解性。现在将具体参照示意性例子在本文中进一步详细描述玻璃组合物的各种实施方式及其性质。

如本文所用,术语“软化点”指的是玻璃组合物的粘度为1x107.6泊时的温度。

如本文所用,术语“退火点”指的是玻璃组合物的粘度为1x1013泊时的温度。

如本文所用,术语“应变点”和“T应变”指的是玻璃组合物的粘度为3x1014泊时的温度。

如本文所用,术语“模制温度”指的是玻璃的粘度为1x108.8泊时的温度。

如本文所用,术语“液相线温度”指的是玻璃熔体中晶体能够与熔融玻璃以热动态平衡的方式共存时的最大温度。

如本文所用,术语“液相线粘度”指的是失透起点(即,液相线温度)时的玻璃粘度。

如本文所用,术语“CTE”指的是玻璃组合物在约20℃至约300℃温度范围上的热膨胀系数。

在本文所述的玻璃组合物的实施方式中,除非另有说明,否则构成组分成分(例如,SiO2、Al2O3等)的浓度规定为基于氧化物的摩尔百分数(摩尔%)。

当用于描述玻璃组合物中的特定组成组分的浓度和/或不存在该特定组成组分时,术语“不含”和“基本不含”表示没有故意向玻璃组合物中添加组成组分。但是,玻璃组合物可能含有痕量的该组成组分作为污染物或含有不确定的量,它的量小于0.05摩尔%。

如本文所使用,术语“化学耐用性”指的是当暴露于特定化学条件之后,玻璃组合物抵抗降解的能力。具体来说,在酸性溶液中、碱性溶液中和水中评估本文所述的玻璃组合物的化学耐用性。根据ISO 720:1985,题为“Glass--Hydrolytic resistance of glassgrains at 121degrees C--Method of test and classification(玻璃-玻璃颗粒在121摄氏度的抗水解性-测试方法和分级)”来确定玻璃对于水中分解的抗性。通过如下方式确定玻璃对于在酸中分解的抗性:将2.54cm x 5.08英寸x 1mm厚的玻璃组合物样品浸没到5重量%HCl的水溶液中(95℃,持续24小时)(下文称作酸测试)。在浸没之前和浸没之后测量样品的重量,并确定每单位面积的重量损失(即,(初始重量–最终重量)/总表面积(cm2))。将重量损失小于10mg/cm2的样品视为是对于酸中的分解具有抗性。通过如下方式测定玻璃对于在碱溶液中分解的抗性:将2.54cm x 5.08英寸x 1mm厚的玻璃组合物样品浸没到5重量%NaOH的水溶液中(95℃,持续6小时)(下文称作碱测试)。在浸没之前和浸没之后测量样品的重量,并确定每单位面积的重量损失(即,(初始重量–最终重量)/总表面积(cm2))。将重量损失小于10mg/cm2的样品视为是对于碱溶液中的分解具有抗性。

根据梁弯曲粘度法来测量应变点和退火点,该方法根据ASTM C598测量了无机玻璃从1012至1014泊的粘度与温度的函数关系。

根据平行放置粘度法来测量软化点和模制温度,其测量了无机玻璃从107至109泊的粘度与温度的函数关系,类似于ASTM C1351M。

通过根据ASTM C829-81的梯度炉法测量液相线温度。

本文中,范围可以表示为从“约”另一个具体值开始和/或至“约”另一个具体值终止。当表述这样的范围时,另一个实施方式包括自所述一个具体数值始和/或至所述另一具体数值止。类似地,当用先行词“约”将数值表示为近似值时,应理解具体数值构成了另一个实施方式。还会理解的是,每个范围的端点在与另一个端点有关及独立于另一个端点时都是重要的。

本文所用的方向术语,例如上、下、右、左、前、后、顶、底,仅仅是参照绘制的附图而言,并不用来暗示绝对的取向。

除非另有明确说明,否则本文所述的任何方法不应理解为其步骤需要按具体顺序进行,或者要求使任何设备具有特定取向。因此,如果方法权利要求没有实际叙述其步骤要遵循的顺序,或者任何设备权利要求没有实际叙述各组件的顺序或取向,或者权利要求书或说明书中没有另外具体陈述步骤限于具体顺序,或者没有叙述设备组件的具体顺序或取向,那么在任何方面都不应推断顺序或取向。这同样适用于任何可能的未明确表述的解释依据,包括:关于设置步骤、操作流程、组件顺序或组件取向的逻辑;由语法结构或标点获得的一般含义;以及说明书所述的实施方式的数量或种类。

除非上下文另外清楚地说明,否则,本文所用的单数形式“一个”、“一种”以及“该”包括复数指代。因此,例如,提到的“一种”部件包括具有两种或更多种这类部件的方面,除非文本中有另外的明确表示。

可以对储料形式(例如,片材、管材、棒材以及梨状物等)的玻璃组合物进行重新模制以形成具有复杂3维形状的最终玻璃制品。例如,玻璃储料管材可以重新模制成玻璃容器用于装纳液体产品,玻璃片可以重新模制以形成用于电子装置或可以整合到电子装置中的光学组件(例如,透镜或者锥形物等)的覆盖玻璃,但不限于此。由此,希望玻璃组合物具有较低的软化点(以及其他较低的特性温度,例如:应变点、退火点和模制点),从而有助于进行重新模制。具体来说,较低的特性温度增加了将玻璃组合物重新模制成优选形式的便捷性,并且还延长了与玻璃接触的模具的使用寿命。具体来说,进行重新模制的玻璃的较低的特性温度降低了重新模制工艺的温度,这进而减少了模具的金属部件的氧化并且使得模具与玻璃组合物之间的化学反应最小化。

可以通过例如向玻璃添加Li2O形式的锂降低玻璃的特性温度。但是,发现玻璃中的锂离子是高度迁移性的,这当玻璃用于某些应用时可能具有不利影响。例如,当最终玻璃制品旨在用于需要与液体发生接触的应用时,例如当玻璃组合物用于形成药物容器或者包装时或者当玻璃组合物用于与液体接触的光学组件时,高度迁移性的锂离子可能从玻璃组合物沥出并进入液体中,或者液体的组成劣化或者任意其他方式发生改变。作为替代或补充,当最终玻璃制品用于涂层(例如,金属化涂层)被施涂到最终玻璃制品的应用时,来自玻璃组合物的锂离子可能迁移进入涂层中并使得涂层性质劣化。

本文公开了两种玻璃组成空间,其限定了可以缓解上述问题的玻璃组合物。具体来说,这些组成空间的玻璃组合物具有良好的抗水解性和较低的特性问题,从而玻璃组合物可以容易地软化并模制成所需形状。

组成空间A:不含锂的高ZnO玻璃组合物

组成空间A中的玻璃组合物包含SiO2、B2O3、碱性氧化物(R2O)与ZnO的组合,这可以为玻璃组合物提供:较低的热膨胀系数(例如,约20℃至约300℃温度范围上小于或等于88x10-7/℃),小于或等于660℃的软化点,以及根据ISO 720:1985为等级HGA1或等级HGA2的抗水解性。组成空间A内的这些玻璃中的某些可以具有大于90kP的液相线粘度,从而玻璃与片成形工艺(例如,熔合拉制工艺以及狭缝拉制工艺等)是相兼容的。

在组成空间A的玻璃组合物的实施方式中,SiO2是组合物的最大构成组分,因而是所得到的玻璃网络的主要构成组成。也就是说,SiO2是主要网络形成剂。SiO2增强了玻璃的化学耐用性,并且具体来说,增强了玻璃组合物对于酸中分解的抗性和玻璃组合物在水中分解的抗性。因此,通常希望高的SiO2浓度。但是,如果SiO2的含量过高,则玻璃的可成形性可能下降,因为较高的SiO2浓度增加了使得玻璃组合物熔化、软化和进行模制的难度,这进而对玻璃的可成形性造成负面影响。在本文所述的玻璃组合物的实施方式中,可以在玻璃组合物中包含较低的SiO2量从而维持玻璃的可成形性,并且可以向玻璃添加额外构成组分从而补偿由于玻璃中所含较低的SiO2量所导致的化学耐用性的下降。

在实施方式中,组成空间A的玻璃组合物包含的SiO2的量可以是大于或等于48摩尔%。SiO2的量可以小于或等于61摩尔%从而使得玻璃可以是容易熔化和成形的。因此,在组成空间A的玻璃组合物的实施方式中,玻璃组合物包含的SiO2的量可以是大于或等于48摩尔%且小于或等于61摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的SiO2的量的下限可以是:大于或等于48摩尔%、大于或等于49摩尔%、大于或等于50摩尔%、大于或等于51摩尔%、大于或等于52摩尔%、大于或等于53摩尔%、或者甚至大于或等于54摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的SiO2的量的上限可以是:小于或等于61摩尔%、小于或等于60摩尔%、小于或等于59摩尔%、小于或等于58摩尔%、小于或等于57摩尔%、小于或等于56摩尔%、小于或等于55摩尔%、小于或等于54摩尔%、小于或等于53摩尔%、或者甚至小于或等于52摩尔%。应理解的是,玻璃组合物中的SiO2的量可以是在由本文所述的SiO2的下限中的任一个和SiO2的上限中的任一个所形成范围内。

例如,在实施方式中,组成空间A的玻璃组合物可以包含大于或等于48摩尔%且小于或等于61摩尔%SiO2,但不限于此。在实施方式中,玻璃组合物可以包含大于或等于49摩尔%且小于或等于61摩尔%SiO2。在实施方式中,玻璃组合物可以包含大于或等于50摩尔%且小于或等于61摩尔%SiO2。在实施方式中,玻璃组合物可以包含大于或等于51摩尔%且小于或等于61摩尔%SiO2。在实施方式中,玻璃组合物可以包含大于或等于52摩尔%且小于或等于61摩尔%SiO2。在实施方式中,玻璃组合物可以包含大于或等于52摩尔%且小于或等于61摩尔%SiO2。在实施方式中,玻璃组合物可以包含大于或等于53摩尔%且小于或等于60摩尔%SiO2。在实施方式中,玻璃组合物可以包含大于或等于54摩尔%且小于或等于59摩尔%SiO2。在实施方式中,玻璃组合物可以包含大于或等于48摩尔%且小于或等于55摩尔%SiO2。在实施方式中,玻璃组合物可以包含大于或等于49摩尔%且小于或等于54摩尔%SiO2。在实施方式中,玻璃组合物可以包含大于或等于49摩尔%且小于或等于53摩尔%SiO2。在实施方式中,玻璃组合物可以包含大于或等于49摩尔%且小于或等于52摩尔%SiO2

组成空间A的玻璃组合物可以任选地包含Al2O3。Al2O3可以同时起到网络形成剂和改性剂这两种作用。当包含时,Al2O3与玻璃网络中的碱性氧化物粘结,增加了玻璃的粘度。还可以向玻璃组合物添加Al2O3来降低由于向玻璃组合物添加B2O3所导致的相分离。但是,向玻璃组合物添加Al2O3也可能增加玻璃的软化点和降低液相线温度,这可能对玻璃组合物的可成形性造成负面影响。此外,如果玻璃组合物中Al2O3的量太高,则减弱了玻璃组合物对于酸攻击的抗性。

在实施方式中,组成空间A的玻璃组合物可以基本不含Al2O3。在其他实施方式中,组成空间A的玻璃组合物包含的Al2O3的量可以是大于0摩尔%且小于或等于1摩尔%。在这些实施方式中,玻璃组合物中的Al2O3的量可以大于0.1摩尔%从而增加玻璃粘度和降低相分离。Al2O3的量可以小于或等于1摩尔%从而没有使得玻璃组合物对于酸攻击的抗性下降并且没有对软化点和液相线温度造成负面影响。因此,在含有Al2O3的组成空间A的玻璃组合物的实施方式中,玻璃组合物包含的Al2O3的量通常大于或等于0.1摩尔%且小于或等于1摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的Al2O3的量的下限可以是:大于或等于0.1摩尔%、大于或等于0.2摩尔%、大于或等于0.3摩尔%、大于或等于0.4摩尔%、或者甚至大于或等于0.5摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的Al2O3的量的上限可以是:小于或等于1.0摩尔%、小于或等于0.9摩尔%、小于或等于0.8摩尔%、或者甚至小于或等于0.7摩尔%。应理解的是,玻璃组合物中的Al2O3的量可以是在由本文所述的Al2O3的下限中的任一个和Al2O3的上限中的任一个所形成范围内。

例如,组成空间A的玻璃组合物包含的Al2O3的量可以大于或等于0.1摩尔%且小于或等于1.0摩尔%,但不限于此。在实施方式中,玻璃组合物中Al2O3的量大于或等于0.1摩尔%且小于或等于0.9摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中Al2O3的量大于或等于0.1摩尔%且小于或等于0.8摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中Al2O3的量大于或等于0.1摩尔%且小于或等于0.7摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中Al2O3的量大于或等于0.2摩尔%且小于或等于1.0摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中Al2O3的量大于或等于0.3摩尔%且小于或等于1.0摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中Al2O3的量大于或等于0.4摩尔%且小于或等于1.0摩尔%。

氧化硼(B2O3)是玻璃成形剂,其可以被添加到组成空间A的玻璃组合物来降低玻璃在给定温度下的粘度,从而改善玻璃的可成形性。换言之,向玻璃添加B2O3降低了玻璃组合物的应变、退火、软化和模制温度,从而改善了玻璃的可成形性。由此,可以采用添加B2O3来补偿具有较高的SiO2量的玻璃组合物的可成形性的下降。但是,发现如果玻璃组合物中的B2O3的量太高,则玻璃对于酸和水这两者中的分解的抗性可能下降。因此,在实施方式中,对添加到玻璃组合物的B2O3的量进行限制从而保留玻璃组合物的化学耐用性。

在实施方式中,组成空间A的玻璃组合物包含的B2O3的浓度大于或等于7摩尔%,从而增强玻璃组合物的可成形性。B2O3的浓度小于或等于20摩尔%从而没有降低玻璃组合物对于在酸中和水中的分解的抗性。因此,在实施方式中,组成空间A的玻璃组合物包含的B2O3的量通常大于或等于7摩尔%且小于或等于20摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中B2O3的量的下限可以是:大于或等于7摩尔%、大于或等于8摩尔%、大于或等于9摩尔%、大于或等于10摩尔%、大于或等于11摩尔%、大于或等于12摩尔%、大于或等于13摩尔%、大于或等于14摩尔%、或者甚至大于或等于15摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的B2O3的量的上限可以是:小于或等于20摩尔%、小于或等于19摩尔%、小于或等于18摩尔%、小于或等于17摩尔%、小于或等于16摩尔%、或者甚至小于或等于15摩尔%。应理解的是,玻璃组合物中的B2O3的量可以是在由本文所述的B2O3的下限中的任一个和B2O3的上限中的任一个所形成范围内。

例如,组成空间A的玻璃组合物包含的B2O3的量可以大于或等于7摩尔%且小于或等于20摩尔%,但不限于此。在实施方式中,玻璃组合物中的B2O3的量大于或等于10摩尔%且小于或等于20摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的B2O3的量大于或等于11摩尔%且小于或等于20摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的B2O3的量大于或等于12摩尔%且小于或等于20摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的B2O3的量大于或等于12摩尔%且小于或等于19摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的B2O3的量大于或等于12摩尔%且小于或等于19摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的B2O3的量大于或等于12摩尔%且小于或等于18摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的B2O3的量大于或等于12摩尔%且小于或等于17摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的B2O3的量大于或等于12摩尔%且小于或等于16摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的B2O3的量大于或等于12摩尔%且小于或等于15摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的B2O3的量大于或等于13摩尔%且小于或等于17摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的B2O3的量大于或等于14摩尔%且小于或等于17摩尔%。

组成空间A的玻璃组合物还包含一种或多种碱性氧化物。在本文中,将所有碱性氧化物的总和(单位是摩尔%)表述为R2O。具体来说,R2O是玻璃组合物中存在的Na2O(摩尔%)、K2O(摩尔%)和Li2O(摩尔%)的总和。类似于B2O3,碱性氧化物有助于增加玻璃组合物的软化点和模制温度,从而补偿了由于玻璃组合物中较高的SiO2量所导致的玻璃组合物的软化点和模制温度的增加。还可以通过在玻璃组合物中包含碱性氧化物的组合(例如,两种或更多种碱性氧化物)来进一步强化软化点和模制温度的下降,称作“混合碱性效果”的现象。但是,发现如果碱性氧化物的量太高的话,则玻璃组合物的平均热膨胀系数增加到大于100x10-7/℃,这可能是不合乎希望的。

在实施方式中,组成空间A的玻璃组合物中的碱性氧化物的量(即,R2O的量)可以大于或等于9摩尔%且小于或等于16摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中R2O的量的下限可以是:大于或等于9摩尔%、大于或等于9.5摩尔%、大于或等于10摩尔%、大于或等于10.5摩尔%、大于或等于11摩尔%、大于或等于11.5摩尔%、大于或等于12摩尔%、大于或等于12.5摩尔%、或者甚至大于或等于13摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的R2O的量的上限可以是:小于或等于16.5摩尔%、小于或等于16摩尔%、小于或等于15.5摩尔%、小于或等于15摩尔%、小于或等于14.5摩尔%、或者甚至小于或等于14摩尔%。应理解的是,玻璃组合物中R2O的量可以是在由本文所述的R2O的下限中的任一个和R2O的上限中的任一个所形成范围内。

例如,组成空间A的玻璃组合物包含的R2O的量可以大于或等于9摩尔%且小于或等于16摩尔%,但不限于此。在实施方式中,玻璃组合物中的R2O的量大于或等于9摩尔%且小于或等于15摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的R2O的量大于或等于9摩尔%且小于或等于14摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的R2O的量大于或等于9摩尔%且小于或等于13摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的R2O的量大于或等于10摩尔%且小于或等于16摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的R2O的量大于或等于10摩尔%且小于或等于15摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的R2O的量大于或等于10摩尔%且小于或等于14摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的R2O的量大于或等于10摩尔%且小于或等于13摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的R2O的量大于或等于11摩尔%且小于或等于16摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的R2O的量大于或等于11摩尔%且小于或等于15摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的R2O的量大于或等于11摩尔%且小于或等于14摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的R2O的量大于或等于11摩尔%且小于或等于13摩尔%。

发现碱性氧化物Li2O对于降低玻璃组合物的熔点、软化点和模制温度具有显著影响,由此,Li2O对于补偿由于玻璃组合物中较高浓度的SiO2而导致的玻璃组合物的可成形性的下降是有效的。但是,如本文所注意到的是,玻璃中的锂离子是高度迁移性的,并且由此倾向于从玻璃迁移出。当玻璃涂覆了(例如,金属层等)时,或者当玻璃与液体接触时,从玻璃沥出的锂离子可能污染或者劣化了涂层和/或液体。由此,在本文所述的实施方式中,玻璃组合物基本不含Li2O(即,R2O基本不含Li2O)。

在组成空间A的玻璃组合物的实施方式中,碱性氧化物(R2O)包括Na2O。如本文所注意到的那样,添加碱性氧化物(例如,Na2O)降低了玻璃组合物的软化点和模制温度,从而补偿了由于玻璃组合物中较高的SiO2量所导致的玻璃组合物的软化点和模制温度的增加。但是,如果Na2O的量太高,则玻璃组合物的热膨胀系数变得太高,这是不合乎希望的。

在含有Na2O的组成空间A的玻璃组合物的实施方式中,玻璃组合物中存在的Na2O的量大于或等于9摩尔%从而改善玻璃组合物的可成形性。玻璃组合物中的Na2O的量可以小于或等于15摩尔%从而热膨胀系数没有高到不合乎希望。因此,玻璃组合物中的Na2O的量大于或等于9摩尔%且小于或等于15摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的Na2O的量的下限可以是:大于或等于9摩尔%、大于或等于9.5摩尔%、大于或等于10摩尔%、大于或等于10.5摩尔%、或者甚至大于或等于11摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的Na2O的量的上限可以是:小于或等于15摩尔%、小于或等于14.5摩尔%、小于或等于14摩尔%、小于或等于13.5摩尔%、小于或等于13摩尔%、小于或等于12.5摩尔%、或者甚至小于或等于12摩尔%。应理解的是,玻璃组合物中的Na2O的量可以是在由本文所述的Na2O的下限中的任一个和Na2O的上限中的任一个所形成范围内。

例如,组成空间A的玻璃组合物包含的Na2O的量可以大于或等于9摩尔%且小于或等于15摩尔%,但不限于此。在实施方式中,玻璃组合物中的Na2O的量大于或等于9摩尔%且小于或等于14摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的Na2O的量大于或等于9摩尔%且小于或等于13摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的Na2O的量大于或等于9摩尔%且小于或等于12摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的Na2O的量大于或等于10摩尔%且小于或等于15摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的Na2O的量大于或等于10摩尔%且小于或等于14摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的Na2O的量大于或等于10摩尔%且小于或等于13摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的Na2O的量大于或等于10摩尔%且小于或等于12摩尔%。

组成空间A的玻璃组合物中的碱性氧化物可以任选地包括K2O。类似于Na2O,添加K2O降低了玻璃组合物的软化点和模制温度,从而补偿了由于玻璃组合物中较高的SiO2量所导致的玻璃组合物的软化点和模制温度的增加。但是,如果K2O的量太高,则玻璃组合物的热膨胀系数变得太高,这是不合乎希望的。因此,希望限制玻璃组合物中K2O的存在量。

在实施方式中,组成空间A的玻璃组合物可以基本不含K2O。在碱性氧化物包括K2O的实施方式中,玻璃组合物中存在的K2O的量可以大于0摩尔%,例如:大于或等于0.5或者甚至1摩尔%,从而有助于改善玻璃组合物的可成形性。K2O的量小于或等于5摩尔%从而热膨胀系数没有高到不合乎希望。因此,玻璃组合物中的K2O的量可以大于或等于1摩尔%且小于或等于5摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中K2O的量的下限可以是:大于或等于0.5摩尔%、大于或等于1摩尔%、大于或等于1.25摩尔%、大于或等于1.5摩尔%、大于或等于1.75摩尔%、大于或等于2.0摩尔%、大于或等于2.25摩尔%、大于或等于2.5摩尔%、大于或等于2.75摩尔%、或者甚至大于或等于3.0摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的K2O的量的上限可以是:小于或等于5摩尔%、小于或等于4.75摩尔%、小于或等于4.5摩尔%、小于或等于4.25摩尔%、小于或等于4摩尔%、小于或等于3.75摩尔%、小于或等于3.5摩尔%、小于或等于3.25摩尔%、或者甚至小于或等于3摩尔%。应理解的是,玻璃组合物中K2O的量可以是在由本文所述的K2O的下限中的任一个和K2O的上限中的任一个所形成范围内。

例如,组成空间A的玻璃组合物包含的K2O的量可以大于或等于1摩尔%至小于或等于5摩尔%,但不限于此。在实施方式中,玻璃组合物中的K2O的量大于或等于1摩尔%且小于或等于4.75摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的K2O的量大于或等于1摩尔%且小于或等于4.5摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的K2O的量大于或等于1摩尔%且小于或等于4.25摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的K2O的量大于或等于1摩尔%且小于或等于4摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的K2O的量大于或等于1摩尔%且小于或等于3.75摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的K2O的量大于或等于1摩尔%且小于或等于3.5摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的K2O的量大于或等于1摩尔%且小于或等于3.25摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的K2O的量大于或等于1摩尔%且小于或等于3.0摩尔%。

组成空间A的玻璃组合物的实施方式还包含ZnO作为玻璃组合物的主要改性剂。向玻璃组合物添加ZnO降低了玻璃组合物的软化点和模制温度,从而补偿了由于玻璃组合物中较高的SiO2量所导致的玻璃组合物的软化点和模制温度的增加。值得注意的是,添加ZnO对于玻璃组合物在20℃至300℃温度范围上的平均热膨胀系数的增加没有其他一些改性剂(例如,碱性氧化物和/或碱土氧化物CaO、BaO和SrO)那么多。由此,可以使得添加ZnO来降低软化点和模制温度的好处最大化,而没有明显地增加玻璃组合物的平均热膨胀系数。对于,ZnO对于玻璃组合物的影响与MgO相似(例如,其降低了玻璃组合物的软化点和模制温度而没有明显地增加平均热膨胀系数)。但是,添加ZnO来实现这些特性相比于添加MgO是有利的,因为ZnO对于软化点具有更明显的影响,并且ZnO对于玻璃中的成核和结晶的促进作用没有MgO那么高。

在组成空间A的玻璃组合物的实施方式中,玻璃组合物包含的ZnO的量大于或等于8摩尔%,从而增强玻璃组合物的可成形性。ZnO的量小于或等于21摩尔%从而没有降低玻璃组合物的液相线粘度。因此,在本文所述的实施方式中,玻璃组合物包含的ZnO的量通常大于或等于8摩尔%且小于或等于21摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中ZnO的量的下限可以是:大于或等于8摩尔%、大于或等于9摩尔%、大于或等于10摩尔%、大于或等于11摩尔%、大于或等于12摩尔%、大于或等于13摩尔%、大于或等于14摩尔%、大于或等于15摩尔%、大于或等于16摩尔%、大于或等于17摩尔%、大于或等于18摩尔%、或者甚至大于或等于19摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的ZnO的量的上限可以是:小于或等于21摩尔%、小于或等于20摩尔%、小于或等于19摩尔%、小于或等于18摩尔%、小于或等于17摩尔%、小于或等于16摩尔%、或者甚至小于或等于15摩尔%。应理解的是,玻璃组合物中ZnO的量可以是在由本文所述的ZnO的下限中的任一个和ZnO的上限中的任一个所形成范围内。

例如,组成空间A的玻璃组合物包含的ZnO的量可以大于或等于7摩尔%且小于或等于21摩尔%,但不限于此。在实施方式中,玻璃组合物中的ZnO的量大于或等于13摩尔%且小于或等于20摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的ZnO的量大于或等于13摩尔%且小于或等于20摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的ZnO的量大于或等于14摩尔%且小于或等于20摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的ZnO的量大于或等于15摩尔%且小于或等于20摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的ZnO的量大于或等于8摩尔%且小于或等于19摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的ZnO的量大于或等于8摩尔%且小于或等于18摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的ZnO的量大于或等于8摩尔%且小于或等于17摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的ZnO的量大于或等于8摩尔%且小于或等于16摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的ZnO的量大于或等于8摩尔%且小于或等于15摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的ZnO的量大于或等于9摩尔%且小于或等于19摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的ZnO的量大于或等于9摩尔%且小于或等于18摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的ZnO的量大于或等于9摩尔%且小于或等于17摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的ZnO的量大于或等于9摩尔%且小于或等于16摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的ZnO的量大于或等于9摩尔%且小于或等于15摩尔%。

在本文所述的组成空间A的玻璃组合物的实施方式中,玻璃组合物中的ZnO的量与碱性氧化物的总量之比(即,ZnO(摩尔%):R2O(摩尔%))大于或等于0.75且小于或等于2.0,从而维持低的液相线温度、软化点和CTE。具有落在这个范围内的ZnO-RO比例的玻璃组合物通常具有较低的软化温度和在20℃至300℃温度范围上较低的平均热膨胀系数。在实施方式中,ZnO(摩尔%):R2O(摩尔%)之比大于或等于1.0且小于或等于2.0。当该比例超过2时,则液相线温度会增加,这降低了液相线粘度和玻璃稳定性,从而对于下拉或熔合成形工艺可能不再是合适的。

组成空间A的玻璃组合物还包含一种或多种碱土氧化物。碱土氧化物的总和(单位为摩尔%)在本文中表述为RO。具体来说,RO是玻璃组合物中存在的MgO(摩尔%)、CaO(摩尔%)、BaO(摩尔%)和SrO(摩尔%)的总和。可以在玻璃中引入碱土氧化物来增强各种性质。例如,添加某些碱土氧化物可以有助于降低玻璃组合物的软化点和模制温度,从而补偿了由于玻璃组合物中较高的SiO2量所导致的玻璃组合物的软化点和模制温度的增加。添加某些碱土氧化物还可以有助于降低玻璃发生结晶的趋势。通常来说,添加碱土氧化物对于玻璃组合物在20℃至300℃温度范围上的平均热膨胀系数的增加没有其他一些改性剂(例如,碱性氧化物)那么多。此外,发现较小的碱土氧化物对于玻璃组合物在20℃至300℃温度范围上的平均热膨胀系数的增加没有较大的碱土氧化物那么多。例如,MgO对于玻璃组合物的平均热膨胀系数的增加小于BaO对于玻璃组合物的平均热膨胀系数的增加。

在组成空间A的玻璃组合物的实施方式中,玻璃组合物中的碱土氧化物的量(即,RO的量)小于玻璃组合物中的ZnO的量的一半(即,RO(摩尔%)<0.5x ZnO(摩尔%)),从而玻璃组合物相对于碱土氧化物是ZnO富集的,维持了低的模制温度和CTE。

在实施方式中,组成空间A的玻璃组合物可以基本不含碱土氧化物。在包含碱土氧化物的组成空间A的玻璃组合物的实施方式中,碱土氧化物存在的量可以大于0摩尔%,例如:大于或等于0.5摩尔%且小于或等于10摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中碱土氧化物的量的下限可以是:大于或等于0.5摩尔%、大于或等于0.75摩尔%、大于或等于1.0摩尔%、大于或等于1.5摩尔%、大于或等于1.75摩尔%、大于或等于2.0摩尔%、大于或等于2.25摩尔%、大于或等于2.5摩尔%、大于或等于2.75摩尔%、大于或等于3.0摩尔%、大于或等于3.25摩尔%、大于或等于3.5摩尔%、大于或等于3.75摩尔%、或者甚至大于或等于4.0摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的碱土氧化物的量的上限可以是:小于或等于10.0摩尔%、小于或等于9.5摩尔%、小于或等于9.0摩尔%、小于或等于8.5摩尔%、小于或等于8.0摩尔%、小于或等于7.5摩尔%、或者甚至小于或等于7.0摩尔%.小于或等于6.5摩尔%、小于或等于6.0摩尔%、小于或等于5.5摩尔%、小于或等于5.0摩尔%、小于或等于4.5摩尔%、或者甚至小于或等于4.0摩尔%。应理解的是,玻璃组合物中碱土氧化物的量可以是在由本文所述的碱土氧化物的下限中的任一个和碱土氧化物的上限中的任一个所形成范围内。

例如,组成空间A的玻璃组合物包含的碱土氧化物的量可以大于或等于0.5摩尔%且小于或等于10.0摩尔%,但不限于此。在实施方式中,玻璃组合物可以包含大于或等于0.5摩尔%且小于或等于9.0摩尔%的碱土氧化物。在实施方式中,玻璃组合物可以包含大于或等于0.5摩尔%且小于或等于8.0摩尔%的碱土氧化物。在实施方式中,玻璃组合物可以包含大于或等于0.5摩尔%且小于或等于7.0摩尔%的碱土氧化物。在实施方式中,玻璃组合物可以包含大于或等于0.5摩尔%且小于或等于6.0摩尔%的碱土氧化物。在实施方式中,玻璃组合物可以包含大于或等于0.5摩尔%且小于或等于5.0摩尔%的碱土氧化物。在实施方式中,玻璃组合物可以包含大于或等于0.75摩尔%且小于或等于5.0摩尔%的碱土氧化物。在实施方式中,玻璃组合物可以包含大于或等于1.0摩尔%且小于或等于5.0摩尔%的碱土氧化物。在实施方式中,玻璃组合物可以包含大于或等于1.5摩尔%且小于或等于5.0摩尔%的碱土氧化物。在实施方式中,玻璃组合物可以包含大于或等于1.75摩尔%且小于或等于5.0摩尔%的碱土氧化物。在实施方式中,玻璃组合物可以包含大于或等于2.0摩尔%且小于或等于5.0摩尔%的碱土氧化物。在实施方式中,玻璃组合物可以包含大于或等于2.5摩尔%且小于或等于5.0摩尔%的碱土氧化物。

在本文所述的组成空间A的玻璃组合物的实施方式中,玻璃组合物中的碱土氧化物可以任选地包括MgO。除了改善玻璃组合物的可成形性和可熔融性之外,MgO还可以增加玻璃的粘度和降低玻璃发生结晶的趋势。太多的MgO倾向于导致玻璃中发生结晶,增加液相线粘度和降低可成形性。

在实施方式中,组成空间A的玻璃组合物可以基本不含MgO。在玻璃组合物包含MgO的实施方式中,MgO的量可以大于0摩尔%,例如:大于或等于0.5摩尔%且小于或等于5摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的MgO的量的下限可以是:大于0摩尔%、大于或等于0.5摩尔%、大于或等于0.75摩尔%、大于或等于1.0摩尔%、大于或等于1.25摩尔%、大于或等于1.5摩尔%、大于或等于1.75摩尔%、或者甚至大于或等于2摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的MgO的量的上限可以是:小于或等于2.5摩尔%、小于或等于2.25摩尔%、或者甚至小于或等于2.0摩尔%。应理解的是,玻璃组合物中MgO的量可以是在由本文所述的MgO的下限中的任一个和MgO的上限中的任一个所形成范围内。

例如,所述的组成空间A的玻璃组合物包含的MgO的量可以大于或等于0.5摩尔%且小于或等于5摩尔%,但不限于此。在实施方式中,玻璃组合物可以包含大于或等于0.5摩尔%且小于或等于4.5摩尔%MgO。在实施方式中,玻璃组合物可以包含大于或等于0.5摩尔%且小于或等于4.0摩尔%MgO。在实施方式中,玻璃组合物可以包含大于或等于0.5摩尔%且小于或等于3.5摩尔%MgO。在实施方式中,玻璃组合物可以包含大于或等于0.5摩尔%且小于或等于3.0摩尔%MgO。在实施方式中,玻璃组合物可以包含大于或等于0.5摩尔%且小于或等于2.5摩尔%MgO。

在本文所述的实施方式中,组成空间A的玻璃组合物中的碱土氧化物可以任选地包括SrO。除了改善玻璃组合物的可成形性和可熔融性之外,SrO还可以降低玻璃发生结晶的趋势。太多的SrO改变了液相线粘度并且可能增加玻璃的CTE。

在实施方式中,组成空间A的玻璃组合物可以基本不含SrO。在玻璃组合物包含SrO的实施方式中,SrO的量可以大于0摩尔%,例如:大于或等于0.5摩尔%且小于或等于5摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的SrO的量的下限可以是:大于0摩尔%、大于或等于0.5摩尔%、大于或等于0.75摩尔%、大于或等于1.0摩尔%、大于或等于1.25摩尔%、大于或等于1.5摩尔%、大于或等于1.75摩尔%、或者甚至大于或等于2摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的SrO的量的上限可以是:小于或等于2.5摩尔%、小于或等于2.25摩尔%、或者甚至小于或等于2.0摩尔%。应理解的是,玻璃组合物中SrO的量可以是在由本文所述的SrO的下限中的任一个和SrO的上限中的任一个所形成范围内。

例如,组成空间A的玻璃组合物包含的SrO的量可以大于或等于0.5摩尔%且小于或等于5摩尔%,但不限于此。在实施方式中,玻璃组合物可以包含大于或等于0.5摩尔%且小于或等于4.5摩尔%SrO。在实施方式中,玻璃组合物可以包含大于或等于0.5摩尔%且小于或等于4.0摩尔%SrO。在实施方式中,玻璃组合物可以包含大于或等于0.5摩尔%且小于或等于3.5摩尔%SrO。在实施方式中,玻璃组合物可以包含大于或等于0.5摩尔%且小于或等于3.0摩尔%SrO。在实施方式中,玻璃组合物可以包含大于或等于0.5摩尔%且小于或等于2.5摩尔%SrO。

在实施方式中,组成空间A的玻璃组合物中的SrO与MgO的总量(即,SrO(摩尔%)+MgO(摩尔%))大于或等于0.5摩尔%且小于或等于10摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的SrO与MgO的总量大于或等于0.5摩尔%且小于或等于9摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的SrO与MgO的总量大于或等于0.5摩尔%且小于或等于8摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的SrO与MgO的总量大于或等于0.5摩尔%且小于或等于7摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的SrO与MgO的总量大于或等于0.5摩尔%且小于或等于6摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的SrO与MgO的总量大于或等于0.5摩尔%且小于或等于5摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的SrO与MgO的总量大于或等于0.5摩尔%且小于或等于4摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的SrO与MgO的总量大于或等于0.5摩尔%且小于或等于3摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的SrO与MgO的总量大于或等于0.5摩尔%且小于或等于2摩尔%。

在本文所述的组成空间A的玻璃组合物的实施方式中,玻璃组合物中的碱土氧化物可以任选地包括BaO。除了改善玻璃组合物的可成形性和可熔融性之外,少量添加BaO还可以有助于降低液相线温度。太高的BaO浓度倾向于不合乎希望地增加玻璃的CTE和密度。密度的增加对可成形性造成负面影响。

在实施方式中,组成空间A的玻璃组合物可以基本不含BaO。在玻璃组合物包含BaO的实施方式中,BaO的量可以大于0摩尔%,例如:大于或等于0.5摩尔%且小于或等于5摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的BaO的量的下限可以是:大于0摩尔%、大于或等于0.5摩尔%、大于或等于0.75摩尔%、大于或等于1.0摩尔%、大于或等于1.25摩尔%、大于或等于1.5摩尔%、大于或等于1.75摩尔%、或者甚至大于或等于2摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的BaO的量的上限可以是:小于或等于2.5摩尔%、小于或等于2.25摩尔%、或者甚至小于或等于2.0摩尔%。应理解的是,玻璃组合物中BaO的量可以是在由本文所述的BaO的下限中的任一个和BaO的上限中的任一个所形成范围内。

例如,组成空间A的玻璃组合物包含的BaO的量可以大于或等于0.5摩尔%且小于或等于5摩尔%,但不限于此。在实施方式中,玻璃组合物可以包含大于或等于0.5摩尔%且小于或等于4.5摩尔%BaO。在实施方式中,玻璃组合物可以包含大于或等于0.5摩尔%且小于或等于4.0摩尔%BaO。在实施方式中,玻璃组合物可以包含大于或等于0.5摩尔%且小于或等于3.5摩尔%BaO。在实施方式中,玻璃组合物可以包含大于或等于0.5摩尔%且小于或等于3.0摩尔%BaO。在实施方式中,玻璃组合物可以包含大于或等于0.5摩尔%且小于或等于2.5摩尔%BaO。

在本文所述的组成空间A的玻璃组合物的实施方式中,玻璃组合物中的碱土氧化物可以任选地包括CaO。除了改善玻璃组合物的可成形性和可熔融性之外,在少量时,CaO还可以降低液相线温度同时改善化学耐用性和降低CTE。如果CaO的含量太高(或者如果MgO+CaO的含量太高),则会形成透辉石晶体并且使得液相线粘度劣化。

在实施方式中,组成空间A的玻璃组合物可以基本不含CaO。在玻璃组合物包含CaO的实施方式中,CaO的量可以大于0摩尔%,例如:大于或等于0.5摩尔%且小于或等于5摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的CaO的量的下限可以是:大于0摩尔%、大于或等于0.5摩尔%、大于或等于0.75摩尔%、大于或等于1.0摩尔%、大于或等于1.25摩尔%、大于或等于1.5摩尔%、大于或等于1.75摩尔%、或者甚至大于或等于2摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的CaO的量的上限可以是:小于或等于2.5摩尔%、小于或等于2.25摩尔%、或者甚至小于或等于2.0摩尔%。应理解的是,玻璃组合物中CaO的量可以是在由本文所述的CaO的下限中的任一个和CaO的上限中的任一个所形成范围内。

例如,组成空间A的玻璃组合物包含的CaO的量可以大于或等于0.5摩尔%且小于或等于5摩尔%,但不限于此。在实施方式中,玻璃组合物可以包含大于或等于0.5摩尔%且小于或等于4.5摩尔%CaO。在实施方式中,玻璃组合物可以包含大于或等于0.5摩尔%且小于或等于4.0摩尔%CaO。在实施方式中,玻璃组合物可以包含大于或等于0.5摩尔%且小于或等于3.5摩尔%CaO。在实施方式中,玻璃组合物可以包含大于或等于0.5摩尔%且小于或等于3.0摩尔%CaO。在实施方式中,玻璃组合物可以包含大于或等于0.5摩尔%且小于或等于2.5摩尔%CaO。

组成空间A的玻璃组合物还可以包括一种或更多种额外的金属氧化物,来进一步改善玻璃组合物的化学耐用性。具体来说,发现添加TiO2和ZrO2中的至少一种可以进一步增加玻璃组合物的化学耐用性,得到具有良好的化学耐用性(特别是对于玻璃在碱溶液中的化学耐用性)的玻璃组合物。还发现添加TiO2和ZrO2中的至少一种有利地降低了玻璃组合物的平均热膨胀系数。

不希望受限于理论,相信添加TiO2和ZrO2中的至少一种通过增强Al2O3在玻璃组合物中的功能性从而改善了玻璃的性质。对于化学耐用性,相信向玻璃组合物添加Al2O3降低了玻璃组合物中非桥接氧的量,这进而改善了玻璃的化学耐用性。但是,发现如果玻璃组合物中Al2O3的量太高,则减弱了玻璃组合物对于酸攻击的抗性。现在发现,除了Al2O3之外包含TiO2和ZrO2中的至少一种进一步降低了玻璃组合物中的非桥接氧的量,这进而进一步改善了玻璃的化学耐用性,超过了仅添加Al2O3所能实现的情况。

在实施方式中,组成空间A的玻璃组合物可以任选地包含TiO2。发现向玻璃组合物添加TiO2改善了玻璃组合物的抗水解性。在玻璃组合物包含TiO2的实施方式中,玻璃组合物中存在的TiO2的量的下限可以是:大于或等于0.1摩尔%、大于或等于0.2摩尔%、大于或等于0.3摩尔%、大于或等于0.4摩尔%、大于或等于0.5摩尔%、大于或等于0.6摩尔%、大于或等于0.7摩尔%、大于或等于0.8摩尔%、大于或等于0.9摩尔%、大于或等于1.0摩尔%、或者甚至大于或等于1.25摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的TiO2的量的上限可以是:小于或等于1.5摩尔%、小于或等于1.25摩尔%、或者甚至小于或等于1.0摩尔%。应理解的是,玻璃组合物中的TiO2的量可以是在由本文所述的TiO2的下限中的任一个和TiO2的上限中的任一个所形成范围内。

例如,组成空间A的玻璃组合物包含的TiO2的量可以大于或等于0.1摩尔%且小于或等于1.5摩尔%,但不限于此。在实施方式中,玻璃组合物可以包含大于或等于0.1摩尔%且小于或等于1.0摩尔%TiO2。在实施方式中,玻璃组合物可以包含大于或等于0.1摩尔%且小于或等于0.75摩尔%TiO2。在实施方式中,玻璃组合物可以包含大于或等于0.1摩尔%且小于或等于0.5摩尔%TiO2。在实施方式中,玻璃组合物可以包含大于或等于0.25摩尔%且小于或等于1.5摩尔%TiO2。在实施方式中,玻璃组合物可以包含大于或等于0.5摩尔%且小于或等于1.5摩尔%TiO2。在实施方式中,玻璃组合物可以包含大于或等于0.75摩尔%且小于或等于1.5摩尔%TiO2。在实施方式中,玻璃组合物可以包含大于或等于1.0摩尔%且小于或等于1.5摩尔%TiO2。在实施方式中,玻璃组合物可以包含大于或等于1.0摩尔%且小于或等于1.25摩尔%TiO2

向组成空间A的玻璃组合物添加ZrO2改善了玻璃组合物的碱抗性。在玻璃组合物包含ZrO2的实施方式中,玻璃组合物中存在的ZrO2的量的下限可以是:大于或等于0.1摩尔%、大于或等于0.2摩尔%、大于或等于0.3摩尔%、大于或等于0.4摩尔%、大于或等于0.5摩尔%、大于或等于0.6摩尔%、大于或等于0.7摩尔%、大于或等于0.8摩尔%、大于或等于0.9摩尔%、大于或等于1.0摩尔%、或者甚至大于或等于1.25摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的ZrO2的量的上限可以是:小于或等于1.5摩尔%、小于或等于1.25摩尔%、或者甚至小于或等于1.0摩尔%。应理解的是,玻璃组合物中的ZrO2的量可以是在由本文所述的ZrO2的下限中的任一个和ZrO2的上限中的任一个所形成范围内。

例如,组成空间A的玻璃组合物包含的ZrO2的量可以大于或等于0.1摩尔%且小于或等于1.5摩尔%,但不限于此。在实施方式中,玻璃组合物可以包含大于或等于0.1摩尔%且小于或等于1.0摩尔%ZrO2。在实施方式中,玻璃组合物可以包含大于或等于0.1摩尔%且小于或等于0.75摩尔%ZrO2。在实施方式中,玻璃组合物可以包含大于或等于0.1摩尔%且小于或等于0.5摩尔%ZrO2。在实施方式中,玻璃组合物可以包含大于或等于0.25摩尔%且小于或等于1.5摩尔%ZrO2。在实施方式中,玻璃组合物可以包含大于或等于0.5摩尔%且小于或等于1.5摩尔%ZrO2。在实施方式中,玻璃组合物可以包含大于或等于0.75摩尔%且小于或等于1.5摩尔%ZrO2。在实施方式中,玻璃组合物可以包含大于或等于1.0摩尔%且小于或等于1.5摩尔%ZrO2。在实施方式中,玻璃组合物可以包含大于或等于1.0摩尔%且小于或等于1.25摩尔%ZrO2

此外,如上文所述,组成空间A的玻璃组合物是化学耐用性的并且对于酸溶液、碱溶液和水中的分解具有抗性,这是通过本文所述的酸测试和碱测试以及ISO 720标准所确定的。玻璃组合物的化学耐用性使得玻璃组合物特别适合用于玻璃与液体(包括但不限于酸性液体、碱性液体以及水基液体)接触的应用。

ISO 720标准测量了玻璃在纯的不含CO2的水中的抗分解性。简而言之,ISO 720标准规程采用碾碎的玻璃颗粒,其放置成与的纯的不含CO2的水在121℃和2个大气压的压力接触。然后用稀HCl比色滴定溶液至中性pH。然后将滴定至中性溶液所需的HCl量转换成等量的从玻璃提取的Na2O,并记录为μgNa2O每玻璃重量,值越小表明玻璃的耐久性越好。ISO720标准分成单独类型。类型HGA1表示最高至62μg的Na2O提取当量每克测试玻璃;类型HGA2表示超过62μg且最高至527μg的Na2O提取当量每克测试玻璃;以及类型HGA3表示超过527μg且最高至930μg的Na2O提取当量每克测试玻璃。

如本文所述,通过如下方式确定玻璃对于在酸中分解的抗性:将2.54cm x5.08英寸x 1mm厚的玻璃组合物样品浸没到5重量%HCl的水溶液中(95℃,持续24小时)(下文称作“酸测试”)。在浸没之前和浸没之后测量样品的重量,并确定每单位面积的重量损失(即,(初始重量–最终重量)/总表面积(cm2))。

如本文所述,通过如下方式测定玻璃对于在碱溶液中分解的抗性:将2.54cm x5.08英寸x 1mm厚的玻璃组合物样品浸没到5重量%NaOH的水溶液中(95℃,持续6小时)(下文称作“碱测试”)。在浸没之前和浸没之后测量样品的重量,并确定每单位面积的重量损失(即,(初始重量–最终重量)/总表面积(cm2))。

组成空间A的玻璃组合物具有ISO 720类型HGA2或类型HGA1的抗水解性。在实施方式中,本文所述的玻璃组合物具有ISO 720类型HGA1抗水解性。在一些实施方式中,组成空间A的玻璃组合物在暴露于酸测试之后可以具有小于10mg/cm2、小于或等于1mg/cm2、或者甚至小于或等于0.1mg/cm2的重量损失。在一些实施方式中,组成空间A的玻璃组合物在暴露于碱测试之后可以具有小于10mg/cm2、小于或等于5mg/cm2、或者甚至小于或等于2mg/cm2的重量损失。

在本文所述的组成空间A的玻璃组合物的实施方式中,玻璃组合物在20℃至300℃的温度范围上具有大于或等于75x10-7/℃且小于或等于88x10-7/℃的平均热膨胀系数(CTE)。例如,在实施方式中,玻璃组合物在20℃至300℃的温度范围上具有大于或等于77x10-7/℃且小于或等于88x10-7/℃的平均热膨胀系数(CTE)。在实施方式中,玻璃组合物在20℃至300℃的温度范围上具有大于或等于78x10-7/℃且小于或等于88x10-7/℃的平均热膨胀系数(CTE)。在实施方式中,玻璃组合物在20℃至300℃的温度范围上具有大于或等于79x10-7/℃且小于或等于88x10-7/℃的平均热膨胀系数(CTE)。在实施方式中,玻璃组合物在20℃至300℃的温度范围上具有大于或等于80x10-7/℃且小于或等于88x10-7/℃的平均热膨胀系数(CTE)。相比于具有较高CTE的玻璃组合物,这些较低的CTE值改善了玻璃经受住热循环或热应力条件的能力。

如本文所述,玻璃组合物具有较低的软化点和模制温度。这改善了将玻璃组合物从储料材料重新模制成为最终形式的便捷性。这些较低的温度还可以延长与玻璃接触的模具的使用寿命,因为较低的模制温度降低了模具的金属部件的氧化并且使得模具与玻璃组合物之间的化学反应最小化。

在本文所述的组成空间A的玻璃组合物的实施方式中,玻璃组合物具有小于或等于660℃的软化点。在实施方式中,玻璃组合物具有小于或等于650℃或者甚至小于或等于640℃的软化点。

在本文所述的组成空间A的玻璃组合物的实施方式中,玻璃组合物具有小于或等于630℃的模制温度。在实施方式中,玻璃组合物具有小于或等于620℃、小于或等于610℃、小于或等于600℃、或者甚至小于或等于590℃的模制温度。

组成空间A的玻璃组合物通常可以具有大于或等于约400℃且小于或等于约550℃或者甚至大于或等于约400℃且小于或等于约500℃的应变点。玻璃组合物还可以具有大于或等于约450℃且小于或等于约600℃或者甚至大于或等于约500℃且小于或等于约550℃的退火点。

在一些实施方式中,组成空间A的玻璃组合物可以具有大于或等于90千泊(kP)的液相线粘度,从而玻璃与片成形工艺(即,熔合拉制工艺以及狭缝拉制工艺等)是相兼容的。在一些其他实施方式中,组成空间A的玻璃组合物可以具有小于90千泊(kP)的液相线粘度。

组成空间B:具有氟的不含锂的低ZnO玻璃组合物

组成空间B中的玻璃组合物包含SiO2、Al2O3、碱性氧化物(R2O)与F2的组合,这可以为玻璃组合物提供:较低的热膨胀系数(例如,约20℃至约300℃温度范围上小于或等于92x10-7/℃),小于或等于680℃的软化点,以及根据ISO 720:1985为等级HGA1或等级HGA2的抗水解性。

在组成空间B的玻璃组合物的实施方式中,SiO2是组合物的最大构成组分,因而是所得到的玻璃网络的主要构成组成。也就是说,SiO2是主要网络形成剂。SiO2增强了玻璃的化学耐用性,并且具体来说,增强了玻璃组合物对于酸中分解的抗性和玻璃组合物在水中分解的抗性。因此,通常希望高的SiO2浓度。但是,如果SiO2的含量过高,则玻璃的可成形性可能下降,因为较高的SiO2浓度增加了使得玻璃软化、进行模制和熔化的难度,这进而对玻璃的可成形性造成负面影响。在组成空间B的玻璃组合物的实施方式中,可以通过添加改善了玻璃组合物的可成形性的其他构成组分(例如,氟等)来弥补由于较高的SiO2量所导致的玻璃组合物的性质。

在实施方式中,组成空间B的玻璃组合物包含的SiO2的量可以是大于或等于66摩尔%,从而提供化学耐用的玻璃组合物。SiO2的量可以小于或等于74摩尔%从而使得在添加了其他玻璃改性剂的情况下,玻璃组合物可以是容易熔化和成形的。因此,在本文所述的实施方式中,玻璃组合物包含的SiO2的量可以是大于或等于66摩尔%且小于或等于74摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的SiO2的量的下限可以是:大于或等于66摩尔%、大于或等于67摩尔%、大于或等于68摩尔%、大于或等于69摩尔%、大于或等于70摩尔%、或者甚至大于或等于71摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的SiO2的量的上限可以是:小于或等于74摩尔%、小于或等于73摩尔%、小于或等于72摩尔%、或者甚至小于或等于71摩尔%。应理解的是,玻璃组合物中的SiO2的量可以是在由本文所述的SiO2的下限中的任一个和SiO2的上限中的任一个所形成范围内。

例如,在实施方式中,组成空间B的玻璃组合物可以包含大于或等于66摩尔%且小于或等于74摩尔%SiO2,但不限于此。在实施方式中,玻璃组合物可以包含大于或等于67摩尔%且小于或等于74摩尔%SiO2。在实施方式中,玻璃组合物可以包含大于或等于68摩尔%且小于或等于74摩尔%SiO2。在实施方式中,玻璃组合物可以包含大于或等于69摩尔%且小于或等于74摩尔%SiO2。在实施方式中,玻璃组合物可以包含大于或等于70摩尔%且小于或等于74摩尔%SiO2。在实施方式中,玻璃组合物可以包含大于或等于70摩尔%且小于或等于73摩尔%SiO2。在实施方式中,玻璃组合物可以包含大于或等于70摩尔%且小于或等于72摩尔%SiO2

组成空间B的玻璃组合物还可以包含Al2O3。Al2O3可以同时起到网络形成剂和改性剂这两种作用。Al2O3与玻璃网络中的碱性氧化物粘结,增加了玻璃的粘度。还可以向玻璃组合物添加Al2O3来降低由于向玻璃组合物添加B2O3所导致的相分离。但是,向玻璃组合物添加Al2O3也可能增加玻璃的软化点和降低液相线温度,这可能对玻璃组合物的可成形性造成负面影响。此外,如果玻璃组合物中Al2O3的量太高,则减弱了玻璃组合物对于酸攻击的抗性。

在实施方式中,玻璃组合物可以基本不含Al2O3。在其他实施方式中,玻璃组合物包含的Al2O3的量可以大于或等于3摩尔%且小于或等于7摩尔%。在这些实施方式中,玻璃组合物中的Al2O3的量可以大于3摩尔%。Al2O3的量可以小于或等于7摩尔%从而没有降低玻璃组合物对于酸攻击的抗性。在实施方式中,玻璃组合物中的Al2O3的量的下限可以是:大于或等于3摩尔%、大于或等于3.5摩尔%、大于或等于4.0摩尔%、大于或等于4.5摩尔%、或者甚至大于或等于5.0摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的Al2O3的量的上限可以是:小于或等于7.0摩尔%、小于或等于6.75摩尔%、小于或等于6.5摩尔%、或者甚至小于或等于6.25摩尔%。应理解的是,玻璃组合物中的Al2O3的量可以是在由本文所述的Al2O3的下限中的任一个和Al2O3的上限中的任一个所形成范围内。

例如,组成空间B的玻璃组合物包含的Al2O3的量可以大于或等于3摩尔%且小于或等于7.0摩尔%,但不限于此。在实施方式中,玻璃组合物中Al2O3的量大于或等于3.5摩尔%且小于或等于7.0摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中Al2O3的量大于或等于4.0摩尔%且小于或等于7.0摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中Al2O3的量大于或等于4.5摩尔%且小于或等于7.5摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中Al2O3的量大于或等于5.0摩尔%且小于或等于7.0摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中Al2O3的量大于或等于5.5摩尔%且小于或等于7.0摩尔%。

氧化硼(B2O3)是玻璃成形剂,其可以被添加到组成空间B的玻璃组合物来降低玻璃在给定温度下的粘度,从而改善玻璃的可成形性。换言之,向玻璃添加B2O3降低了玻璃组合物的应变、退火、软化和模制温度,从而改善了玻璃的可成形性。由此,可以采用添加B2O3来补偿具有较高的SiO2量的玻璃组合物的可成形性的下降。但是,发现如果玻璃组合物中的B2O3的量太高,则玻璃组合物对于酸和水这两者中的分解的抗性可能下降。因此,在实施方式中,对添加到玻璃组合物的B2O3的量进行限制从而保留玻璃组合物的化学耐用性。

在实施方式中,组成空间B的玻璃组合物可以基本不含B2O3。在实施方式中,组成空间B的玻璃组合物可以包含大于0摩尔%B2O3(例如大于或等于0.1摩尔%B2O3)从而增强玻璃组合物的可成形性。B2O3的浓度小于或等于6摩尔%从而没有降低玻璃组合物对于在酸中和水中的分解的抗性。在玻璃组合物包含B2O3的实施方式中,玻璃组合物包含的B2O3的量通常大于或等于0.1摩尔%且小于或等于6摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中B2O3的量的下限可以是:大于或等于0.1摩尔%、大于或等于0.2摩尔%、大于或等于0.3摩尔%、大于或等于0.4摩尔%、大于或等于0.5摩尔%、大于或等于0.6摩尔%、大于或等于0.7摩尔%、大于或等于0.8摩尔%、大于或等于0.9摩尔%、或者甚至大于或等于1.0摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的B2O3的量的上限可以是:小于或等于6摩尔%、小于或等于5.5摩尔%、小于或等于5.0摩尔%、小于或等于4.5摩尔%、小于或等于4.0摩尔%、小于或等于3.5摩尔%、或者甚至小于或等于3.0摩尔%。应理解的是,玻璃组合物中的B2O3的量可以是在由本文所述的B2O3的下限中的任一个和B2O3的上限中的任一个所形成范围内。

例如,组成空间B的玻璃组合物包含的B2O3的量可以大于或等于0.1摩尔%且小于或等于6摩尔%,但不限于此。在实施方式中,玻璃组合物中的B2O3的量大于或等于0.2摩尔%且小于或等于6.0摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的B2O3的量大于或等于0.3摩尔%且小于或等于6.0摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的B2O3的量大于或等于0.4摩尔%且小于或等于6.0摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的B2O3的量大于或等于0.3摩尔%且小于或等于5.5摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的B2O3的量大于或等于0.3摩尔%且小于或等于5.0摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的B2O3的量大于或等于0.3摩尔%且小于或等于4.5摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的B2O3的量大于或等于0.3摩尔%且小于或等于4.0摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的B2O3的量大于或等于0.3摩尔%且小于或等于3.5摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的B2O3的量大于或等于0.3摩尔%且小于或等于3.0摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的B2O3的量大于或等于0.3摩尔%且小于或等于2.5摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的B2O3的量大于或等于0.3摩尔%且小于或等于2.0摩尔%。

组成空间B的玻璃组合物还包含一种或多种碱性氧化物。在本文中,将所有碱性氧化物的总和(单位是摩尔%)表述为R2O。具体来说,R2O是玻璃组合物中存在的Na2O(摩尔%)、K2O(摩尔%)和Li2O(摩尔%)的总和。类似于B2O3,碱性氧化物有助于增加玻璃组合物的软化点和模制温度,从而补偿了由于玻璃组合物中较高的SiO2量所导致的玻璃组合物的软化点和模制温度的增加。还可以通过在玻璃组合物中包含碱性氧化物的组合(例如,两种或更多种碱性氧化物)来进一步强化软化点和模制温度的下降,称作“混合碱性效果”的现象。但是,发现如果碱性氧化物的量太高的话,则玻璃组合物的平均热膨胀系数增加到大于100x10-7/℃,这是不合乎希望的。

在实施方式中,玻璃组合物中的碱性氧化物的量(即,R2O的量)可以大于或等于11摩尔%且小于或等于23摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中R2O的量的下限可以是:大于或等于11摩尔%、大于或等于11.5摩尔%、大于或等于12摩尔%、大于或等于12.5摩尔%、大于或等于13摩尔%、大于或等于13.5摩尔%、大于或等于14摩尔%、或者甚至大于或等于14.5摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的R2O的量的上限可以是:小于或等于23摩尔%、小于或等于23.5摩尔%、小于或等于22摩尔%、小于或等于21.5摩尔%、小于或等于21摩尔%、小于或等于20.5摩尔%、小于或等于20摩尔%、小于或等于19.5摩尔%、小于或等于19摩尔%、小于或等于18.5摩尔%、小于或等于18摩尔%、小于或等于17.5摩尔%、或者甚至小于或等于17摩尔%。应理解的是,玻璃组合物中R2O的量可以是在由本文所述的R2O的下限中的任一个和R2O的上限中的任一个所形成范围内。

例如,组成空间B的玻璃组合物包含的R2O的量可以大于或等于11摩尔%且小于或等于23摩尔%,但不限于此。在实施方式中,玻璃组合物中的R2O的量大于或等于11摩尔%且小于或等于22摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的R2O的量大于或等于11摩尔%且小于或等于21摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的R2O的量大于或等于11摩尔%且小于或等于20摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物包含的R2O的量可以大于或等于11摩尔%且小于或等于19摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的R2O的量大于或等于11摩尔%且小于或等于18摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的R2O的量大于或等于11摩尔%且小于或等于17摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的R2O的量大于或等于12摩尔%且小于或等于20摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物包含的R2O的量可以大于或等于13摩尔%且小于或等于20摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的R2O的量大于或等于14摩尔%且小于或等于20摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的R2O的量大于或等于15摩尔%且小于或等于20摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的R2O的量大于或等于16摩尔%且小于或等于20摩尔%。

发现碱性氧化物Li2O对于降低玻璃组合物的熔点、软化点和模制温度具有显著影响,由此,对于补偿由于玻璃组合物中较高浓度的SiO2而导致的玻璃组合物的可成形性的下降是有效的。但是,如本文所注意到的是,玻璃中的锂离子是高度迁移性的,并且由此倾向于从玻璃迁移出。当玻璃涂覆了(例如,金属层等)时,或者当玻璃与液体接触时,从玻璃沥出的锂离子可能污染或者劣化了涂层和/或液体。由此,在本文所述的实施方式中,玻璃组合物基本不含Li2O(即,R2O基本不含Li2O)。

在组成空间B的玻璃组合物的实施方式中,碱性氧化物(R2O)包括Na2O。如本文所注意到的那样,添加碱性氧化物(例如,Na2O)降低了玻璃组合物的软化点和模制温度,从而补偿了由于玻璃组合物中较高的SiO2量所导致的玻璃组合物的软化点和模制温度的增加。但是,如果Na2O的量太高,则玻璃组合物的热膨胀系数变得太高,这是不合乎希望的。

在碱性氧化物包括Na2O的实施方式中,玻璃组合物中存在的Na2O的量可以大于或等于11摩尔%从而改善玻璃组合物的可成形性。玻璃组合物中的Na2O的量可以小于或等于18摩尔%从而热膨胀系数没有高到不合乎希望。因此,玻璃组合物中的Na2O的量大于或等于11摩尔%且小于或等于18摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的Na2O的量的下限可以是:大于或等于11摩尔%、大于或等于11.5摩尔%、大于或等于12摩尔%、大于或等于12.5摩尔%、大于或等于13摩尔%、大于或等于13.5摩尔%、大于或等于14摩尔%、大于或等于14.5摩尔%、或者甚至大于或等于15摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的Na2O的量的上限可以是:小于或等于18摩尔%、小于或等于17.5摩尔%、小于或等于17摩尔%、小于或等于16.5摩尔%、小于或等于16摩尔%、或者甚至小于或等于15.5摩尔%。应理解的是,玻璃组合物中的Na2O的量可以是在由本文所述的Na2O的下限中的任一个和Na2O的上限中的任一个所形成范围内。

例如,组成空间B的玻璃组合物包含的R2O的量可以大于或等于11摩尔%且小于或等于18摩尔%,但不限于此。在实施方式中,玻璃组合物中的Na2O的量大于或等于12摩尔%且小于或等于18摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的Na2O的量大于或等于13摩尔%且小于或等于18摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的Na2O的量大于或等于14摩尔%且小于或等于18摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的Na2O的量大于或等于15摩尔%且小于或等于18摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的Na2O的量大于或等于12摩尔%且小于或等于17摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的Na2O的量大于或等于12摩尔%且小于或等于16摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的Na2O的量大于或等于13摩尔%且小于或等于16摩尔%。

组成空间B的玻璃组合物中的碱性氧化物(R2O)可以任选地包括K2O。类似于Na2O,添加K2O降低了玻璃组合物的软化点和模制温度,从而补偿了由于玻璃组合物中较高的SiO2量所导致的玻璃组合物的软化点和模制温度的增加。但是,如果K2O的量太高,则玻璃组合物的热膨胀系数变得太高,这是不合乎希望的。因此,希望限制玻璃组合物中K2O的存在量。

在实施方式中,组成空间B的玻璃组合物可以基本不含K2O。在碱性氧化物包括K2O的实施方式中,玻璃组合物中存在的K2O的量可以大于0摩尔%,例如:大于或等于0.5摩尔%,从而有助于改善玻璃组合物的可成形性。K2O的量小于或等于4摩尔%从而热膨胀系数没有高到不合乎希望。因此,玻璃组合物中的K2O的量可以大于或等于0.5摩尔%且小于或等于4摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的K2O的量的下限可以是:大于或等于0.5摩尔%、大于或等于0.75摩尔%、或者甚至大于或等于1.0摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的K2O的量的上限可以是:小于或等于4摩尔%、小于或等于3.75摩尔%、小于或等于3.5摩尔%、小于或等于3.25摩尔%、小于或等于3摩尔%、小于或等于2.75摩尔%、小于或等于2.5摩尔%、小于或等于2.25摩尔%、小于或等于2.0摩尔%、小于或等于1.75摩尔%、或者甚至小于或等于1.5摩尔%。应理解的是,玻璃组合物中K2O的量可以是在由本文所述的K2O的下限中的任一个和K2O的上限中的任一个所形成范围内。

例如,组成空间B的玻璃组合物包含的K2O的量可以大于或等于0.5摩尔%至小于或等于4摩尔%,但不限于此。在实施方式中,玻璃组合物中的K2O的量大于或等于0.75摩尔%且小于或等于3.75摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的K2O的量大于或等于0.75摩尔%且小于或等于3.5摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的K2O的量大于或等于0.75摩尔%且小于或等于3.25摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的K2O的量大于或等于0.75摩尔%且小于或等于3.0摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的K2O的量大于或等于0.75摩尔%且小于或等于2.75摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的K2O的量大于或等于0.75摩尔%且小于或等于2.5摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的K2O的量大于或等于0.75摩尔%且小于或等于2.25摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的K2O的量大于或等于0.75摩尔%且小于或等于2.0摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的K2O的量大于或等于0.75摩尔%且小于或等于1.75摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的K2O的量大于或等于0.75摩尔%且小于或等于1.5摩尔%。

组成空间B的玻璃组合物还包含氟(F2)。向玻璃组合物添加氟在很大程度上降低了玻璃组合物的软化点和模制温度,实现了玻璃中的SiO2的量的增加,从而改善了玻璃组合物的化学耐用性。由此,可以采用添加F2来补偿具有较高的SiO2量的玻璃组合物的可成形性的下降。

在实施方式中,组成空间B的玻璃组合物可以包含大于2.5摩尔%F2(例如大于或等于3.0摩尔%F2)从而增强玻璃组合物的可成形性。F2的浓度小于或等于5摩尔%。如果F2的浓度太高,则玻璃会变得不稳定且发生结晶。当玻璃中的Al2O3不足时,对于高于5摩尔%和甚至更低的F2浓度,碱性和碱土氟化物晶体可能变得出现问题,特别是当在高于退火点对玻璃进行再加热时。因此,在本文所述的组成空间B的玻璃组合物的实施方式中,玻璃组合物包含的F2的量通常大于或等于2.5摩尔%且小于或等于5摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的F2的量的下限可以是:大于或等于2.5摩尔%、大于或等于2.75摩尔%、大于或等于3.0摩尔%、或者甚至大于或等于3.25摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的F2的量的上限可以是:小于或等于5摩尔%、小于或等于4.75摩尔%、小于或等于4.5摩尔%、小于或等于4.25摩尔%、小于或等于4.0摩尔%、小于或等于3.75摩尔%、或者甚至小于或等于3.5摩尔%。应理解的是,玻璃组合物中F2的量可以是在由本文所述的F2的下限中的任一个和F2的上限中的任一个所形成范围内。

例如,组成空间B的玻璃组合物包含的R2O的量可以大于或等于2.5摩尔%且小于或等于5.0摩尔%,但不限于此。在实施方式中,玻璃组合物中的F2的量大于或等于2.75摩尔%且小于或等于5.0摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的F2的量大于或等于3.0摩尔%且小于或等于5.0摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的F2的量大于或等于3.25摩尔%且小于或等于5.0摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的F2的量大于或等于3.5摩尔%且小于或等于5.0摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的F2的量大于或等于3.75摩尔%且小于或等于5.0摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的F2的量大于或等于3.0摩尔%且小于或等于4.5摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的F2的量大于或等于3.0摩尔%且小于或等于4.25摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的F2的量大于或等于3.0摩尔%且小于或等于4.0摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的F2的量大于或等于3.0摩尔%且小于或等于3.75摩尔%。

在实施方式中,组成空间B的玻璃组合物可以任选地包含ZnO。向玻璃组合物添加ZnO降低了玻璃组合物的软化点和模制温度,从而补偿了由于玻璃组合物中较高的SiO2量所导致的玻璃组合物的软化点和模制温度的增加。值得注意的是,添加ZnO对于玻璃组合物在20℃至300℃温度范围上的平均热膨胀系数的增加没有其他一些改性剂(例如,碱性氧化物和/或碱土氧化物CaO、BaO和SrO)那么多。由此,可以使得添加ZnO来降低软化点和模制温度的好处最大化,而没有明显地增加玻璃组合物的平均热膨胀系数。

组成空间B中的玻璃组合物的实施方式可以基本不含ZnO。组成空间B的玻璃组合物的一些实施方式可以包含大于0摩尔%ZnO(例如大于或等于0.1摩尔%ZnO)从而增强玻璃组合物的可成形性。ZnO的浓度小于或等于3.0摩尔%从而没有降低玻璃组合物的液相线粘度。因此,在玻璃组合物包含ZnO的实施方式中,玻璃组合物包含的ZnO的量通常大于或等于0.1摩尔%且小于或等于3.0摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中ZnO的量的下限可以是:大于或等于0.1摩尔%、大于或等于0.2摩尔%、大于或等于0.3摩尔%、大于或等于0.4摩尔%、大于或等于0.5摩尔%、大于或等于0.6摩尔%、大于或等于0.7摩尔%、大于或等于0.8摩尔%、大于或等于0.9摩尔%、或者甚至大于或等于1摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的ZnO的量的上限可以是:小于或等于3.0摩尔%、小于或等于2.75摩尔%、小于或等于2.5摩尔%、小于或等于2.25摩尔%、或者甚至小于或等于2.0摩尔%。应理解的是,玻璃组合物中ZnO的量可以是在由本文所述的ZnO的下限中的任一个和ZnO的上限中的任一个所形成范围内。

例如,组成空间B的玻璃组合物包含的ZnO的量可以大于或等于0.5摩尔%且小于或等于3.0摩尔%,但不限于此。在实施方式中,玻璃组合物中的ZnO的量大于或等于0.5摩尔%且小于或等于2.75摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的ZnO的量大于或等于0.5摩尔%且小于或等于2.5摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的ZnO的量大于或等于0.5摩尔%且小于或等于2.25摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的ZnO的量大于或等于0.5摩尔%且小于或等于2.0摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的ZnO的量大于或等于0.5摩尔%且小于或等于1.75摩尔%。在实施方式中,玻璃组合物中的ZnO的量大于或等于0.5摩尔%且小于或等于1.5摩尔%。

在组成空间B中的玻璃组合物的实施方式中,玻璃组合物可以基本不含其它构成组分,包括但不限于:碱土氧化物(例如,MgO、CaO、SrO和BaO)、P2O5和Fe2O3

此外,如上文所述,组成空间B的玻璃组合物是化学耐用性的并且对于酸溶液、碱溶液和水中的分解具有抗性,这是通过本文所述的酸测试和碱测试以及ISO 720标准所确定的。玻璃组合物的化学耐用性使得玻璃组合物特别适合用于玻璃与液体(包括但不限于酸性液体、碱性液体以及水基液体)接触的应用。

本文的组成空间B的玻璃组合物具有ISO 720类型HGA2或类型HGA1的抗水解性。在实施方式中,本文所述的玻璃组合物可以具有ISO 720类型HGA1抗水解性。在实施方式中,组成空间B的玻璃组合物在暴露于酸测试之后可以具有小于10mg/cm2、小于或等于1mg/cm2、或者甚至小于或等于0.1mg/cm2的重量损失。在实施方式中,组成空间B的玻璃组合物在暴露于碱测试之后可以具有小于10mg/cm2、小于或等于5mg/cm2、或者甚至小于或等于2mg/cm2的重量损失。

在本文所述的组成空间B的玻璃组合物的实施方式中,玻璃组合物在20℃至300℃的温度范围上具有大于或等于80x10-7/℃且小于或等于92x10-7/℃的平均热膨胀系数(CTE)。例如,在实施方式中,玻璃组合物在20℃至300℃的温度范围上具有大于或等于85x10-7/℃且小于或等于88x10-7/℃的平均热膨胀系数(CTE)。

如本文所述,玻璃组合物具有较低的软化点和模制温度。这改善了将玻璃组合物从储料材料重新模制成为最终形式的便捷性。这些较低的温度还可以延长与玻璃接触的模具的使用寿命,因为较低的模制温度降低了模具的金属部件的氧化并且使得模具与玻璃组合物之间的化学反应最小化。

在本文所述的组成空间B的玻璃组合物的实施方式中,玻璃组合物具有小于或等于680℃的软化点。在实施方式中,玻璃组合物具有小于或等于670℃或者甚至小于或等于660℃的软化点。

在本文所述的组成空间B的玻璃组合物的实施方式中,玻璃组合物具有小于或等于620℃的模制温度。在实施方式中,玻璃组合物具有小于或等于615℃、小于或等于610℃、或者甚至小于或等于605℃的模制温度。

组成空间B的玻璃组合物通常可以具有大于或等于约400℃且小于或等于约500℃或者甚至大于或等于约400℃且小于或等于约450℃的应变点。玻璃组合物还可以具有大于或等于约400℃且小于或等于约500℃或者甚至大于或等于约450℃且小于或等于约500℃的退火点。

在一些实施方式中,组成空间B的玻璃组合物可以具有大于或等于90千泊(kP)的液相线粘度,从而玻璃与片成形工艺(即,熔合拉制工艺以及狭缝拉制工艺等)是相兼容的。

通过如下方式来形成组成空间A和组成空间B的玻璃组合物:对玻璃原材料的批料(例如,SiO2、Al2O3、碱性氧化物和碱土氧化物等的粉末)进行混合,从而使得玻璃原材料的批料具有所需的组成。然后,加热玻璃原料批料以形成熔融的玻璃组合物,并后续地冷却和固化以形成玻璃组合物。在固化过程中(即,当玻璃组合物是可塑性变形时),可以使用标准成形技术对玻璃组合物进行成形,从而将玻璃组合物成形为所需的最终形式。或者,可以将玻璃制品成形为储料形式,例如片材或者管材等,后续进行再加热并通过例如模制等方式成形为所需的最终形式。

实施例

通过以下实施例进一步阐述本文所述的实施方式。

实施例1

熔化并形成来自组成空间A的玻璃组合物的样品,并对样品的性质进行测量或建模(建模数值通过“*”表示)。下表1A、1B、2A和2B记录了结果。ISO720测试的酸消耗记录为0.02摩尔/L HCl每克测试的玻璃颗粒。在将玻璃样品暴露于本文所述的酸测试之后记录酸重量损失。在将玻璃样品暴露于本文所述的碱测试之后记录碱重量损失。

表1A的样品1-5以及表1B的样品6-9具有大于90kP的液相线粘度,表明这些样品的玻璃组合物可以与诸如熔合拉制工艺和狭缝拉制工艺之类的片成形工艺是可兼容的。表1A和表1B中的样品具有小于660℃的较低的软化点以及小于630℃的较低的模制温度,这表明这些玻璃组合物可以容易地进行重新模制以形成具有3维形状的玻璃制品,具有低风险的模具氧化和/或与模具材料发生反应。此外,表1A和1B中的样品具有等级HGA2或等级HGA1的抗水解性,表明这些玻璃组合物在与水性溶液接触之后不容易发生分解,由此这些玻璃尽管具有低浓度的SiO2,但是是化学耐用的。表1A和1B中的样品还分别具有在约20℃至约300℃温度范围上取平均值得到的小于88x10-7/℃的平均热膨胀系数。

不希望受限于理论,相信表1A和1B中所确定的玻璃组合物的性质是由于玻璃中的构成组分的组合,具体来说,是由于相对于其他改性剂的ZnO的含量。更具体来说,添加ZnO有助于降低玻璃组合物的软化点和模制温度,而没有明显地增加平均热膨胀系数。对于表1A和1B中的样品1-9,限制ZnO含量至小于16摩尔%有助于降低玻璃组合物的结晶并且将玻璃组合物的液相线粘度维持在大于90kP的水平。此外,使用混合了ZnO的混合的碱土氧化物或碱性氧化物有助于降低玻璃组合物的软化点和模制温度并且还有助于降低玻璃的液相线温度。具体来说,(不含有碱土氧化物的)样品3和5具有比包含ZnO与碱土氧化物的组合的玻璃组合物更高的软化点、模制温度和液相线温度。此外,发现添加ZnO改善了玻璃组合物根据ISO 720的抗水解性。

表1A

表1B

相比于表1A和1B中的样品1-9,表2A和2B的样品11-20具有较低的液相线粘度。具体来说,表2A和2B中的样品的液相线粘度小于50kP。相信这些较低的液相线粘度是由于表2A和2B的样品中的较高含量的ZnO所导致的。不希望受限于理论,相信这些玻璃组合物中较高的ZnO的量导致在液相线相中形成硅酸锌(硅锌矿,Zn2SiO4)。相信硅锌矿相容易脱离溶液,从而降低了液相线粘度。

除了具有低的液相线粘度之外,表2A和表2B中的样品还具有小于660℃的较低的软化点以及小于620℃的较低的模制温度,这表明这些玻璃组合物可以容易地进行重新模制以形成具有3维形状的玻璃制品,具有低风险的模具氧化和/或与模具材料发生反应。类似于液相线粘度,相信这些样品相对于表1A和1B中的样品具有更低的模制温度至少部分是由于表2A和2B的样品中的较高浓度的ZnO所导致的。

表2A和2B中的样品具有等级HGA2或等级HGA1的抗水解性,表明这些玻璃组合物在与水性溶液接触之后不容易发生分解,由此这些玻璃尽管具有低浓度的SiO2,但是是化学耐用的。对于表1A-2B中的所有玻璃组合物,相信尽管具有较低的SiO2浓度,但是玻璃的抗水解性的改善至少部分是由于向玻璃组合物添加了ZnO。

表2A和表2B中的样品还分别具有在约20℃至约300℃温度范围上取平均值得到的小于88x10-7/℃的平均热膨胀系数。

表2A

表2B

实施例2

熔化并形成来自组成空间B的玻璃组合物的样品,并对样品的性质进行测量或建模(建模数值通过“*”表示)。结果示于下表3中。ISO 720测试的酸消耗记录为0.02摩尔/LHCl每克测试的玻璃颗粒。在将玻璃样品暴露于本文所述的酸测试之后记录酸重量损失。在将玻璃样品暴露于本文所述的碱测试之后记录碱重量损失。

表3的样品21-26具有大于200kP的液相线粘度,表明这些样品的玻璃组合物与诸如熔合拉制工艺和狭缝拉制工艺之类的片成形工艺是相兼容的。表3中的样品具有小于680℃的较低的软化点以及小于620℃的较低的模制温度,这表明这些玻璃组合物可以容易地进行重新模制以形成具有3维形状的玻璃制品,具有低风险的模具氧化和/或与模具材料发生反应。此外,表3中的样品具有等级HGA2的抗水解性,表明这些玻璃组合物在与水性溶液接触之后不容易发生分解,由此这些玻璃尽管具有低浓度的SiO2,但是是化学耐用的。表3中的样品还分别具有在约20℃至约300℃温度范围上取平均值得到的小于92x10-7/℃的平均热膨胀系数。

虽然不希望受限于理论,但是相信表3所确定的玻璃组合物的较低的软化点和模制温度是由于向玻璃组合物添加F2所导致的。具体来说,表3中的玻璃组合物分别具有较高浓度的SiO2。如本文所述,玻璃组合物的软化点和模制温度通常随着SiO2浓度的增加而增加。但是,在表3的样品中,玻璃组合物的软化点和模制温度维持在较低数值。具体来说,尽管具有明显更高浓度的SiO2,表3中的样品的模制温度类似于表1A-2B所确定的玻璃的模制温度。

表3

对本领域的技术人员显而易见的是,可以对本文所述的实施方式进行各种修改和变动而不偏离要求保护的主题的精神和范围。因此,本说明书旨在涵盖本文所述的各个实施方式的修改和变化形式,条件是这些修改和变化形式落入所附权利要求及其等同内容的范围之内。

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