CN105417969A - 一种高强度纳米自清洁玻璃及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高强度纳米自清洁玻璃，所述高强度纳米自清洁玻璃包括夹胶玻璃及局部喷涂或包覆在所述夹胶玻璃的其中一侧外表面的二氧化钛纳米涂层；所述夹胶玻璃由至少两层钢化玻璃以及夹在任意相邻钢化玻璃之间的EVA胶片层形成。本发明采用在夹胶玻璃的其中一个外表面局部喷涂或包覆一层纳米二氧化钛涂层，若玻璃受到撞击而破碎，其碎片仍可粘附在胶片上，不易掉落，从而降低伤害程度，而纳米二氧化钛可在紫外光的照射下起到一定的自清洁作用。

Description

一种高强度纳米自清洁玻璃及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种玻璃材料，具体涉及一种高强度纳米自清洁玻璃及其制备方法。

背景技术

玻璃幕墙是当代的一种新型墙体，具有轻巧美观，隔音效果好、节约能源、装饰性等优点，倍受建筑师们的青睐。但是，玻璃幕墙的强度仍是安全问题的关键，同时清洁性也困扰着研究者在不停的寻找更优异的方案。

夹胶玻璃可大大降低由于普通玻璃破碎而造成的伤害，因此被广泛应用到玻璃幕墙中。近年来，众多研究者发现二氧化钛这类光催化剂可在紫外光照射下，能逐渐分解、分散和溶解灰尘及其他油及残留物，使其不能粘附在玻璃上，同时可使玻璃上的雨水铺展在玻璃表面，并冲走灰尘，将玻璃表面的斑点和损伤减小到最低程度。这样极大程度的降低了幕墙清洁的费用，能够提供更透明的视野。

高层中的玻璃幕墙既要美观又要安全，采用普通玻璃或钢化玻璃，一旦破碎势必造成不必要的伤害。玻璃幕墙需要定期进行清理，清洁困难，费用较高。

发明内容

为了克服上述缺点，本发明提供了一种高强度纳米自清洁玻璃，所述高强度纳米自清洁玻璃包括夹胶玻璃及局部喷涂或包覆在所述夹胶玻璃的其中一侧外表面的二氧化钛纳米涂层；所述夹胶玻璃由至少两层钢化玻璃以及夹在任意相邻钢化玻璃之间的EVA胶片层形成。

本发明采用在夹胶玻璃的其中一个外表面局部喷涂或包覆一层纳米二氧化钛涂层，若玻璃受到撞击而破碎，其碎片仍可粘附在胶片上，不易掉落，从而降低伤害程度，而纳米二氧化钛可在紫外光的照射下起到一定的自清洁作用。

优选地，所述二氧化钛纳米涂层均匀包覆在所述夹胶玻璃的其中一侧外表面。

此外，本发明所述的高强度纳米自清洁玻璃，各层的长宽尺寸一致。

优选地，所述夹胶玻璃中钢化玻璃为2-4层；更优选，所述夹胶玻璃由两层钢化玻璃以及夹在两层钢化玻璃之间的一个EVA胶片层形成；或所述夹胶玻璃由三层钢化玻璃以及分别夹在相邻钢化玻璃的EVA胶片层形成。

优选地，所述高强度纳米自清洁玻璃的厚度范围为10-25cm；优选所述钢化玻璃(单层)、EVA胶片层和二氧化钛纳米涂层的厚度比范围为4～10：0.076～0.152：1×10^-5～5×10^-4。在上述厚度范围内，能够确保该玻璃具有一定的强度，较高的透光率及自清洁能力。

优选地，所述二氧化钛纳米涂层由包括如下组分的纳米涂料喷涂在所述夹胶玻璃的其中一侧外表面形成：TiO₂：SiO₂：H₂O＝15～20:1～1.5:73～80，更优选TiO₂粒度为20-50nm，SiO₂粒度为0.05-1μm。

本发明选择TiO₂：SiO₂：H₂O＝15～20:1～1.5:73～80作为纳米涂料的原料，能够增大膜的接触面积，在光照作用下更充分的分解有机污染物，提高自清洁性能。

其中，优选所述纳米涂料的具体配方如下(按质量百分比计)：TiO₂为19％，SiO₂为1％；H₂O余量。

优选地，所述二氧化钛纳米涂层的厚度范围为0.08-5μm，优选0.1-1μm。该厚度范围内既不会出现剥落现象，又能在光照下，充分分解环境周围的有害气体及粘附在玻璃表面上的有机污染物。

优选地，所述EVA胶片层厚度范围为0.76-1.52mm。所述EVA胶片层是由高分子树脂(乙烯-醋酸乙烯共聚物)为主要原料，添加特种助剂，经特种设备加工而制成的一种高粘度薄膜材料片材，具有很强的粘力，并且具有优异的耐温、耐湿、透光性能、。本发明所述EVA胶片层的原料可购自天津彩达新材料科技有限公司。

优选地，所述钢化玻璃厚度范围(每一层)为4-10cm。

本发明同时提供了上述高强度纳米自清洁玻璃的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)合片制备夹胶玻璃：将EVA胶片平铺于任意相邻两层钢化玻璃之间，复合成型；将复合后的玻璃先在40-60℃低温条件下预热，再在100-110℃高温条件下加热；将高温加热后的玻璃冷却至室温，得到夹胶玻璃；

(2)喷涂/包覆二氧化钛纳米涂层：将配置好的纳米涂料局部喷涂或包覆在所述夹胶玻璃的一侧外表面，烘干即可。

优选地，步骤(1)中所述预热的时间为20-40min；所述加热的时间为80-120min。

优选地，所述烘干的具体条件为：在低于100℃条件下干燥，干燥时间优选20min左右。

本发明所得到的高强度纳米自清洁玻璃具有高强度、透光率高的特点，其强度可达同等厚度普通玻璃的5倍以上；且具备理想的自清洁能力，在光照作用下，TiO2分解空气中的有害气体及粘附在玻璃上的有机污染物。此外，本发明所述的制备方法简单，成本低廉，具有广阔的应用前景。

具体实施方式

图1为实施例1所述自清洁玻璃结构示意图；

图2为实施例2所述自清洁玻璃结构示意图；

其中，1为钢化玻璃，2为EVA胶片层，3为二氧化钛纳米涂层。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明所采用的所有原料均为已知的市售品。

实施例1

本实施例提供了一种高强度纳米自清洁玻璃，如图1所示，其结构包括夹胶玻璃及包覆在所述夹胶玻璃的其中一侧外表面的二氧化钛纳米涂层3；所述夹胶玻璃由两层钢化玻璃1以及夹在两层钢化玻璃1之间的一个EVA胶片层2形成。

其中，高强度纳米自清洁玻璃的总厚度为10cm左右，钢化玻璃层、EVA胶片层和二氧化钛纳米涂层的厚度分别为5cm、0.76mm、0.08μm。

实施例2

本实施例提供了一种高强度纳米自清洁玻璃，如图2所示，其结构包括夹胶玻璃及包覆在所述夹胶玻璃的其中一侧外表面的二氧化钛纳米涂层3；所述夹胶玻璃由三层钢化玻璃1以及分别夹在相邻钢化玻璃1的EVA胶片层2形成

其中，高强度纳米自清洁玻璃的总厚度为15cm左右，钢化玻璃层、EVA胶片层和二氧化钛纳米涂层的厚度分别为5cm、1.52mm、1μm。

实施例3

与实施例1相比，区别点仅在于，本实施例中高强度纳米自清洁玻璃的总厚度为12cm左右，钢化玻璃层、EVA胶片层和二氧化钛纳米涂层的厚度分别为6cm、1mm、5μm。

实施例4

与实施例1相比，区别点仅在于，本实施例中高强度纳米自清洁玻璃的总厚度为16cm左右，钢化玻璃层、EVA胶片层和二氧化钛纳米涂层的厚度分别为8cm、1.2mm、0.1μm。

实施例5

本实施例提供了一种制备高强度纳米自清洁玻璃的方法，具体包括如下步骤：

(1)合片制备夹胶玻璃：将EVA胶片平铺于两层钢化玻璃之间，将合片后的玻璃先在40℃条件下预热，再110℃条件下加热；将高温加热后的玻璃冷却至40℃，得到夹胶玻璃；

(2)喷涂/包覆二氧化钛纳米涂层：取粒度为25nm的TiO₂，粒度为0.05μm的SiO₂，配置纳米涂料，其成分为：TiO₂：SiO₂：H₂O＝19:1:80，将配置好的纳米涂料喷涂在玻璃一侧，在90℃下烘干即可。

其中，高强度纳米自清洁玻璃的总厚度为10cm左右，钢化玻璃层、EVA胶片层和二氧化钛纳米涂层的厚度分别为5cm、0.76mm、0.08μm。

实施例6

本实施例提供了一种制备高强度纳米自清洁玻璃的方法，具体包括如下步骤：

(1)合片制备夹胶玻璃：将两个EVA胶片层分别平铺于三层钢化玻璃中的相邻钢化玻璃之间，将合片后的玻璃先在50℃条件下预热，再110℃条件下加热；将高温加热后的玻璃冷却至40℃，得到夹胶玻璃；

(2)喷涂/包覆二氧化钛纳米涂层：取粒度为30nm的TiO₂，粒度为0.08μmSiO₂，配置纳米涂料，其成分为：TiO₂：SiO₂：H₂O＝19:1:80，将配置好的纳米涂料喷涂在玻璃一侧，在90℃下烘干即得。

其中，高强度纳米自清洁玻璃的总厚度为15cm左右，钢化玻璃层、EVA胶片层和二氧化钛纳米涂层的厚度分别为5cm、1.52mm、1μm。

实施例7

与实施例5相比，区别点仅在于：本实施例中配置纳米涂料，其成分为：TiO₂：SiO₂：H₂O＝15:1.5:83.5。

本实施例中，高强度纳米自清洁玻璃的总厚度为16cm左右，钢化玻璃层、EVA胶片层和二氧化钛纳米涂层的厚度分别为8cm、1.2mm、0.1μm。

实施例8

与实施例5相比，区别点仅在于：本实施例中配置纳米涂料，其成分为：TiO₂：SiO₂：H₂O＝20:1:79。

本实施例中，高强度纳米自清洁玻璃的总厚度为12cm左右，钢化玻璃层、EVA胶片层和二氧化钛纳米涂层的厚度分别为6cm、1mm、5μm。

对比例1

本对比例涉及一种自洁净玻璃，与实施例5相比，区别点仅在于，制备本对比例所述自洁净玻璃的方法不同，具体为：

(1)准备干燥、洁净的浮法玻璃。

(2)配制TiO₂复合溶胶，喷涂在玻璃原片上烘干，。

(3)将涂有自洁液烘干后的玻璃放入钢化炉钢化。

该制备过程耗能较大，涂有自清洁液烘干后的玻璃进行钢化，会造成玻璃两侧冷却时受冷不均匀，易形成风斑，影响玻璃的平整度及透光率。

对比例2

本对比例涉及一种已知的自洁净玻璃，为市售的知名厂家采用化学气相蒸镀(CVD)法生产的在线自洁净玻璃。

实验例1

本实验例以实施例5、6制得的自清洁玻璃及对照组1-2的自洁净玻璃分别进行透光度实验。

试验样品：

取实施例5、6及对照组1-2所述自洁净玻璃各一片，切割成6cm×6cm。

实验过程：

使用VIS-TTA型号的透光率仪对实施例5、6及对照组1-2四块玻璃进行透光率测试

实验结果：

实施例5透光率86.9％；

实施例6透光率85.8％；

对照组1透光率86.2％；

对照组2透光率86.3％；

实验结果表明采用本发明方法所制备的高强度纳米自清洁玻璃透光率与市面上所售的自清洁玻璃透光率相当。

实验例2

本实验例以实施例5、6制得的自清洁玻璃及对照组1-2的自洁净玻璃分别进行强度测试实验。

试验样品：

取实施例5、6及对照组1-2所述自洁净玻璃各一片，切割成6cm×6cm。

实验过程：

将实施例5、6及对照组1-2四块玻璃安置在MH-242型落球冲击仪上，钢球质量为1040g，冲击高度为1500mm

实验结果：

实施例5一面玻璃破裂、中间层未断落、胶片未暴露；

实施例6两面玻璃破裂、中间层未断落、胶片未暴露；

对照组1玻璃破裂、中间断裂；

对照组2玻璃破裂、中间断裂；

结果表明实施例组玻璃抗冲击强度高于对照组玻璃，安全系数更高。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种高强度纳米自清洁玻璃，其特征在于：包括夹胶玻璃及局部喷涂或包覆在所述夹胶玻璃的其中一侧外表面的二氧化钛纳米涂层；所述夹胶玻璃由至少两层钢化玻璃以及夹在任意相邻钢化玻璃之间的EVA胶片层形成。

2.如权利要求1所述的高强度纳米自清洁玻璃，其特征在于：所述夹胶玻璃由两层钢化玻璃以及夹在两层钢化玻璃之间的一个EVA胶片层形成；或所述夹胶玻璃由三层钢化玻璃以及分别夹在相邻钢化玻璃的EVA胶片层形成。

3.如权利要求1或2所述的高强度纳米自清洁玻璃，其特征在于：所述高强度纳米自清洁玻璃的厚度范围为10-25cm；优选所述钢化玻璃、EVA胶片层和二氧化钛纳米涂层的厚度比范围为4～10：0.076～0.152：1×10^-5～5×10^-4。

4.如权利要求1-3任一项所述的高强度纳米自清洁玻璃，其特征在于：所述二氧化钛纳米涂层由包括如下组分的纳米涂料喷涂在所述夹胶玻璃的其中一侧外表面形成：TiO₂：SiO₂：H₂O＝15～20:1～1.5:73～80，优选TiO₂粒度为20-50nm，SiO₂粒度为0.05-1μm。

5.如权利要求1-4任一项所述的高强度纳米自清洁玻璃，其特征在于：所述二氧化钛纳米涂层的厚度范围为0.08-5μm。

6.如权利要求1-3任一项所述的高强度纳米自清洁玻璃，其特征在于：所述EVA胶片层厚度范围为0.76-1.52mm。

7.如权利要求1-3任一项所述的高强度纳米自清洁玻璃，其特征在于：所述钢化玻璃厚度范围为4-10cm。

8.权利要求1-7任一项所述的高强度纳米自清洁玻璃的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)合片制备夹胶玻璃：将EVA胶片平铺于任意相邻两层钢化玻璃之间，复合成型；将复合后的玻璃先在40-60℃低温条件下预热，再在100-110℃高温条件下加热；将高温加热后的玻璃冷却至室温，得到夹胶玻璃；

(2)喷涂/包覆二氧化钛纳米涂层：将配置好的纳米涂料局部喷涂或包覆在所述夹胶玻璃的一侧外表面，烘干即可。

9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述预热的时间为20-40min；所述加热的时间为80-120min。

10.如权利要求8或9所述的制备方法，其特征在于：所述烘干的具体条件为：在低于100℃条件下干燥20min。