專利名稱：無鉛玻璃材料及其制備方法
技術領域：
本發明涉及等離子顯示面板領域，特別是涉及一種無鉛玻璃材料及其制備方法。
背景技術：
隨著平板顯示技術的日趨成熟，大尺寸、高清晰度和低功耗是平板顯示器的發展方向，特別是等離子平面顯示器具有高亮度、高對比度、低成本以及極易于大尺寸化的特點，逐漸成為大尺寸平板顯示器的潮流。等離子顯示面板由前基板和后基板組成。其中，前基板包括保護層、前介質層和匯流電極；后基板包括障壁、熒光粉、后介質層和 選址電極。障壁和前介質層、后介質層等組成微小的絕緣放電室，通過氣體放電激發涂敷在放電室內的熒光粉而起到顯示作用。當顯示器工作時，后基板上的選址電極確定發光單元，ITO電極放電電離氣體，從而激發熒光粉發光。為了降低等離子顯示器的功率、點火電壓和提高玻璃基板上可制作像素的數量，前基板上的匯流電極和后基板上的選址電極的質量至關重要。在清晰度要求不是特別高的等離子平面顯示器中，絲網印刷法制作匯流和尋址電極的工藝被廣泛采用。這種方法因具有制作過程較簡單、原材料用量少等優點，從而得到廣泛的使用。但是這種工藝的不足之處是不能形成高精度的電極圖形，而且隨著印刷次數的增加，絲網容易產生非彈性形變，使電極圖形達不到精度要求。由于絲網印刷的條件限制，制作更加精細的電極十分困難。因此，發展了采用感光漿料的光刻法制作選址電極圖形，該方法首先在整個玻璃基板上絲網印刷感光漿料，具有感光漿料的玻璃基板在預設條件下烘干，烘干后用掩模板遮蓋，在適當波長的紫外線下曝光并形成潛像。最后用稀堿溶液顯影除去由光掩膜屏蔽的未硬化部分，然后經過燒結后得到更加精細的選址電極。用于制備選址電極的感光導電漿料包含導電金屬顆粒、無機粘結劑、光敏單體、光引發劑、有機載體及有機溶劑等。傳統的無機粘結劑一般為低熔點的含鉛玻璃粉，因為在玻璃基板上制備電極，必須在低于玻璃基板變形溫度(約620°C)的溫度下完成燒結；此外，從提高電極對基板的附著力和強度出發，感光導電漿料中通常使用低熔點的含PbO的玻璃粉。但由于在低溫下完成燒結，因此與在更高溫度(大于800°C )下燒成的陶瓷基片上的導電體相比，存在導電率低的問題；而且PbO為有毒物質，PbO的大量使用不僅造成環境污染還對人和生物體有害。
發明內容
基于此，有必要提供一種低熔點的無鉛玻璃材料及其制備方法。一種無鉛玻璃材料，包括如下重量百分含量的各組分=Bi2O3 :2(T80%、SiO2 0 40%、P2O5 0. I 30%、B2O3 :0 30%、Al2O3 :0 20%、ZnO :0 20%、MgO :0 10%、CaO :0 10%、BaO 0 30%、Na20 :(Γ15%、Κ20 :0 15%、Zr02 :0 15% 以及 TiO2 :0 15%。在其中一個實施方式中，所述各組分的重量百分含量為=Bi2O3 :3(T75%、SiO2 O. 5 25%、P2O5 0. 5 15%、B2O3 :0 20%、Al2O3 :0 15%、ZnO :0 15%、MgO :0 5%、CaO :0 5%、BaO 0^20%, Na2O :(Tl0%、K20 :0 10%、Zr02 :0 10% 以及 TiO2 :0 10%。在其中一個實施方式中，所述SiO2、所述P2O5及所述B2O3的重量百分含量之和為5飛0% ;所述Al2O3和所述ZnO的重量百分含量之和為0 30% ;所述CaO及所述BaO的重量百分含量之和為0 30% ;所述Na2O和所述K2O的重量百分含量之和為0 15% ;所述ZrO2和所述TiO2的重量百分含量之和為0 20%。在其中一個實施方式中，所述SiO2、所述P2O5及所述B2O3的重量百分含量之和為7^40% ;所述Al2O3和所述ZnO的重量百分含量之和為廣25% ;所述CaO及所述BaO的重量百分含量之和為廣30% ;所述Na2O和所述K2O的重量百分含量之和為f 15% ;所述ZrO2和所述TiO2的重量百分含量之和為(Tl5%。在其中一個實施方式中，所述無鉛玻璃材料的軟化溫度為50(T60(TC ;所述無鉛玻璃材料在25 300°C范圍內的熱膨脹系數為5(T75X1(T7/°C。
一種無鉛玻璃材料的制備方法，包括如下步驟按照如下重量百分含量稱取各原料組分=Bi2O3 :20 80%、SiO2 :0 40%、P2O5 O. I 30%、B2O3 :0 30%、Al2O3 :0 20%、ZnO :0 20%、MgO :0 10%、CaO :0 10%、BaO :0 30%、Na2O 0 15%、K20 0"15%, ZrO2 :0 15%以及TiO2 :(Tl5%，混合后得到混合料；將所述混合料置于100(Γ1400 下加熱熔融，得到熔融玻璃液；對所述熔融玻璃液進行淬火處理，得到顆粒狀玻璃；以及將所述顆粒狀玻璃球磨、過篩，得到所述玻璃材料。在其中一個實施方式中，所述各組分的重量百分含量為=Bi2O3 :3(T75%、SiO2 O. 5 25%、P2O5 0. 5 15%、B2O3 :0 20%、Al2O3 :0 15%、ZnO :0 15%、MgO :0 5%、CaO :0 5%、BaO 0^20%, Na2O :(Tl0%、K20 :0 10%、Zr02 :0 10% 以及 TiO2 :0 10%。在其中一個實施方式中，所述SiO2、所述P2O5及所述B2O3的重量百分含量之和為5飛0% ;所述Al2O3和所述ZnO的重量百分含量之和為0 30% ;所述CaO及所述BaO的重量百分含量之和為0 30% ;所述Na2O和所述K2O的重量百分含量之和為0 15% ;所述ZrO2和所述TiO2的重量百分含量之和為0 20%。在其中一個實施方式中，所述SiO2、所述P2O5及所述B2O3的重量百分含量之和為7^40% ;所述Al2O3和所述ZnO的重量百分含量之和為廣25% ;所述CaO及所述BaO的重量百分含量之和為廣30% ;所述Na2O和所述K2O的重量百分含量之和為f 10% ;所述ZrO2和所述TiO2的重量百分含量之和為(Tl5%。在其中一個實施方式中，所述淬火處理是水淬；所述過篩過程中使用的分子篩的目數大于100目。上述無鉛玻璃材料的軟化溫度為50(T60(TC，在25 300°C范圍內的熱膨脹系數為5(Γ95 X 10_7/°C。由于該無鉛玻璃材料不含鉛，對環境友好，符合環保要求；無鉛玻璃材料軟化溫度低、熱膨脹系數小，能代替傳統的含鉛粘結劑應用于等離子顯示面板選址電極漿料中，能保證燒成后的選址電極具有較低的電阻率、較好的附著力和可焊性；且不易將有機物包入，因而不會因殘留的有機物分解而導致組成物中產生氣泡。此外，無鉛玻璃材料的制備方法的步驟簡單，容易實現，且不需要大型、昂貴的儀器設備，便于推廣使用。
圖I為一實施方式的無鉛玻璃材料的制備方法的流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖及具體實施例對無鉛玻璃材料及其制備方法進行進一步的說明。—實施方式的無鉛玻璃材料，包括如下重量百分含量的各組分=Bi2O3 :20 80%、SiO2 :0 40%、P2O5 0. I 30%、B2O3 :0 30%、Al2O3 :0 20%、ZnO :0 20%、MgO :0 10%、CaO :0 10%、BaO 0"30%, Na2O :(Tl5%、K20 :0 15%、ZrO2 :0 15% 以及 TiO2 :0 15%。在其他優選的實施方式中，上述各組分的重量百分含量為=Bi2O3 :3(T75%、SiO2 O. 5 25%、P2O5 0. 5 15%、B2O3 :0 20%、Al2O3 :0 15%、ZnO :0 15%、MgO :0 5%、CaO :0 5%、BaO 0^20%, Na2O :(Tl0%、K20 :0 10%、Zr02 :0 10% 以及 TiO2 :0 10%。 在其他優選的實施方式中，Si02、P2O5及B2O3的重量百分含量之和為5 50% ；A1203和ZnO的重量百分含量之和為(T30% ;MgO、CaO及BaO的重量百分含量之和為0 30% ；Na20和K2O的重量百分含量之和為(Tl5% ；Zr02和TiO2的重量百分含量之和為0 20%。進一步優選的，SiO2, P2O5及B2O3的重量百分含量之和為7 40% ；A1203和ZnO的重量百分含量之和為f 25% ;MgO、CaO及BaO的重量百分含量之和為f 30% ；Na20和K2O的重量百分含量之和為15% ；Zr02和TiO2的重量百分含量之和為(Tl5%。上述無鉛玻璃材料的軟化溫度為50(T600°C。無鉛玻璃材料在25 300°C范圍內的熱膨脹系數為50 95 X IO^V0C。此外，如圖I所示，本實施方式還提供了一種無鉛玻璃材料的制備方法，包括如下步驟步驟SI 10，按照如下重量百分含量稱取各原料組分=Bi2O3 :2(T80%、SiO2 :(Γ40%、P2O5 0. I 30%、B2O3 :0 30%、Al2O3 :0 20%、ZnO :0 20%、MgO :0 10%、CaO :0 10%、BaO :0 30%、Na2O :(Γ15%、Κ20 0"15%, ZrO2 :0 15% 以及 TiO2 :(Tl5%，混合后得到混合料。步驟S120，將混合料置于100(Γ1400 下加熱熔融，得到熔融玻璃液。步驟S130，對熔融玻璃液進行淬火處理，得到顆粒狀玻璃。在本實施方式中，淬火處理是去離子水水淬。步驟S140，將顆粒狀玻璃球磨、過篩，得到玻璃材料。在本實施方式中，過篩過程中使用的分子篩的目數為200目。以下為具體實施例部分無鉛玻璃材料的制備過程包括如下步驟I)、按照下表I中各實施例的摩爾百分比數據稱取各原料組分；2)、將步驟I)中稱量好的各原料使用球磨機進行混勻，混合后裝入熔融石英或剛玉坩堝中，在高溫爐中加熱形成熔融玻璃液；3)、將熔融玻璃液倒入去離子水中快速冷卻，然后烘干得到顆粒狀玻璃；4)、將顆粒狀玻璃用球磨機球磨至O. 5 3μπι，球磨后的玻璃粉過大于100目篩，得到粉狀的無鉛玻璃材料；5)、取步驟4)得到的粉狀的無鉛玻璃材料適量采用差示掃描量熱分析法(DSC法)測試軟化點溫度，結果見下表I;6)、取步驟4)得到的粉狀的無鉛玻璃材料適量再次熔化成玻璃液后倒入圓柱形模具中，做成圓柱形的試樣測試25 300°C范圍內的熱膨脹系數α，結果見下表I。表I
權利要求
1.一種無鉛玻璃材料，其特征在于，包括如下重量百分含量的各組分=Bi2O3 :2(Γ80%、SiO2 :0 40%、P2O5 0. I 30%、B2O3 :0 30%、Al2O3 :0 20%、ZnO :0 20%、MgO :0 10%、CaO :0 10%、BaO :0^30%, Na2O :(Tl5%、K20 :0 15%、ZrO2 :0 15% 以及 TiO2 :0 15%。
2.根據權利要求I所述的無鉛玻璃材料，其特征在于，所述各組分的重量百分含量為Bi2O3 :30 75%、SiO2 0. 5 25%、P2O 5 0. 5 15%、B2O3 :0 20%、Al2O3 :0 15%、ZnO :0 15%、MgO 0 5%、CaO :0 5%、BaO :0 20%、Na2O :0 10%、K2O :0 10%、ZrO2 :0 10% 以及 TiO2 :0 10%。
3.根據權利要求I或2所述的無鉛玻璃材料，其特征在于，所述SiO2、所述P2O5及所述B2O3的重量百分含量之和為5 50% ;所述Al2O3和所述ZnO的重量百分含量之和為(Γ30% ;所述MgO、所述CaO及所述BaO的重量百分含量之和為(Γ30% ;所述Na2O和所述K2O的重量百分含量之和為0 15% ;所述ZrO2和所述TiO2的重量百分含量之和為0 20%。
4.根據權利要求1-3中任意一項所述的無鉛玻璃材料，其特征在于，所述SiO2、所述P2O5及所述B2O3的重量百分含量之和為7 40% ;所述Al2O3和所述ZnO的重量百分含量之和為f 25% ;所述MgO、所述CaO及所述BaO的重量百分含量之和為f 30% ;所述Na2O和所述K2O的重量百分含量之和為f 15% ;所述ZrO2和所述TiO2的重量百分含量之和為(Tl5%。
5.根據權利要求I所述的無鉛玻璃材料，其特征在于，所述無鉛玻璃材料的軟化溫度為50(T60(TC ;所述無鉛玻璃材料在25 300°C范圍內的熱膨脹系數為50 95 X 10_7/°C。
6.一種無鉛玻璃材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟 按照如下重量百分含量稱取各原料組分=Bi2O3 :20 80%、SiO2 :0 40%、P2O5 :0. I 30%、B2O3 0"30%,Al2O3 :0 20%、Ζη0 0^20%,MgO :(Tl0%、Ca0 :(Tl0%、Ba0 0^30%,Na2O :(Tl5%、K20 (Tl5%、Zr02 :(Γ15%以及TiO2 :0 15%，混合后得到混合料； 將所述混合料置于i00(Ti4(Krc下加熱熔融，得到熔融玻璃液； 對所述熔融玻璃液進行淬火處理，得到顆粒狀玻璃；以及 將所述顆粒狀玻璃球磨、過篩，得到所述玻璃材料。
7.根據權利要求6所述的無鉛玻璃材料的制備方法，其特征在于，所述各組分的重量百分含量為=Bi2O3 :30 75%、SiO2 0. 5 25%、P2O5 0. 5 15%、B2O3 :0 20%、Al2O3 :0 15%、ZnO 0 15%、MgO :0 5%、CaO :0 5%、BaO :0 20%、Na2O :0 10%、K2O :0 10%、ZrO2 :0 10% 以及 TiO2 O"10%O
8.根據權利要求6所述的無鉛玻璃材料的制備方法，其特征在于，所述SiO2、所述P2O5及所述B2O3的重量百分含量之和為5 50% ;所述Al2O3和所述ZnO的重量百分含量之和為(Γ30% ;所述MgO、所述CaO及所述BaO的重量百分含量之和為(Γ30% ;所述Na2O和所述K2O的重量百分含量之和為CT15% ;所述ZrO2和所述TiO2的重量百分含量之和為0 20%。
9.根據權利要求6或8所述的無鉛玻璃材料的制備方法，其特征在于，所述SiO2、所述P2O5及所述B2O3的重量百分含量之和為7 40% ;所述Al2O3和所述ZnO的重量百分含量之和為f 25% ;所述MgO、所述CaO及所述BaO的重量百分含量之和為f 30% ;所述Na2O和所述K2O的重量百分含量之和為f 15% ;所述ZrO2和所述TiO2的重量百分含量之和為(Tl5%。
10.根據權利要求6所述的無鉛玻璃材料的制備方法，其特征在于，所述淬火處理是水淬；所述過篩過程中使用的分子篩的目數大于100目。
全文摘要
本發明涉及一種無鉛玻璃材料及其制備方法。該無鉛玻璃材料包括如下重量百分含量的組分Bi2O3 20~80%、SiO2 0~40%、P2O5 0.1~30%、B2O3 0~30%、Al2O3 0~20%、ZnO 0~20%、MgO 0~10%、CaO 0~10%、BaO 0~30%、Na2O 0~15%、K2O 0~15%、ZrO2 0~15%、TiO2 0~15%。該無鉛玻璃材料的軟化溫度為500~600℃，在25~300℃范圍內的熱膨脹系數為50~95×10-7/℃，不含鉛，對環境友好，符合環保要求；軟化溫度低、熱膨脹系數小，能代替傳統的含鉛粘結劑應用于等離子顯示面板選址電極漿料中。
文檔編號C03C3/066GK102875020SQ20121036637
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月27日 優先權日2012年9月27日
發明者曹秀華, 陳積世, 仝曉玲, 魏艷彪, 熊康 申請人:廣東風華高新科技股份有限公司