化学耐久性铝硅酸盐玻璃组合物及由其形成的玻璃制品的制作方法

化学耐久性铝硅酸盐玻璃组合物及由其形成的玻璃制品
1.背景
2.相关申请的交叉引用
3.本技术根据35 u.s.c
§
120要求2019年3月15日提交的系列号为62/819,184的美国临时申请的优先权权益，本文以该申请的内容为基础并通过引用将其全文纳入本文。
技术领域
4.本说明书一般涉及铝硅酸盐玻璃组合物，以及具体地，涉及化学耐久性铝硅酸盐玻璃组合物及由其形成的玻璃制品。


背景技术：

5.历史上，因为玻璃相对于其他材料的气密性、光学透明度及优异的化学耐久性，玻璃已作为包装药物的优选材料。具体而言，用于药物包装的玻璃必须具有足够的化学耐久性，以免影响其中所容纳的药物组合物的稳定性。具有合适化学耐久性的玻璃包括astm标准“ia型”和“1b型”玻璃组合物中的那些玻璃组合物，它们是铝硼硅酸盐玻璃。
6.已经发现铝硼硅酸盐玻璃可能展现剥层的倾向。此剥层的倾向与铝硼硅酸盐玻璃中的较高浓度的硼酸盐物质有关。认为减少或消除玻璃中的硼酸盐物质可以减轻剥层的倾向。
7.因此，需要呈现化学耐久性的铝硅酸盐玻璃。


技术实现要素：

8.根据第一方面a1，一种玻璃组合物可以包括：大于或等于71摩尔％且小于或等于83摩尔％的sio2；大于或等于1摩尔％且小于或等于11摩尔％的al2o3；大于或等于5摩尔％且小于或等于18摩尔％的碱金属氧化物，碱金属氧化物包含大于3摩尔％的li2o以及na2o和k2o中的至少一者；大于或等于1摩尔％且小于或等于8摩尔％的碱土金属氧化物，碱土金属氧化物包含mgo以及cao、bao和sro中的至少一者；以及tio2、zro2、hfo2、la2o3和y2o3中的至少一者，其中tio2(摩尔％) zro2(摩尔％) hfo2(摩尔％) la2o3(摩尔％) y2o3(摩尔％)大于0摩尔％且小于或等于6摩尔％，并且al2o3(摩尔％) tio2(摩尔％) zro2(摩尔％) hfo2(摩尔％) la2o3(摩尔％) y2o3(摩尔％)大于或等于2摩尔％且小于或等于12摩尔％。
9.第二方面a2包括第一方面a1的玻璃组合物，其中sio2(摩尔％) al2o3(摩尔％) tio2(摩尔％) zro2(摩尔％) hfo2(摩尔％) la2o3(摩尔％) y2o3(摩尔％) b2o3(摩尔％)小于或等于90摩尔％。
10.第三方面a3包括第一方面a1或第二方面a2的玻璃组合物，其中玻璃组合物包含tio2和zro2。
11.第四方面a4包括第一方面至第三方面a1
‑
a3中的任一方面的玻璃组合物，其中tio2(摩尔％) zro2(摩尔％)小于或等于6摩尔％。
12.第五方面a5包括第一方面至第四方面a1
‑
a4中的任一方面的玻璃组合物，其中
tio2(摩尔％) zro2(摩尔％)小于或等于4摩尔％。
13.第六方面a6包括第一方面至第五方面a1
‑
a5中任一方面的玻璃组合物，其中tio2(摩尔％) zro2(摩尔％)小于或等于2摩尔％。
14.第七方面a7包括第一方面至第六方面a1
‑
a6中的任一方面的玻璃组合物，其中玻璃组合物包含tio2、zro2和hfo2。
15.第八方面a8包括第一方面至第七方面a1
‑
a7中的任一方面的玻璃组合物，其中tio2(摩尔％) zro2(摩尔％) hfo2(摩尔％)小于或等于6摩尔％。
16.第九方面a9包括第一方面至第八方面a1
‑
a8中的任一方面的玻璃组合物，其中tio2(摩尔％) zro2(摩尔％) hfo2(摩尔％)小于或等于5摩尔％。
17.第十方面a10包括第一方面至第九方面a1
‑
a9中的任一方面的玻璃组合物，其中玻璃组合物包含zro2和hfo2。
18.第十一方面a11包括第一方面至第十方面a1
‑
a10中的任一方面的玻璃组合物，其中zro2(摩尔％) hfo2(摩尔％)小于或等于4.0摩尔％。
19.第十二方面a12包括第一方面至第十一方面a1
‑
a11中的任一方面的玻璃组合物，其中zro2(摩尔％) hfo2(摩尔％)小于或等于2.0摩尔％。
20.第十三方面a13包括第一方面至第十二方面a1
‑
a12中的任一方面的玻璃组合物，其中zro2(摩尔％) hfo2(摩尔％)小于或等于0.5摩尔％。
21.第十四方面a14包括第一方面至第十三方面a1
‑
a13中的任一方面的玻璃组合物，其中玻璃组合物包含la2o3，并且la2o3的浓度小于或等于1摩尔％。
22.第十五方面a15包括第一方面至第十四方面a1
‑
a14中的任一方面的玻璃组合物，其中玻璃组合物包含zro2，并且zro2的浓度大于1摩尔％。
23.第十六方面a16包括第一方面至第十五方面a1
‑
a15中的任一方面的玻璃组合物，其中玻璃组合物包含zro2，并且zro2的浓度小于或等于5摩尔％。
24.第十七方面a17包括第一方面至第十六方面a1
‑
a16中的任一方面的玻璃组合物，其中玻璃组合物包含hfo2，并且hfo2的浓度小于或等于4摩尔％。
25.第十八方面a18包括第一方面至第十七方面a1
‑
a17中的任一方面的玻璃组合物，其中玻璃组合物包含tio2，并且tio2的浓度大于1摩尔％。
26.第十九方面a19包括第十八方面a18的玻璃组合物，其中玻璃组合物包含tio2玻璃组合物，并且tio2的浓度小于或等于6摩尔％。
27.第二十方面a20包括第一方面至第十九方面a1
‑
a19中的任一方面的玻璃组合物，其中玻璃组合物包含y2o3，并且y2o3的浓度小于或等于1摩尔％。
28.第二十一方面a21包括第一方面至第二十方面a1
‑
a20中的任一方面的玻璃组合物，其中sio2大于或等于72摩尔％且小于或等于79摩尔％。
29.第二十二方面a22包括第一方面至第二十一方面a1
‑
a21中的任一方面的玻璃组合物，其中sio2大于或等于73摩尔％且小于或等于78摩尔％。
30.第二十三方面a23包括第一方面至第二十二方面a1
‑
a22中的任一方面的玻璃组合物，其中al2o3大于或等于2摩尔％且小于或等于8摩尔％。
31.第二十四方面a24包括第一方面至第二十三方面a1
‑
a23中的任一方面的玻璃组合物，其中al2o3大于或等于4摩尔％且小于或等于8摩尔％。
32.第二十五方面a25包括第一方面至第二十四方面a1
‑
a24中的任一方面的玻璃组合物，其中al2o3大于或等于5摩尔％且小于或等于7摩尔％。
33.第二十六方面a26包括第一方面至第二十五方面a1
‑
a25中的任一方面的玻璃组合物，其中li2o(摩尔％)>na2o(摩尔％)>k2o(摩尔％)。
34.第二十七方面a27包括第一方面至第二十六方面a1
‑
a26中的任一方面的玻璃组合物，其中碱金属氧化物大于或等于5摩尔％且小于或等于13摩尔％。
35.第二十八方面a28包括第一方面至第二十七方面a1
‑
a27中的任一方面的玻璃组合物，其中li2o大于或等于3摩尔％且小于或等于10摩尔％。
36.第二十九方面a29包括第二十八方面a28的玻璃组合物，其中li2o小于或等于8摩尔％。
37.第三十方面a30包括第一方面至第二十九方面a1
‑
a29中的任一方面的玻璃组合物，其中na2o大于或等于1摩尔％且小于或等于5摩尔％。
38.第三十一方面a31包括第三十方面a30的玻璃组合物，其中na2o小于3摩尔％。
39.第三十二方面a32包括第三十方面a30的玻璃组合物，其中na2o小于2.5摩尔％。
40.第三十三方面a33包括第三十方面a30的玻璃组合物，其中na2o小于2.0摩尔％。
41.第三十四方面a34包括第一方面至第三十三方面a1
‑
a33中的任一方面的玻璃组合物，其中k2o大于或等于1摩尔％且小于或等于7摩尔％。
42.第三十五方面a35包括第三十四方面a34的玻璃组合物，其中k2o小于5摩尔％。
43.第三十六方面a36包括第一方面至第三十五方面a1
‑
a35中的任一方面的玻璃组合物，其中碱土金属氧化物包含大于或等于4摩尔％且小于或等于8摩尔％的mgo以及小于或等于1摩尔％的cao、bao和sro中的至少一者。
44.第三十七方面a37包括第三十六方面a36的玻璃组合物，其中碱土金属氧化物包含小于或等于0.5摩尔％的cao。
45.第三十八方面a38包括第一方面至第三十七方面a1
‑
a37中的任一方面的玻璃组合物，其进一步包含大于或等于约0.01摩尔％且小于或等于0.5摩尔％的澄清剂。
46.第三十九方面a39包括第三十八方面a38的玻璃组合物，其中澄清剂为sno2。
47.第四十方面a40包括第一方面至第三十九方面a1
‑
a39中的任一方面的玻璃组合物，其中玻璃组合物在约20℃至约300℃的温度范围内具有小于或等于65
×
10
‑7/℃的平均热膨胀系数。
48.第四十一方面a41包括第一方面至第四十方面a1
‑
a40中的任一方面的玻璃组合物，其中玻璃组合物在约20℃至约300℃的温度范围内具有小于或等于62
×
10
‑7/℃且大于或等于50
×
10
‑7/℃的平均热膨胀系数。
49.第四十二方面a42包括第一方面至第四十一方面a1
‑
a41中的任一方面的玻璃组合物，其中玻璃组合物在通过离子交换进行强化之前具有根据iso720:1985的hga 1级的耐水解性。
50.第四十三方面a43包括第四十二方面a42的玻璃组合物，其中玻璃组合物在通过离子交换进行强化之后具有根据iso 720:1985的hga 1级的耐水解性。
51.第四十四方面a44包括第一方面至第四十三方面a1
‑
a43中的任一方面的玻璃组合物，其中玻璃组合物在通过离子交换进行强化之前具有根据iso695:1991的a1级或a2级的
耐碱性。
52.第四十五方面a45包括第四十四方面a44的玻璃组合物，其中玻璃组合物在通过离子交换进行强化之后具有根据iso695:1991的a1级或a2级的耐碱性。
53.第四十六方面a46包括第一方面至第四十五方面a1
‑
a45中的任一方面的玻璃组合物，其中玻璃组合物在通过离子交换进行强化之前具有根据din12116(2001)的s2级或s1级的耐酸性。
54.第四十七方面a47包括第四十六方面a46的玻璃组合物，其中玻璃组合物在通过离子交换进行强化之后具有根据din 12116(2001)的s2级或s1级的耐酸性。
55.第四十八方面a48为由第一方面至第四十七方面a1
‑
a47中的任一方面的玻璃组合物形成的玻璃药物包装。
56.在以下的详细描述中提出了本文描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详细描述、权利要求书以及附图在内的本文描述的实施方式而被认识。
57.应理解，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
58.现在将详细参照具有化学耐久性的铝硅酸盐玻璃组合物的各种实施方式。根据一个实施方式，玻璃组合物可以包括：大于或等于71摩尔％且小于或等于83摩尔％的sio2；大于或等于1摩尔％且小于或等于11摩尔％的al2o3；大于或等于5摩尔％且小于或等于18摩尔％的碱金属氧化物，碱金属氧化物包含大于3摩尔％的li2o以及na2o和k2o中的至少一者；大于或等于1摩尔％且小于或等于8摩尔％的碱土金属氧化物，碱土金属氧化物包含mgo以及cao、bao和sro中的至少一者；以及tio2、zro2、hfo2、la2o3和y2o3中的至少一者，其中tio2 zro2 hfo2 la2o3 y2o3大于0摩尔％且小于或等于6摩尔％，并且al2o3 tio2 zro2 hfo2 la2o3 y2o3大于或等于2摩尔％且小于或等于12摩尔％。将在本文中参照说明性实例进一步详细描述铝硅酸盐玻璃组合物的各种实施方式及其性质。
59.本文所使用的术语“软化点”是指玻璃组合物的粘度为1
×
10
7.6
泊时的温度。
60.本文所使用的术语“退火点”是指玻璃组合物的粘度为1
×
10
13
泊时的温度。
61.本文所使用的术语“应变点”和“t
应变”是指玻璃组合物的粘度为3
×
10
14
泊时的温度。
62.本文所使用的术语“液相线温度”是指晶体在热力学平衡下可以与玻璃熔体中的熔融玻璃共存的最高温度。
63.以吉帕斯卡(gpa)为单位来提供玻璃组合物的弹性模量(也称为杨氏模量)。玻璃的弹性模量根据astm c623，通过对每种玻璃组合物的大量样品进行共振超声光谱法而确定。
64.本文所使用的术语“cte”是指约20℃至约300℃的温度范围内的玻璃组合物的热膨胀系数。
65.剪切模量是根据astm c623，通过共振超声光谱法来测量。
66.应变点和退火点根据astm c598，基于梁弯曲粘度法来测量，梁弯曲粘度法测量作为温度函数的无机玻璃的从10
12
到10
14
泊的粘度。
67.软化点根据平行位置粘度法来测量，类似于astm c1351m，平行位置粘度法测量作为温度函数的无机玻璃的从107到109泊的粘度。
68.利用根据astm c829
‑
81的梯度炉法来测量液相线温度。
69.压缩应力(包括表面压缩应力)利用表面应力计(fsm)[例如，商购仪器，例如由日本折原实业有限公司(orihara industrial co.,ltd)制造的fsm
‑
6000]来测量。表面应力测量取决于与玻璃的双折射有关的应力光学系数(soc)的精确测量。进而根据题为“standard test method for measurement of glass stress
‑
optical coefficient”(《测量玻璃应力
‑
光学系数的标准测试方法》)的astm标准c770
‑
16中所述的方案c(玻璃盘方法)来测量soc，所述文献通过引用全文结合入本文。也利用fsm来测量压缩深度(doc)。使用本领域已知的散射光偏振镜(scalp)技术来测量最大中心张力(ct)值。
[0070]
短语“压缩深度”与缩写“doc”是指玻璃中的压缩应力转变成拉伸应力的位置。
[0071]
在本文所述的玻璃组合物的实施方式中，除非另有规定，否则组成组分(例如，sio2、al2o3及类似者)的浓度基于氧化物计，以摩尔百分比(摩尔％)来说明。
[0072]
当使用术语“不含”和“基本上不含”来描述玻璃组合物中的具体组成组分的浓度和/或描述其不存在于玻璃组合物中时，意为该组成组分不是被有意加入到玻璃组合物中的。然而，玻璃组合物可以含有作为污染物或夹杂物的痕量组成组分，其量小于0.01摩尔％。
[0073]
本文所使用的术语“化学耐久性”是指玻璃组合物在暴露于规定的化学条件之后抵抗劣化的能力。具体而言，本文所述的玻璃组合物的化学耐久性根据三个已确立的材料测试标准进行评估：2001年3月的标题为“testing of glass
‑
resistance to attack by a boiling aqueous solution of hydrochloric acid
‑
method of test and classification(玻璃试验——采用煮沸盐酸水溶液法试验耐冲击性——试验方法和分类)”的din 12116；标题为“glass
‑‑
resistance to attack by aboiling aqueous solution of mixed alkali
‑‑
method of test and classification(玻璃——耐沸腾混合碱水溶液侵蚀——试验方法和分类)”的iso 695:1991；以及标题为“glass
‑‑
hydrolytic resistance of glass grains at 121degrees c
‑‑
method of test and classification(玻璃——玻璃颗粒在121℃时的耐水解性——试验方法和分类)”的iso 720:1985。除了上述参考标准之外，也可以根据iso 719:1985的“glass
‑‑
hydrolytic resistance of glass grains at 98degrees c
‑‑
method of test and classification(玻璃——玻璃颗粒在98℃时的耐水解性——试验方法和分类)”来评估玻璃的化学耐久性。iso 719标准是iso 720标准的较不严格的版本，因此认为，符合iso 720标准的指定类别的玻璃也应符合iso 719标准的对应类别。将在本文进一步详细描述与每一标准相关的类别。
[0074]
本文所使用的术语“无色”是指厚度为10mm的玻璃组合物的样品在电磁光谱的可见部分(即，380nm至740nm的波长)中具有大于80％的透射率。
[0075]
本文中，范围可表示为从“约”一个具体值开始和/或至“约”另一个具体值终止。当表述这种范围时，另一实施方式包括自该一个具体值始和/或至该另一具体值止。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。还应理解，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。
[0076]
本文所用的方向术语——例如上、下、左、右、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。
[0077]
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。这适用于解释上的任何可能的非表达性基础，包括：涉及步骤安排的逻辑问题、操作流程、组件的顺序或组件的取向问题；由语法组织或标点派生的明显含义问题和说明书中描述的实施方式的数量或类型问题。
[0078]
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/所述”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。
[0079]
因为含硼成分的玻璃有剥层的倾向，已经研究铝硅酸盐玻璃来作为常规1b型的铝硼硅酸盐玻璃的替代品。尽管已经识别铝硅酸盐玻璃具有抗剥层性，具有优异的化学耐久性，并且可以通过离子交换工艺进行强化，但是本公开了抗剥层的铝硅酸盐玻璃可以通过离子交换进行强化，并且可以通过添加tio2、zro2、hfo2、la2o3和y2o3中的至少一者来进一步增强化学耐久性。
[0080]
在本文所述的玻璃组合物的实施方式中，sio2是组合物的最大成分，因此其是所得的玻璃网络的主要成分。即，sio2为主要的网络成形剂。sio2增强玻璃的化学耐久性，具体地，增强玻璃组合物在酸中的抗分解性以及玻璃组合物在水中的抗分解性。因此，通常期望高sio2浓度。然而，若sio2的含量太高，则玻璃的可成形性可能降低，因为更高浓度的sio2增加了熔化玻璃的难度，进而不利地影响玻璃的可成形性。
[0081]
在本文所述的实施方式中，玻璃组合物包括大于或等于71摩尔％的sio2，以增强玻璃组合物的化学耐久性。sio2的量可以小于或等于83摩尔％，而使得玻璃组合物可以容易熔化及成形。因此，在本文所述的实施方式中，玻璃组合物所包含的sio2的量一般大于或等于71摩尔％且小于或等于83摩尔％。在实施方式中，玻璃组合物中的sio2的量的下限可以大于或等于72摩尔％、大于或等于73摩尔％、大于或等于74摩尔％、大于或等于75摩尔％，或者甚至大于或等于76摩尔％。在实施方式中，玻璃组合物中的sio2的量的上限可以小于或等于82摩尔％、小于或等于81摩尔％、小于或等于80摩尔％，或者甚至小于或等于79摩尔％。应理解，玻璃组合物中的sio2的量可以在本文所述的sio2的下限中的任一者与sio2的上限中的任一者所形成的范围内。
[0082]
例如但非限制，在实施方式中，玻璃组合物可以包括大于或等于72摩尔％且小于或等于79摩尔％的sio2。在实施方式中，玻璃组合物可以包括大于或等于73摩尔％且小于或等于79摩尔％的sio2。在实施方式中，玻璃组合物可以包括大于或等于72摩尔％且小于或等于78摩尔％的sio2。在实施方式中，玻璃组合物可以包括大于或等于73摩尔％且小于或等于78摩尔％的sio2。在实施方式中，玻璃组合物可以包括大于或等于74摩尔％且小于或等于79摩尔％的sio2。在实施方式中，玻璃组合物可以包括大于或等于74摩尔％且小于
或等于78摩尔％的sio2。
[0083]
本文所述的玻璃组合物可以进一步包括al2o3。al2o3既可以作为网络成形剂，也可以作为改性剂。举例而言，al2o3与存在于玻璃组合物中的碱金属氧化物(例如，li2o、na2o和/或k2o)一起改善玻璃对于离子交换强化的敏感性。在玻璃组合物中添加al2o3还改善了玻璃的化学耐久性。然而，若玻璃组合物中的al2o3的量太高，则玻璃组合物的耐酸侵蚀性下降。进一步地，若玻璃组合物中的al2o3的量太高，则玻璃中的la2o3与zro2的溶解性可能下降(当玻璃包括这些成分时)。
[0084]
在本文所述的实施方式中，玻璃组合物所包括的al2o3的浓度大于或等于1摩尔％，以增强玻璃组合物的可离子交换性。al2o3的浓度小于或等于11摩尔％，使得玻璃组合物的耐酸侵蚀性不下降。因此，在本文所述的实施方式中，玻璃组合物所包含的al2o3的量一般大于或等于1摩尔％且小于或等于11摩尔％。在实施方式中，玻璃组合物中的al2o3的量的下限可以大于或等于2摩尔％、大于或等于3摩尔％、大于或等于4摩尔％、大于或等于5摩尔％，或者甚至大于或等于6摩尔％。在实施方式中，玻璃组合物中的al2o3的量的上限可以小于或等于10摩尔％、小于或等于9摩尔％，或者甚至小于或等于8摩尔％。应理解，玻璃组合物中的al2o3的量可以在本文所述的al2o3的下限中的任一者与al2o3的上限中的任一者所形成的范围内。
[0085]
例如但非限制，本文所述的玻璃组合物所包括的al2o3的量可以大于或等于2摩尔％且小于或等于8摩尔％。在实施方式中，玻璃组合物中的al2o3的量大于或等于4摩尔％且小于或等于8摩尔％。在一些实施方式中，玻璃组合物中的al2o3的量大于或等于5摩尔％至小于或等于7摩尔％。在实施方式中，玻璃组合物中的al2o3的量大于或等于6摩尔％至小于或等于8摩尔％。
[0086]
本文所述的玻璃组合物还包括碱金属氧化物，例如，li2o、na2o和/或k2o。碱金属氧化物促进玻璃组合物的可离子交换性。如在本文中进一步详细描述，碱金属氧化物也可以增强玻璃的其他性质。在本文所述的实施方式中，玻璃组合物可以包括至少一种碱金属氧化物，例如，li2o、na2o和/或k2o中的至少一者。在本文所述的一些实施方式中，碱金属氧化物可以包括li2o以及na2o和k2o中的至少一者。在本文所述的一些实施方式中，碱金属氧化物的量可以大于2摩尔％且小于或等于18摩尔％。在实施方式中，玻璃组合物中的碱金属氧化物的量的下限可以大于或等于2摩尔％、大于或等于3摩尔％、大于或等于4摩尔％、大于或等于5摩尔％、大于或等于6摩尔％、大于或等于7摩尔％，或者甚至大于或等于8摩尔％。在实施方式中，玻璃组合物中的碱金属氧化物的量的上限可以小于或等于18摩尔％、小于或等于17摩尔％、小于或等于16摩尔％、小于或等于15摩尔％、小于或等于14摩尔％、小于或等于13摩尔％、小于或等于12摩尔％，或者甚至小于或等于11摩尔％。应理解，玻璃组合物中的碱金属氧化物的量可以在本文所述的碱金属氧化物的下限中的任一者与碱金属氧化物的上限中的任一者所形成的范围内。
[0087]
例如但非限制，所述玻璃组合物所包括的碱金属氧化物的量可以大于或等于5摩尔％且小于或等于15摩尔％。在实施方式中，玻璃组合物中的碱金属氧化物的量大于或等于5摩尔％且小于或等于13摩尔％。在实施方式中，玻璃组合物中的碱金属氧化物的量大于或等于6摩尔％至小于或等于18摩尔％。在实施方式中，玻璃组合物中的碱金属氧化物的量大于或等于6摩尔％且小于或等于15摩尔％。在实施方式中，玻璃组合物中的碱金属氧化物
的量大于或等于6摩尔％且小于或等于13摩尔％。在实施方式中，玻璃组合物中的碱金属氧化物的量大于或等于7摩尔％至小于或等于18摩尔％。在实施方式中，玻璃组合物中的碱金属氧化物的量大于或等于7摩尔％且小于或等于15摩尔％。在实施方式中，玻璃组合物中的碱金属氧化物的量大于或等于7摩尔％且小于或等于13摩尔％。在实施方式中，玻璃组合物中的碱金属氧化物的量大于或等于8摩尔％且小于或等于18摩尔％。在实施方式中，玻璃组合物中的碱金属氧化物的量大于或等于8摩尔％且小于或等于15摩尔％。在实施方式中，玻璃组合物中的碱金属氧化物的量大于或等于8摩尔％且小于或等于13摩尔％。在实施方式中，玻璃组合物中的碱金属氧化物的量大于或等于9摩尔％且小于或等于18摩尔％。在实施方式中，玻璃组合物中的碱金属氧化物的量大于或等于9摩尔％且小于或等于15摩尔％。在实施方式中，玻璃组合物中的碱金属氧化物的量大于或等于9摩尔％且小于或等于13摩尔％。在实施方式中，玻璃组合物中的碱金属氧化物的量大于或等于10摩尔％至小于或等于18摩尔％。在实施方式中，玻璃组合物中的碱金属氧化物的量大于或等于10摩尔％且小于或等于15摩尔％。在实施方式中，玻璃组合物中的碱金属氧化物的量大于或等于10摩尔％且小于或等于13摩尔％。
[0088]
本文所述的玻璃组合物包括碱金属氧化物li2o。li2o提供了通过离子交换来强化玻璃的机制。具体地，在玻璃中添加li2o改善了离子交换过程的动力学，减少了离子交换过程的时间，以在给定的离子交换温度下达到所期望的表面压缩应力和压缩深度。还认为，由于在玻璃组合物中添加li2o，所以离子交换之后的玻璃组合物中的储存能量的量更大。li2o还增强玻璃组合物的一些其他性质。举例而言，li2o的添加降低了玻璃的软化点，进而改善了玻璃的可成形性。因为li2o抵消了更高的sio2的量所导致的玻璃熔点的升高，对于包括更大量的sio2的玻璃组合物来说，li2o的添加特别有利。li2o的添加还降低了玻璃组合物的热膨胀系数。相较于具有相对较高热膨胀系数的玻璃组合物，降低热膨胀系数改善了热循环或热应力条件下的玻璃的幸存能力。最后，li2o的添加改善了玻璃的耐水解性，由此提供了化学耐久性更高的玻璃。
[0089]
存在于玻璃组合物中的li2o的量可以大于0摩尔％，例如，大于或等于3摩尔％。在实施方式中，存在于玻璃组合物中的li2o的量可以大于或等于3摩尔％且小于或等于10摩尔％。在实施方式中，玻璃组合物中的li2o的量的下限可以大于或等于4摩尔％、大于或等于5摩尔％，或者甚至大于或等于6摩尔％。在实施方式中，玻璃组合物中的na2o的量的上限可以小于或等于9摩尔％、小于或等于8摩尔％、小于或等于7摩尔％、小于或等于6摩尔％、小于或等于5摩尔％，或者甚至小于或等于4摩尔％。应理解，玻璃组合物中的li2o的量可以在本文所述的li2o的下限中的任一者与li2o的上限中的任一者所形成的范围内。
[0090]
例如但非限制，本文所述的玻璃组合物所包括的li2o的量可以大于或等于3摩尔％且小于或等于9摩尔％。在实施方式中，玻璃组合物中的li2o的量大于或等于3摩尔％且小于或等于8摩尔％。在一些实施方式中，玻璃组合物中的li2o的量大于或等于4摩尔％且小于或等于10摩尔％。在实施方式中，玻璃组合物中的li2o的量大于或等于4摩尔％且小于或等于9摩尔％。在实施方式中，玻璃组合物中的li2o的量大于或等于4摩尔％且小于或等于8摩尔％。在实施方式中，玻璃组合物中的li2o的量大于或等于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li2o的量大于或等于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li2o的量大于或等于5摩尔％且小于或等于8摩尔％。
[0091]
当包括碱金属氧化物na2o时，碱金属氧化物na2o增强玻璃组合物的可离子交换性，并改善玻璃组合物的可熔化性。若na2o的量太低，则玻璃组合物的液相线温度可能增加，使得玻璃组合物难以熔化。然而，若na2o的浓度太高，则玻璃组合物的化学耐久性降低。在碱金属氧化物包括na2o的实施方式中，存在于玻璃组合物中的na2o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13摩尔％。在实施方式中，玻璃组合物中的na2o的量的下限可以大于或等于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％、大于或等于3摩尔％、大于或等于3.25摩尔％、大于或等于3.5摩尔％，或者甚至大于或等于3.75摩尔％。在实施方式中，玻璃组合物中的na2o的量的上限可以小于或等于12摩尔％、小于或等于11摩尔％、小于或等于10摩尔％、小于或等于9摩尔％、小于或等于8摩尔％、小于或等于7摩尔％、小于或等于6摩尔％、小于或等于5摩尔％、小于或等于4摩尔％、小于或等于3摩尔％、小于或等于2.5摩尔％，或者甚至小于或等于2摩尔％。应理解，玻璃组合物中的na2o的量可以在本文所述的na2o的下限中的任一者与na2o的上限中的任一者所形成的范围内。
[0092]
例如但非限制，本文所述的玻璃组合物所包括的na2o的量可以大于或等于1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1摩尔％且小于或等于11摩尔％。在实施方式中，玻璃组合物中的na2o的量大于或等于1摩尔％且小于或等于10摩尔％。在实施方式中，玻璃组合物中的na2o的量大于或等于1摩尔％且小于或等于9摩尔％。在实施方式中，玻璃组合物中的na2o的量大于或等于1摩尔％且小于或等于8摩尔％。在实施方式中，玻璃组合物中的na2o的量大于或等于1摩尔％且小于或等于7摩尔％。在实施方式中，玻璃组合物中的na2o的量大于或等于1摩尔％且小于或等于6摩尔％。在实施方式中，玻璃组合物中的na2o的量大于或等于1摩尔％且小于或等于5摩尔％。在实施方式中，玻璃组合物中的na2o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na2o的量大于或等于1摩尔％且小于或等于3摩尔％。在实施方式中，玻璃组合物中的na2o的量大于或等于1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na2o的量大于或等于1摩尔％至小于或等于2.0摩尔％。
[0093]
如上所述，玻璃组合物中的碱金属氧化物可以进一步包括k2o。类似于na2o，存在于玻璃组合物中的k2o的量也与玻璃组合物的可离子交换性和玻璃的可熔化性有关。具体而言，随着玻璃组合物中存在的k2o的量增加，通过离子交换可以获得的压缩应力降低。此外，若k2o的量太多，则玻璃组合物难以熔化。因此，期望限制玻璃组合物中存在的k2o的量。
[0094]
在碱金属氧化物包括k2o的实施方式中，存在于玻璃组合物中的k2o的量可以大于0摩尔％，例如，大于或等于0.5摩尔％，并且小于或等于10摩尔％。在实施方式中，玻璃组合物中的k2o的量的下限可以大于或等于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％、大于或等于3摩尔％、大于或等于3.25摩尔％、大于或等于3.5摩尔％，或者甚至大于或等于3.75摩尔％。在实施方式中，玻璃组合物中的k2o的量的上限可以小于或等于10摩尔％、小于或等于9摩尔％、小于或等于8摩尔％、小于或等于7摩尔％、小于或等于6摩尔％、小于或等于5摩尔％、小于或等于4摩尔％、小于或等于3摩尔％、小于或等于2.5摩尔％，或者甚至小于或等于2摩尔％。应理解，玻璃组合物中的k2o的
量可以在本文所述的k2o的下限中的任一者与k2o的上限中的任一者所形成的范围内。
[0095]
例如但非限制，本文所述的玻璃组合物所包括的k2o中的量可以大于或等于1摩尔％至小于或等于9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8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7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6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1摩尔％且小于或等于2.0摩尔％。
[0096]
在玻璃组合物是用于形成玻璃制品且玻璃制品随后将通过离子交换而强化的实施方式中，玻璃制品中的li2o的量大于存在于玻璃制品中的na2o的量，并且大于存在于玻璃制品中的k2o的量。类似地，玻璃制品中的na2o的量大于存在于玻璃制品中的k2o的量。举例而言，在玻璃制品包含li2o、na2o和k2o的情况中，li2o(摩尔％)>na2o(摩尔％)>k2o(摩尔％)；在玻璃制品包含li2o和na2o的情况中，li2o(摩尔％)＞na2o(摩尔％)；以及在玻璃制品包含li2o和k2o的情况中，li2o(摩尔％)＞k2o(摩尔％)。
[0097]
碱土金属氧化物(例如，mgo、cao、bao和sro)可以存在于玻璃组合物中，以改善玻璃批料的可熔化性，并增加玻璃组合物的化学耐久性。在本文所述的玻璃组合物中，存在于玻璃组合物中的碱土金属氧化物的总量(摩尔％)一般小于存在于玻璃组合物中的碱金属氧化物的总量(摩尔％)，以改善玻璃组合物的可离子交换性。在本文所述的玻璃组合物中，碱土金属氧化物可以包括mgo以及cao、bao和sro中的至少一者。
[0098]
在本文所述的一些实施方式中，碱土金属氧化物的量可以大于或等于1摩尔％且小于或等于8摩尔％。在实施方式中，玻璃组合物中的碱土金属氧化物的量的下限可以大于或等于2摩尔％、大于或等于3摩尔％、大于或等于4摩尔％，或者甚至大于或等于5摩尔％，或者甚至大于或等于6摩尔％。在实施方式中，玻璃组合物中的碱土金属氧化物的量的上限可以小于或等于8摩尔％、小于或等于7摩尔％、小于或等于6摩尔％，或者甚至小于或等于5摩尔％。应理解，玻璃组合物中的碱土金属氧化物的量可以在本文所述的碱土金属氧化物的下限中的任一者与碱土金属氧化物的上限中的任一者所形成的范围内。
[0099]
例如但非限制，所述玻璃组合物所包括的碱土金属氧化物的量可以大于或等于2摩尔％且小于或等于8摩尔％。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于3摩尔％且小于或等于8摩尔％的碱土金属氧化物。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于4摩尔％且小于或等于8摩尔％的碱土金属氧化物。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于5摩尔％且小于或等于8摩尔％的碱土金属氧化物。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于4摩尔％且小于或等于7摩尔％的碱土金属氧化物。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于4摩尔％且小于或等于6摩尔％的碱土金属氧化物。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于4摩尔％且小于或等于5摩尔％的碱土金属氧化物。
[0100]
在本文所述的实施方式中，玻璃组合物中的碱土金属氧化物包括mgo。除了改善玻璃组合物的可成形性和可熔化性之外，mgo还可以改善玻璃组合物的离子交换效能。mgo还
改善了la2o3和zro2的溶解性(在玻璃组合物包括这些成分的情况下)。
[0101]
在本文所述的一些实施方式中，玻璃组合物中的mgo的量可以大于或等于1摩尔％且小于或等于8摩尔％。在实施方式中，玻璃组合物中的mgo的量的下限可以大于或等于2摩尔％、大于或等于3摩尔％、大于或等于4摩尔％、大于或等于5摩尔％，或者甚至大于或等于6摩尔％。在实施方式中，玻璃组合物中的mgo的量的上限可以小于或等于7摩尔％、小于或等于6摩尔％，或者甚至小于或等于5摩尔％。应理解，玻璃组合物中的mgo的量可以在本文所述的mgo的下限中的任一者与mgo的上限中的任一者所形成的范围内。
[0102]
例如但非限制，所述玻璃组合物所包括的mgo的量可以大于或等于2摩尔％且小于或等于8摩尔％。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于3摩尔％且小于或等于8摩尔％的mgo。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于4摩尔％且小于或等于8摩尔％的mgo。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于2摩尔％且小于或等于7摩尔％的mgo。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于2摩尔％且小于或等于6摩尔％的mgo。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于2摩尔％且小于或等于5摩尔％的mgo。
[0103]
在本文所述的实施方式中，除了mgo之外，玻璃组合物中的碱土金属氧化物可以包括cao、bao和sro中的至少一者。cao、bao和sro改善玻璃组合物的可成形性，并且还改善玻璃组合物的化学耐久性。
[0104]
在本文所述的一些实施方式中，玻璃组合物中的cao、bao和sro的总量(即，玻璃组合物中的cao(摩尔％) bao(摩尔％) sro(摩尔％))可以大于或等于0.10摩尔％且小于或等于2摩尔％。在实施方式中，玻璃组合物中的cao、bao和sro的总量的下限可以大于或等于0.15摩尔％、大于或等于0.20摩尔％、大于或等于0.25摩尔％、大于或等于0.30摩尔％、大于或等于0.35摩尔％、大于或等于0.40摩尔％、大于或等于0.45摩尔％，或者甚至大于或等于0.50摩尔％。在实施方式中，玻璃组合物中的cao、bao和sro的总量的上限可以小于或等于2摩尔％、小于或等于1.75摩尔％、小于或等于1.5摩尔％、小于或等于1.25摩尔％、小于或等于1.0摩尔％，或者甚至小于或等于0.75摩尔％。应理解，玻璃组合物中的cao、bao和sro的总量可以在本文所述的cao、bao和sro的总量的下限中的任一者与cao、bao和sro的总量的上限中的任一者所形成的范围内。
[0105]
例如但非限制，所述玻璃组合物中的cao、bao和sro的总量可以大于或等于0.10摩尔％且小于或等于1.5摩尔％。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物中的cao、bao和sro的总量可以大于或等于0.10摩尔％且小于或等于1.25摩尔％。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物中的cao、bao和sro的总量可以大于或等于0.10摩尔％且小于或等于1.0摩尔％。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物中的cao、bao和sro的总量可以大于或等于0.10摩尔％且小于或等于0.75摩尔％。
[0106]
在本文所述的实施方式中，玻璃组合物一般富含mgo(即，玻璃组合物中的mgo的浓度大于玻璃组合物中的其他碱土金属氧化物的总浓度)。形成玻璃组合物而使得玻璃组合物富含mgo改善了所得到玻璃的耐水解性。此外，相对于富含其他碱土金属氧化物的玻璃组合物，富含mgo的玻璃组合物一般呈现改善的离子交换性能。具体而言，相较于富含其他碱土金属氧化物的玻璃组合物，富含mgo的玻璃组合物所形成的玻璃通常具有更大的扩散率。更大的扩散率能够在玻璃中形成更深的层深度。相较于富含其他碱土金属氧化物(例如，
cao、bao和sro，或其组合)的玻璃组合物，富含mgo的玻璃组合物还能够在玻璃的表面中实现更高的压缩应力。此外，通常应理解，随着离子交换过程进行以及碱离子更深地渗透进入玻璃，在玻璃的表面处所实现的最大压缩应力可能随着时间而降低。然而，相较于富含其他碱土金属氧化物或其他碱土金属氧化物的组合的玻璃组合物所形成的玻璃(即，贫mgo的玻璃)，富含mgo的玻璃组合物所形成的玻璃呈现压缩应力的较少降低。因此，相较于富含其他碱土金属氧化物或其他碱土金属氧化物的组合的玻璃，富含mgo的玻璃组合物能够在表面处产生更高的压缩应力，并且具有更大的压缩深度。
[0107]
为了在本文所述的玻璃组合物中充分实现mgo的益处，已确定以摩尔％计的cao、bao和sro的总浓度相对于cao、bao和sro的浓度与mgo的浓度的总和的比值(即，((cao bao sro)/(cao bao sro mgo))应该最小化。具体而言，已确定(cao bao sro)/(cao bao sro mgo)应该小于或等于0.5。在一些实施方式中，(cao bao sro)/(cao bao sro mgo)小于或等于0.3，或者甚至小于或等于0.2。在一些其他实施方式中，(cao bao sro)/(cao ba o sro mgo)可以甚至小于或等于0.1。
[0108]
本文所述的玻璃组合物可以包含一种或更多种额外的金属氧化物，以进一步改善玻璃组合物的化学耐久性。具体而言，已经发现添加tio2、zro2、hfo2、la2o3和y2o3中的一者或更多者可以进一步增加玻璃组合物的化学耐久性，而得到在离子交换强化之前具有良好化学耐久性的玻璃组合物，具体为关于碱性溶液中的玻璃的化学耐久性。还已经发现，添加tio2、zro2、hfo2、la2o3和y2o3有利地降低了玻璃组合物的平均热膨胀系数。
[0109]
不期望受到理论的束缚，认为添加tio2、zro2、hfo2、la2o3和y2o3中的一者或更多者通过增强玻璃组合物中的al2o3的功能性而改善了玻璃的性质。如本文所述，在玻璃组合物中添加al2o3改善了玻璃对于离子交换强化的敏感性，并且还改善了玻璃的化学耐久性。关于化学耐久性，认为在玻璃组合物中添加al2o3减少了玻璃组合物中的非桥接氧的量，进而改善了玻璃的化学耐久性。然而，已经发现，若玻璃组合物中的al2o3的量太多，则玻璃组合物的耐酸侵蚀性下降。现在已经发现，除了al2o3之外，包括tio2、zro2、hfo2、la2o3和y2o3中的一者或更多者进一步减少了玻璃组合物中的非桥接氧的量，进而进一步改善了玻璃的化学耐久性，使其超过仅添加al2o3可以达到的化学耐久性。
[0110]
本文所述的玻璃组合物包括tio2、zro2、hfo2、la2o3和y2o3中的至少一者，以进一步增强玻璃组合物的化学耐久性。在实施方式中，玻璃组合物中的tio2、zro2、hfo2、la2o3和y2o3的总量(即，tio2(摩尔％) zro2(摩尔％) hfo2(摩尔％) la2o3(摩尔％) y2o3(摩尔％)大于0摩尔％且小于或等于6摩尔％。在实施方式中，玻璃组合物中的tio2、zro2、hfo2、la2o3和y2o3的总量的下限可以大于或等于0.25摩尔％、大于或等于0.30摩尔％、大于或等于0.35摩尔％、大于或等于0.40摩尔％、大于或等于0.45摩尔％、大于或等于0.50摩尔％、大于或等于0.55摩尔％、大于或等于0.60摩尔％、大于或等于0.65摩尔％、大于或等于0.70摩尔％、大于或等于0.75摩尔％、大于或等于0.80摩尔％、大于或等于0.85摩尔％、大于或等于0.90摩尔％、大于或等于0.95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tio2、zro2、hfo2、la2o3和y2o3的总量的上限可以小于或等于5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％、小于或等于3.0摩尔％、小于或等于2.5摩尔％，或者甚至小于或等于2.0摩尔％。应理解，玻璃组合物中的tio2、zro2、hfo2、la2o3和y2o3的总量可以在本文所述的tio2、zro2、hfo2、la2o3和y2o3的总量的下限中的
任一者与tio2、zro2、hfo2、la2o3和y2o3的总量的上限中的任一者所形成的范围内。
[0111]
例如但非限制，所述玻璃组合物中的tio2、zro2、hfo2、la2o3和y2o3的总量可以大于或等于0.30摩尔％且小于或等于6摩尔％。尽管已经发现在玻璃组合物中添加tio2、zro2、hfo2、la2o3和/或y2o3可以改善玻璃组合物的化学耐久性，但是还发现单独或共同超过6摩尔％的tio2、zro2、hfo2、la2o3和y2o3的浓度可能造成玻璃的可成形性与耐酸性下降。因此，在实施方式中，本文所述的玻璃组合物中的tio2、zro2、hfo2、la2o3和y2o3的总量可以大于或等于0.30摩尔％且小于或等于5.5摩尔％。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物中的tio2、zro2、hfo2、la2o3和y2o3的总量可以大于或等于0.30摩尔％且小于或等于5.0摩尔％。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物中的tio2、zro2、hfo2、la2o3和y2o3的总量可以大于或等于0.30摩尔％且小于或等于4.5摩尔％。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物中的tio2、zro2、hfo2、la2o3和y2o3的总量可以大于或等于0.30摩尔％且小于或等于3.0摩尔％。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物中的tio2、zro2、hfo2、la2o3和y2o3的总量可以大于或等于0.30摩尔％且小于或等于2.5摩尔％。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物中的tio2、zro2、hfo2、la2o3和y2o3的总量可以大于或等于0.30摩尔％且小于或等于2.0摩尔％。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物中的tio2、zro2、hfo2、la2o3和y2o3的总量可以大于或等于0.30摩尔％且小于或等于1.5摩尔％。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物中的tio2、zro2、hfo2、la2o3和y2o3的总量可以大于或等于0.30摩尔％且小于或等于1.0摩尔％。
[0112]
在实施方式中，玻璃组合物可以可任选地包括tio2。已经发现在玻璃组合物中添加tio2改善了玻璃组合物的耐水解性，同时还改善了玻璃的离子交换性能。在玻璃组合物包括tio2的实施方式中，存在于玻璃组合物中的tio2的量可以大于或等于0.01摩尔％、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％、大于或等于1.5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tio2的量的上限可以小于或等于6.0摩尔％、小于或等于5.75摩尔％、小于或等于5.5摩尔％、小于或等于5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％、小于或等于3.0摩尔％、小于或等于2.5摩尔％，或者甚至小于或等于2.0摩尔％。应理解，玻璃组合物中的tio2的量可以在本文所述的tio2的下限中的任一者与tio2的上限中的任一者所形成的范围内。
[0113]
例如但非限制，所述玻璃组合物所包括的tio2的量可以大于或等于0.01摩尔％且小于或等于5.5摩尔％。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于0.01摩尔％且小于或等于5.0摩尔％的tio2。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于0.01摩尔％且小于或等于4.5摩尔％的tio2。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于0.01摩尔％且小于或等于4.0摩尔％的tio2。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于0.01摩尔％且小于或等于3.5摩尔％的tio2。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于0.01摩尔％且小于或等于3.0摩尔％的tio2。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于0.01摩尔％且小于或等于2.5摩尔％的tio2。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于0.01摩尔％且小于或等于2.0摩尔％的tio2。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于1.0摩尔％且小于或等于6.0摩尔％的tio2。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物
可以包括大于或等于1.0摩尔％且小于或等于5.5摩尔％的tio2。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于1.0摩尔％且小于或等于5.0摩尔％的tio2。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于1.0摩尔％且小于或等于4.5摩尔％的tio2。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于1.0摩尔％且小于或等于3.0摩尔％的tio2。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于1.0摩尔％且小于或等于2.5摩尔％的tio2。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于1.0摩尔％且小于或等于2.0摩尔％的tio2。
[0114]
在玻璃组合物中添加zro2改善了玻璃组合物的耐碱性，而不会赋予玻璃组合物颜色(即，zro2的添加有助于将玻璃维持在“无色”，所述“无色”通过玻璃的透射率来确定)。在玻璃组合物包括zro2的实施方式中，存在于玻璃组合物中的zro2的量可以大于或等于0.01摩尔％且小于或等于6摩尔％。在实施方式中，玻璃组合物中的zro2的量的下限可以大于或等于0.01摩尔％、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％、大于或等于1.5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zro2的量的上限可以小于或等于6.0摩尔％、小于或等于5.75摩尔％、小于或等于5.5摩尔％、小于或等于5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％、小于或等于3.0摩尔％、小于或等于2.5摩尔％，或者甚至小于或等于2.0摩尔％。应理解，玻璃组合物中的zro2的量可以在本文所述的zro2的下限中的任一者与zro2的上限中的任一者所形成的范围内。
[0115]
例如但非限制，所述玻璃组合物所包括的zro2的量可以大于或等于0.01摩尔％且小于或等于5.5摩尔％。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于0.01摩尔％且小于或等于5.0摩尔％的zro2。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于0.01摩尔％且小于或等于4.5摩尔％的zro2。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于0.01摩尔％且小于或等于4.0摩尔％的zro2。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于0.01摩尔％且小于或等于3.5摩尔％的zro2。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于0.01摩尔％且小于或等于3.0摩尔％的zro2。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于0.01摩尔％且小于或等于2.5摩尔％的zro2。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于0.01摩尔％且小于或等于2.0摩尔％的zro2。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于1.0摩尔％且小于或等于6.0摩尔％的zro2。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于1.0摩尔％且小于或等于5.5摩尔％的zro2。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于1.0摩尔％且小于或等于5.0摩尔％的zro2。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于1.0摩尔％且小于或等于4.5摩尔％的zro2。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于1.0摩尔％且小于或等于3.0摩尔％的zro2。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于1.0摩尔％且小于或等于2.5摩尔％的zro2。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于1.0摩尔％且小于或等于2.0摩尔％的zro2。
[0116]
类似于zro2，在玻璃组合物中添加hfo2也改善了玻璃组合物的耐碱性，而不会赋予
玻璃组合物颜色。在玻璃组合物包括hfo2的实施方式中，存在于玻璃组合物中的hfo2的量可以大于或等于0.01摩尔％且小于或等于6摩尔％。在实施方式中，玻璃组合物中的hfo2的量的下限可以大于或等于0.01摩尔％、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％、大于或等于1.5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hfo2的量的上限可以小于或等于6.0摩尔％、小于或等于5.75摩尔％、小于或等于5.5摩尔％、小于或等于5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％、小于或等于3.0摩尔％、小于或等于2.5摩尔％，或者甚至小于或等于2.0摩尔％。应理解，玻璃组合物中的hfo2的量可以在本文所述的hfo2的下限中的任一者与hfo2的上限中的任一者所形成的范围内。
[0117]
例如但非限制，所述玻璃组合物所包括的hfo2的量可以大于或等于0.01摩尔％且小于或等于5.5摩尔％。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于0.01摩尔％且小于或等于5.0摩尔％的hfo2。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于0.01摩尔％且小于或等于4.5摩尔％的hfo2。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于0.01摩尔％且小于或等于4.0摩尔％的hfo2。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于0.01摩尔％且小于或等于3.5摩尔％的hfo2。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于0.01摩尔％且小于或等于3.0摩尔％的hfo2。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于0.01摩尔％且小于或等于2.5摩尔％的hfo2。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于0.01摩尔％且小于或等于2.0摩尔％的hfo2。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于1.0摩尔％且小于或等于6.0摩尔％的hfo2。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于1.0摩尔％且小于或等于5.5摩尔％的hfo2。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于1.0摩尔％且小于或等于5.0摩尔％的hfo2。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于1.0摩尔％且小于或等于4.5摩尔％的hfo2。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于1.0摩尔％且小于或等于3.0摩尔％的hfo2。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于1.0摩尔％且小于或等于2.5摩尔％的hfo2。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于1.0摩尔％且小于或等于2.0摩尔％的hfo2。
[0118]
在玻璃组合物中添加la2o3改善了玻璃组合物的耐水解性。在玻璃组合物包括la2o3的实施方式中，存在于玻璃组合物中的la2o3的量可以大于或等于0.01摩尔％且小于或等于6摩尔％。在实施方式中，玻璃组合物中的la2o3的量的下限可以大于或等于0.01摩尔％、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％、大于或等于1.5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la2o3的量的上限可以小于或等于6.0摩尔％、小于或等于5.75摩尔％、小于或等于5.5摩尔％、小于或等于5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％、小于或等于3.0摩尔％、小于或等于2.5摩尔％、小于或等于2.0摩尔％、小于或等于1.5摩尔％，或者甚至小于或等于
1.0摩尔％。应理解，玻璃组合物中的la2o3的量可以在本文所述的la2o3的下限中的任一者与la2o3的上限中的任一者所形成的范围内。
[0119]
例如但非限制，所述玻璃组合物所包括的la2o3的量可以大于或等于0.01摩尔％且小于或等于5.5摩尔％。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于0.01摩尔％且小于或等于5.0摩尔％的la2o3。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于0.01摩尔％且小于或等于4.5摩尔％的la2o3。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于0.01摩尔％且小于或等于4.0摩尔％的la2o3。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于0.01摩尔％且小于或等于3.5摩尔％的la2o3。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于0.01摩尔％且小于或等于3.0摩尔％的la2o3。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于0.01摩尔％且小于或等于2.5摩尔％的la2o3。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于0.01摩尔％且小于或等于2.0摩尔％的la2o3。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于0.01摩尔％且小于或等于1.5摩尔％的la2o3。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于0.01摩尔％且小于或等于1.0摩尔％的la2o3。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于0.01摩尔％且小于或等于2.0摩尔％的la2o3。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于1.0摩尔％且小于或等于6.0摩尔％的la2o3。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于1.0摩尔％且小于或等于5.5摩尔％的la2o3。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于1.0摩尔％且小于或等于5.0摩尔％的la2o3。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于1.0摩尔％且小于或等于4.5摩尔％的la2o3。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于1.0摩尔％且小于或等于3.0摩尔％的la2o3。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于1.0摩尔％且小于或等于2.5摩尔％的la2o3。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于1.0摩尔％且小于或等于2.0摩尔％的la2o3。
[0120]
在玻璃组合物中添加y2o3改善了玻璃组合物的耐水解性、耐酸性及耐碱性。在玻璃组合物包括y2o3的实施方式中，存在于玻璃组合物中的y2o3的量可以大于或等于0.01摩尔％且小于或等于6摩尔％。在实施方式中，玻璃组合物中的y2o3的量的下限可以大于或等于0.01摩尔％、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％、大于或等于1.5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y2o3的量的上限可以小于或等于6.0摩尔％、小于或等于5.75摩尔％、小于或等于5.5摩尔％、小于或等于5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％、小于或等于3.0摩尔％、小于或等于2.5摩尔％，或者甚至小于或等于2.0摩尔％。应理解，玻璃组合物中的y2o3的量可以在本文所述的y2o3的下限中的任一者与y2o3的上限中的任一者所形成的范围内。
[0121]
例如但非限制，所述玻璃组合物所包括的y2o3的量可以大于或等于0.01摩尔％且小于或等于5.5摩尔％。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于0.01摩尔％且小于或等于5.0摩尔％的y2o3。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于0.01摩尔％且小于或等于4.5摩尔％的y2o3。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于0.01摩尔％且小于或等于4.0摩尔％的y2o3。在实施方式中，本文所述
的玻璃组合物可以包括大于或等于0.01摩尔％且小于或等于3.5摩尔％的y2o3。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于0.01摩尔％且小于或等于3.0摩尔％的y2o3。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于0.01摩尔％且小于或等于2.5摩尔％的y2o3。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于0.01摩尔％且小于或等于2.0摩尔％的y2o3。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于1.0摩尔％且小于或等于6.0摩尔％的y2o3。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于1.0摩尔％且小于或等于5.5摩尔％的y2o3。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于1.0摩尔％且小于或等于5.0摩尔％的y2o3。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于1.0摩尔％且小于或等于4.5摩尔％的y2o3。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于1.0摩尔％且小于或等于3.0摩尔％的y2o3。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于1.0摩尔％且小于或等于2.5摩尔％的y2o3。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物可以包括大于或等于1.0摩尔％且小于或等于2.0摩尔％的y2o3。
[0122]
在实施方式中，玻璃组合物可以包括tio2、zro2、hfo2、la2o3和y2o3中的至少两种的组合。例如但非限制，在实施方式中，玻璃组合物可以包括tio2与zro2的组合。在这些实施方式中，tio2 zro2的总量(即，tio2(摩尔％) zro2(摩尔％))可以大于0且小于或等于6摩尔％、大于0且小于或等于5摩尔％、大于0且小于或等于4摩尔％、大于0且小于或等于3摩尔％、大于0且小于或等于2摩尔％，或者甚至大于0且小于或等于1摩尔％。作为另一实例，在实施方式中，玻璃组合物可以包括tio2、zro2和hfo2的组合。在这些实施方式中，tio2 zro2 hfo2的总量(即，tio2(摩尔％) zro2(摩尔％) hfo2(摩尔％))可以大于0且小于或等于6摩尔％、大于0且小于或等于5摩尔％、大于0且小于或等于4摩尔％、大于0且小于或等于3摩尔％、大于0且小于或等于2摩尔％，或者甚至大于0且小于或等于1摩尔％。作为另一实例，在实施方式中，玻璃组合物可以包括zro2与hfo2的组合。在这些实施方式中，zro2 hfo2的总量(即，zro2(摩尔％) hfo2(摩尔％))可以大于0且小于或等于5摩尔％、大于0且小于或等于4摩尔％、大于0且小于或等于3摩尔％、大于0且小于或等于2摩尔％，或者甚至大于0且小于或等于1摩尔％。作为另一实例，在实施方式中，玻璃组合物可以包括zro2与y2o3的组合。在这些实施方式中，zro2 y2o3的总量(即，zro2(摩尔％) y2o3(摩尔％))可以大于0且小于或等于5摩尔％、大于0且小于或等于4摩尔％、大于0且小于或等于3摩尔％、大于0且小于或等于2摩尔％，或者甚至大于0且小于或等于1摩尔％。作为另一实例，在实施方式中，玻璃组合物可以包括tio2与y2o3的组合。在这些实施方式中，tio2 y2o3的总量(即，tio2(摩尔％) y2o3(摩尔％))可以大于0且小于或等于5摩尔％、大于0且小于或等于4摩尔％、大于0且小于或等于3摩尔％、大于0且小于或等于2摩尔％，或者甚至大于0且小于或等于1摩尔％。作为另一实例，在实施方式中，玻璃组合物可以包括la2o3与y2o3的组合。在这些实施方式中，la2o3 y2o3的总量(即，la2o3(摩尔％) y2o3(摩尔％))可以大于0且小于或等于5摩尔％、大于0且小于或等于4摩尔％、大于0且小于或等于3摩尔％、大于0且小于或等于2摩尔％，或者甚至大于0且小于或等于1摩尔％。作为另一实例，在实施方式中，玻璃组合物可以包括zro2与la2o3的组合。在这些实施方式中，zro2 la2o3的总量(即，zro2(摩尔％) la2o3(摩尔％))可以大于0且小于或等于5摩尔％、大于0且小于或等于4摩尔％、大于0且小于或等于3摩尔％、大于0且小于或等于2摩尔％，或者甚至大于0且小于或等于1摩尔％。作为另一实例，在实施方式
中，玻璃组合物可以包括tio2与la2o3的组合。在这些实施方式中，tio2 la2o3的总量(即，tio2(摩尔％) la2o3(摩尔％))可以大于0且小于或等于5摩尔％、大于0且小于或等于4摩尔％、大于0且小于或等于3摩尔％、大于0且小于或等于2摩尔％，或者甚至大于0且小于或等于1摩尔％。
[0123]
在本文所述的玻璃组合物的实施方式中，玻璃组合物中的al2o3、tio2、zro2、hfo2、la2o3和y2o3的总量(即，al2o3(摩尔％) tio2(摩尔％) zro2(摩尔％) hfo2(摩尔％) la2o3(摩尔％) y2o3(摩尔％))大于或等于2摩尔％且小于或等于12摩尔％、大于或等于3摩尔％且小于或等于12摩尔％、大于或等于4摩尔％且小于或等于12摩尔％、大于或等于5摩尔％且小于或等于12摩尔％、大于或等于6摩尔％且小于或等于12摩尔％、大于或等于6摩尔％且小于或等于至11摩尔％、大于或等于6摩尔％且小于或等于10摩尔％、大于或等于6摩尔％且小于或等于9摩尔％，或者甚至大于或等于6摩尔％且小于或等于8摩尔％。
[0124]
氧化硼(b2o3)为玻璃成形剂，其可以添加到玻璃组合物中以降低给定温度(例如，应变温度、退火温度和软化温度)下的粘度，由此改善玻璃的可成形性。然而，已经发现，硼的添加显著降低了玻璃组合物中的钠和钾离子的扩散率，进而不利地影响所得到的玻璃的离子交换性能。具体地，已经发现，相对于不含硼的玻璃组合物，硼的添加显著增加了达到给定压缩深度所需的时间。因此，在本文所述的一些实施方式中，将添加到玻璃组合物中的硼的量最小化，以改善玻璃组合物的离子交换性能。
[0125]
可以通过控制b2o3的浓度相对于碱金属氧化物(即，r2o，其中r为碱金属)的总浓度与氧化铝之间的差的比值(即，b2o3(摩尔％)/(r2o(摩尔％)
‑
al2o3(摩尔％))来减轻硼对于玻璃组合物的离子交换性能的影响。具体地，已经确定，当b2o3/(r2o
‑
al2o3)的比值大于或等于约0且小于约0.3或甚至小于约0.2时，玻璃组合物中的碱金属氧化物的扩散率并未下降，并且因此维持了玻璃组合物的离子交换性能。因此，在一些实施方式中，b2o3/(r2o
‑
al2o3)的比值大于0且小于或等于0.3。在这些实施方式中的一些中，b2o3/(r2o
‑
al2o3)的比值大于0且小于或等于0.2。在一些实施方式中，b2o3/(r2o
‑
al2o3)的比值大于0且小于或等于0.15，或者甚至小于或等于0.1。在一些其他实施方式中，b2o3/(r2o
‑
al2o3)的比值可以大于0且小于或等于0.05。维持比值b2o3/(r2o
‑
al2o3)小于或等于0.3或者甚至小于或等于0.2允许包括b2o3来降低玻璃组合物的应变点、退火点和软化点，并且b2o3不会不利地影响玻璃的离子交换性能。
[0126]
在实施方式中，如本文所述，玻璃组合物可以可任选地包括b2o3，以在给定温度下降低玻璃组合物的粘度。在这些实施方式中，玻璃组合物可以包括大于0摩尔％的b2o3以及包括小于或等于3摩尔％的b2o3，使得b2o3不使玻璃组合物的离子交换性能下降。在实施方式中，玻璃组合物中的b2o3的浓度大于0摩尔％且小于或等于3摩尔％、大于0摩尔％且小于或等于2摩尔％，或者甚至大于0摩尔％且小于或等于1摩尔％。举例而言，在b2o3存在于玻璃组合物中的实施方式中，b2o3的浓度可以大于0.01摩尔％且小于或等于3摩尔％。在一些实施方式中，b2o3所存在的量可以大于或等于0.01摩尔％且小于或等于2摩尔％，或者甚至小于或等于1.5摩尔％。替代性地，b2o3所存在的量可以大于或等于1摩尔％且小于或等于3摩尔％、大于或等于1摩尔％且小于或等于2摩尔％，或者甚至大于或等于1摩尔％且小于或等于1.5摩尔％。在一些实施方式中，b2o3的浓度可以大于或等于0.1摩尔％且小于或等于1.0摩尔％。
[0127]
尽管在一些实施方式中的玻璃组合物中的b2o3的浓度被最小化以改善玻璃的成形性质，而不会损害玻璃的离子交换性能，但是在一些实施方式中的玻璃组合物不含硼以及硼的化合物(例如，b2o3)。具体而言，已经确定，形成不含硼或硼化合物的玻璃组合物通过减少达到规定的压缩应力值和/或压缩深度所需的处理时间和/或温度来改善玻璃组合物的离子交换性。
[0128]
在本文所述的实施方式中，玻璃组合物中的网络成形剂的总量(即，sio2(摩尔％) al2o3(摩尔％) tio2(摩尔％) zro2(摩尔％) hfo2(摩尔％) la2o3(摩尔％) y2o3(摩尔％) b2o3(摩尔％))小于或等于90摩尔％。例如但非限制，在实施方式中，玻璃组合物中的网络成形剂的总量大于或等于72摩尔％且小于或等于90摩尔％。在实施方式中，玻璃组合物中的网络成形剂的总量大于或等于82摩尔％且小于或等于88摩尔％。
[0129]
举例而言，本文所述的玻璃组合物可以任选地进一步包含一种或更多种澄清剂[例如，sno2、as2o3、f
‑
、ce2o3、fe2o3、h2o和/或cl
‑
(来自nacl或类似者)]。当澄清剂存在于玻璃组合物时，澄清剂所存在的量可以小于或等于1摩尔％，或者甚至小于或等于0.5摩尔％。在实施方式中，存在于玻璃组合物中的澄清剂的量可以大于或等于0.01摩尔％，或者甚至0.05摩尔％，且小于或等于0.5摩尔％。在实施方式中，存在于玻璃组合物中的澄清剂的量可以大于或等于0.1摩尔％且小于或等于0.5摩尔％。举例而言，在一些实施方式中，玻璃组合物可以包括sno2，以作为澄清剂。在这些实施方式中，存在于玻璃组合物中的sno2的量可以大于0摩尔％且小于或等于1摩尔％，或者甚至大于或等于0.1摩尔％且小于或等于0.50摩尔％。
[0130]
如本文所述，玻璃组合物中的碱金属氧化物的存在有助于通过离子交换来将玻璃进行化学强化。具体而言，碱金属离子(例如，锂离子、钾离子和/或钠离子)在玻璃中具有足够的移动性，以促进离子交换。在一些实施方式中，玻璃组合物是可离子交换的，以形成压缩应力层，压缩应力层的层深度大于或等于10μm。在一些实施方式中，层深度可以大于或等于25μm，或者甚至大于或等于50μm。在一些其他实施方式中，层深度可以大于或等于75μm，或者甚至大于或等于100μm。在其他实施方式中，层深度可以大于或等于10μm且小于或等于100μm。在玻璃组合物在温度为350℃至500℃的100％的熔融kno3、100％的熔融nano3或包含kno3和nano3的混合浴的盐浴中处理少于30小时或甚至少于20小时的时间之后，相关的表面压缩应力可以大于或等于250mpa、大于或等于300mpa，或者甚至大于或等于350mpa。
[0131]
此外，如上所述，本文所述的玻璃组合物具有化学耐久性，并且对于酸性溶液、碱性溶液和水中的劣化具有抗性，这通过din 12116标准、iso 695标准和iso 720/iso 719所确定。玻璃组合物的化学耐久性使玻璃组合物特别适合作为包装材料，例如，玻璃小瓶、药筒、安瓿及用于包装药物组合物的其他容器。
[0132]
具体而言，din 12116标准是当将玻璃置于酸性溶液中时，玻璃的耐分解性的量度。简言之，din 12116标准利用已知表面积的抛光玻璃样品，在称重之后放置成与沸腾的盐酸接触。随后从溶液中取出样品，干燥并再次称重。暴露于酸性溶液期间所损失的玻璃质量是样品的酸耐久性的量度，数值越小表示耐久性越强。测试的结果以每表面积的一半质量为单位记录(具体为mg/dm2)。din 12116标准分成各级。s1级表示重量损失多达0.7mg/dm2；s2级表示重量损失为0.7mg/dm2至多达1.5mg/dm2；s3级表示重量损失为1.5mg/dm2至多达15mg/dm2；以及s4级表示重量损失超过15mg/dm2。
[0133]
iso 695标准是当将玻璃置于碱性溶液中时，玻璃的耐分解性的量度。简言之，iso 695标准利用抛光玻璃样品，在称重之后放置在沸腾的naoh和na2co3的溶液中。随后从溶液中取出样品，干燥并再次称重。暴露于碱性溶液期间所损失的玻璃质量为样品的碱耐久性的量度，数值越小表示耐久性越强。与din 12116标准相同，iso 695标准的结果以每表面积的质量为单位来记录，具体是mg/dm2。iso 695标准被分成各级。a1级表示重量损失多达75mg/dm2；a2级表示重量损失为75mg/dm2至多达175mg/dm2；a3级表示重量损失超过175mg/dm2。
[0134]
iso 720标准是玻璃置于不含co2的纯化水中的对于劣化的抗性的量度。简言之，iso 720标准协议利用碎玻璃颗粒，将碎玻璃颗粒放置成与121℃和2个大气压压力的不含co2的纯化水接触。随后用称hcl将溶液比色滴定至中性ph。随后，将滴定到中性溶液所需的hcl的量转换成从玻璃中提取的na2o的当量，并记录为μg na2o/玻璃重量，数值越小表示耐久性越强。iso 720标准被分成各个类型。hga1型表示每克所测试玻璃的na2o的提取当量多达62μg；hga2型表示每克所测试的玻璃的na2o的提取当量超过62μg以及多达527μg；以及hga3型表示每克所测试的玻璃的na2o的提取当量超过527μg以及多达930μg。
[0135]
iso 719标准是玻璃置于不含co2的纯化水中的对于劣化的抗性的量度。简言之，iso 719标准协议利用碎玻璃颗粒，将碎玻璃颗粒放置成与98℃和1个大气压压力的不含co2的纯化水接触。随后利用稀hcl将溶液比色滴定至中性ph。随后，将滴定到中性溶液所需的hcl的量转换成从玻璃中提取的na2o的当量，并记录为μg na2o/玻璃重量，数值越小表示耐久性越强。iso 719标准被分成各个类型。iso 719标准被分成各个类型。hgb1型表示na2o的提取当量多达31μg；hgb2型表示na2o的提取当量超过31μg以及多达62μg；hgb3型表示na2o的提取当量超过62μg以及多达264μg；hgb4型表示na2o的提取当量超过264μg以及多达620μg；hgb5型表示na2o的提取当量超过620μg以及多达1085μg。本文所述的玻璃组合物具有hgb2型或更高的iso 719耐水解性，而在一些实施方式中具有hgb1型的耐水解性。
[0136]
本文所述的玻璃组合物在离子交换强化之前具有根据din 12116的s2级或s1级的耐酸性。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物在离子交换强化之前与之后均具有根据din 12116的s2级或s1级的耐酸性。此外，本文所述的玻璃组合物在离子交换强化之前具有根据iso 695的a2级或者甚至a1级的耐碱性。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物在离子交换强化之前与之后均具有根据iso 695的a2级或者甚至a1级的耐碱性。本文所述的玻璃组合物在离子交换强化之前具有iso 720的hga2型或hga1型的耐水解性。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物在离子交换强化之前与之后也具有iso 720的hga2型或hga1型的耐水解性。本文所述的玻璃组合物之前具有iso 719的hgb1型的耐水解性。在实施方式中，本文所述的玻璃组合物在离子交换强化之前与之后均具有iso 719的hgb1型的耐水解性。
[0137]
在本文所述的实施方式中，玻璃组合物在20℃至300℃的温度范围内具有小于65
×
10
‑7/℃或者甚至小于62
×
10
‑7/℃的平均热膨胀系数(cte)。举例而言，在实施方式中，玻璃组合物在20℃至300℃的温度范围内具有小于或等于62
×
10
‑7/℃且大于或等于50
×
10
‑7/℃的平均cte。相较于具有相对较高的cte的玻璃组合物，这些相对较低的cte值改善了在热循环或热应力条件下的玻璃的幸存能力。
[0138]
在本文所述的实施方式中，玻璃组合物具有大于或等于75gpa的弹性模量。举例而言，在实施方式中，玻璃组合物具有大于或等于78gpa且小于或等于88gpa的弹性模量。在实
施方式中，玻璃组合物具有大于或等于80gpa且小于或等于86gpa的弹性模量。
[0139]
在本文所述的实施方式中，玻璃组合物具有大于或等于30gpa的剪切模量。举例而言，在实施方式中，玻璃组合物具有大于或等于30gpa且小于或等于40gpa的剪切模量。在实施方式中，玻璃组合物具有大于或等于32gpa且小于或等于36gpa的剪切模量。
[0140]
本文所述的玻璃组合物一般可以具有大于或等于约500℃且小于或等于约650℃(或者甚至小于或等于620℃)的应变点。玻璃组合物也可以具有大于或等于约550℃且小于或等于约725℃(或者甚至小于或等于680℃)的退火点。本文所述的玻璃组合物可以具有大于或等于约830℃且小于或等于约900℃的软化点。由于添加了可能提高液相线温度的tio2、zro2、hfo2、la2o3和y2o3中的一者或更多者，玻璃组合物也可以具有大于或等于800℃且小于或等于1350℃的液相线温度。在实施方式中，液相线温度可以小于或等于1350℃、小于或等于1150℃、小于或等于1000℃，或者甚至小于或等于900℃。
[0141]
本文所述的玻璃组合物通过将成批次的玻璃原料(例如，sio2、al2o3、碱金属氧化物、碱土金属氧化物和类似者的粉末)混合而形成，使得该批次的玻璃原料具有所期望的组成。此后，将该批次的玻璃原料加热，以形成熔融玻璃组合物，随后冷却和固化以形成玻璃组合物。固化期间(即，当玻璃组合物可以塑性变形时)可以使用标准成形技术对玻璃组合物进行成形，以将玻璃组合物成形为所期望的最终形式。替代性地，可以将玻璃制品成形为储料形式(例如，片材、管或类似者)，随后进行再加热和成形为所期望的最终形式。
[0142]
本文所述的玻璃组合物可以成形为具有各种形式的玻璃制品(例如，片材、管或类似者)。然而，考虑到玻璃组合物的化学耐久性，本文所述的玻璃组合物特别适合用于形成作为容纳药物组合物(例如，液体、粉末和类似者)的药物包装或药物容器的玻璃制品。举例而言，本文所述的玻璃组合物可以用于形成具有各种形状形式的玻璃容器，包括但不限于药筒、注射器、安瓿、瓶子、烧瓶、管形瓶、管、烧杯、小瓶或类似者。此外，可以利用通过离子交换来对玻璃组合物进行化学强化的能力来改善由玻璃组合物所形成的这种药物包装或玻璃制品的机械耐久性。因此，应理解，在至少一个实施方式中，在药物包装中包含玻璃组合物，以改善药物包装的化学耐久性和/或机械耐久性。
[0143]
实施例
[0144]
通过下列实施例，将进一步厘清本文所述的实施方式。
[0145]
形成表1所列出的玻璃样品，并测量每个样品的性质。具体地，确定剪切模量(gpa)、弹性模量(gpa)、应变点(℃)、退火点(℃)、软化点(℃)、液相线温度(℃)、cte(
×
10
‑7/℃)、根据iso 720的耐水解性、根据din 12116的耐酸性及根据iso 695的耐碱性，以评估添加tio2、zro2、hfo2、la2o3和y2o3中的一种或更多者对于玻璃组合物的性质的影响。每种玻璃组合物的性质(经测量)记录于表2中。实施例26
‑
33为比较例(即，不包括tio2、zro2、hfo2、la2o3和y2o3中的至少一种)。
[0146]
表1：玻璃组合物
[0147][0148][0149]
表2：性质
[0150][0151][0152]
如表2所示，添加tio2一般改善了玻璃组合物的耐水解性，同时造成玻璃的平均热膨胀系数的稍微增加。zro2的添加一般改善了玻璃的耐碱性，同时还降低了玻璃的平均热膨胀系数。hfo2的添加改善了玻璃组合物的耐碱性和耐水解性，同时还降低了玻璃组合物的平均热膨胀系数。y2o3的添加改善了玻璃组合物的耐酸性和耐碱性，同时将玻璃的耐水解性维持在可接受水平。在玻璃中添加la2o3提供了具有可接受的耐酸性、耐碱性和耐水解性的玻璃。
[0153]
可以将实施例1
‑
11和17与实施例26进行比较，以说明由于添加tio2、zro2和hfo2而改善了玻璃组合物的化学耐久性。具体而言，相对于实施例26，tio2、zro2和/或hfo2的添加改善了玻璃组合物的耐水解性和耐碱性，从而得到化学耐久性更高的玻璃组合物。
[0154]
可以将实施例12和14与实施例27进行比较，以说明由于添加zro2和hfo2而改善了玻璃组合物的化学耐久性。具体而言，相对于实施例27，zro2和hfo2的添加改善了玻璃组合物的耐水解性和耐碱性，从而得到化学耐久性更高的玻璃组合物。
[0155]
可以将实施例13、15和16与实施例28进行比较，以说明由于添加zro2和hfo2而改善
了玻璃组合物的化学耐久性，以及由于添加la2o3而改善了玻璃组合物的化学耐久性。具体而言，相对于实施例28，zro2和hfo2的添加以及la2o3的添加改善了玻璃组合物的耐碱性，从而得到化学耐久性更高的玻璃组合物。
[0156]
可以将实施例18与实施例29进行比较，以说明由于针对实施例29的玻璃组合物进行改性而改善了玻璃组合物的化学耐久性。具体而言，降低al2o3的浓度并增加zro2、hfo2和sio2的浓度改善了玻璃组合物的耐碱性，并降低了液相线温度。
[0157]
可以将实施例19与实施例30进行比较，以说明由于针对实施例30的玻璃组合物进行改性而改善了玻璃组合物的化学耐久性。具体而言，降低al2o3的浓度并增加zro2、hfo2和sio2的浓度改善了玻璃组合物的耐酸性和耐碱性，并降了低液相线温度。
[0158]
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。