CN106800378B - 反射阳光热隔热自洁净纳米复合多功能玻璃及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种反射阳光热隔热自洁净纳米复合玻璃，其包括一层或多层基础玻璃；至少有一层基础玻璃的表面有反射阳光热隔热纳米涂层；至少一层基础玻璃的表面有自洁净纳米涂层；所述反射阳光热隔热纳米涂层的成分含有：纳米二氧化钛(TiO2) 25%～30%，纳米二氧化硅(SiO2) 15%～18%，纳米氧化锡锑(ATO) 5%～10%，氟树脂 5%～10%；所述自洁净纳米涂层的成分含有：纳米二氧化钛(TiO2) 20%～25%，水性氟树脂 10%～15%，纳米二氧化硅(SIO2) 10%～15%，纳米氧化锌（ZnO） 5%～8%，纳米氧化锡锑(ATO) 5%～8%。本发明的纳米复合玻璃性能优良，具有可见光区的高透光性，对红外光线和紫外光线具有优异的反射阻隔性，能够作到夏天隔热、冬天保温的效果。

Description

反射阳光热隔热自洁净纳米复合多功能玻璃及制备方法

技术领域

本发明涉及一种节能减排的玻璃制品，特别涉及一种反射阳光热隔热自洁净纳米复合多功能玻璃（制品），该透明玻璃具有极佳的反射阳光热隔热、自洁净等特点，由其加工得到的窗户夏天能够显着降低室温、冬天能够保温及自洁净，永远保持光亮如新。对于减少能量消耗、保洁费用具有突出意义，属于新型节能环保产品。同时，本发明还涉及该玻璃产品及其相关衍生产品制备的主要方法。

背景技术

玻璃是由石英沙与其他物质熔融而形成的一种无规则结构的非晶态固体，普通玻璃的主要成分是二氧化硅。有文字记载，早在公元4世纪的时候，罗马人就将晶体矿物和石英砂一起煅烧融化得到玻璃材料。作为透明玻璃窗户，主要应用于建筑工程、机动车辆阻隔风雨，提高其透光率，扩大视距，增强美感。

今天，任何建筑都离不开玻璃，无论是单层玻璃、钢化玻璃、中空钢化玻璃、真空钢化玻璃、双层钢化玻璃及特种防弹玻璃，都属于传统玻璃及传统玻璃窗户的范畴。其主要特征就在于：透明采光好、兼具一定的隔热隔音、隔雨雪风沙及防护功能。随着现代建筑科技高速发展，数百米高楼大厦如雨后春笋般涌立，全透明钢化玻璃幕墙覆盖的建筑大量出现。同时，各种机械设备、车辆也大量装配应用透明钢化玻璃及钢化玻璃窗户，以期改善采光、观察视距、阻隔风雨等。

众所周知，各种建筑物、火车、机动车、船舶、拖拉机等各种钢化玻璃窗户，每年要耗费大量的水泥、钢材、铝材、砖、瓦、油漆、涂料等高能耗、高污染、低技术普通建材。从各种传统玻璃窗户及幕墙的阳光热隔热、保温与保洁，到各种发动机体表面、抽油烟机等的保洁，在耗费很多人、财、物资源的同时，还将产生大量的污染排放物。特别是保洁常用大量的各种化学清洗剂、洗涤剂，这些化学有害物质挥发产生的气体经人体口鼻吸入、经皮肤吸收将严重损害人体的肝脏健康而致病。未经环保处理的污水直接排入地表水中会造成严重的水质污染，给饮用者的生命健康带来巨大的威胁，而为了保持人类生存环境的洁净卫生，环保处理又会产生金额巨大的污染治理费用。

夏天室内降温和冬天取暖保温，需开启无数的空调与暖气设备，在耗费大量水、电、气、煤、氟利昂及维修费用的同时，也给环境造成严重污染。空调的冷风、暖气的热风虽然舒爽，但对长时间在空调/暖气环境下工作、学习的人群、过敏体质、体弱的中老年人、高脂、高血压、高血糖、小孩、孕妇等弱体人群，特别容易患冷、热空调病、空调综合症、面瘫、感冒及由患以上疾病而引起的心脑血管、病毒感染等多种疾病。各种污染给人类生存环境造成了巨大威协。环境在雾霾中呼喊，地球在受伤中发恕！亟待寻求烈日盛夏隔热降温，冰雪寒冬保温，绿色低碳、环境友好、“三无”(无风、无电、无辐射)绿色节能减排产品。

传统钢化玻璃仅具有隔绝空气和雨雪的功能，一般隔热性能较差，透光率较弱，特别是当夏天烈日强光直射的时候，玻璃背面的物体温度升高极快，更无反射阳光热隔热节能减排特性。同时，传统的钢化玻璃不具有自洁净功能，使用一段时间后需要大量的工人进行清洁处理，否则采旋光性能、清洁卫生、城市创卫也会受到极大的影响；特别是大型火车站、候机楼、医院、高层玻璃幕墙、超高层透明玻璃窗户的洁净工作更难进行。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中，普通玻璃在采旋光性能好的同时隔热能力差，特别是缺少对“阳光热辐射”的“反射热”隔热降温能力，即使将普通玻璃制备成中空、真空钢化透明玻璃，仍无“反射阳光热”、隔热“自洁净”功能，以及清洁处理困难的不足。21世纪是纳米材料创新发展、应用的新世纪，本发明提供一种反射阳光热隔热自洁净复合多功能节能减排玻璃及窗户。本发明同时还提供了应用纳米涂料制备这种玻璃制品、涉及多项国计民生产品的方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种反射阳光热隔热自洁净纳米复合玻璃，其包括一层或多层基础玻璃。至少有一层基础玻璃的表面有反射阳光热隔热纳米涂层。至少一层基础玻璃的表面有自洁净纳米涂层。反射阳光热隔热纳米涂层可以是在基础玻璃的单面设置的，也可以是在基础玻璃的两面设置的。同样的，自洁净纳米涂层可以是在某一层基础玻璃的一面设置的，可以是在某一层基础玻璃的两面同时设置的。当然，还应当允许在多层基础玻璃的表面设置上述功能层：反射阳光热隔热纳米涂层、自洁净纳米涂层。

所述反射阳光热隔热纳米涂层的成分含有：纳米二氧化钛(TiO₂) 25%～30%，纳米二氧化硅(SiO₂) 15%～18%，纳米氧化锡锑(ATO) 5%～10%，氟树脂 5%～10%。

所述自洁净纳米涂层的成分含有：纳米二氧化钛(TiO₂) 20%～25%，水性氟树脂10%～15%，纳米二氧化硅(SiO₂) 10%～15%，纳米氧化锌（ZnO） 5%～8%，纳米氧化锡锑(ATO)5%～8%。

上述反射阳光热隔热纳米涂层和自洁净纳米涂层作为功能层，含有的主要发挥作用的成分如上，当然还可以包括适量的固化剂、填充剂或赋形剂。反射阳光热隔热纳米涂层简称隔热纳米涂层。纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料，这大约相当于10~100个原子紧密排列在一起的尺度。

进一步，本发明的纳米复合玻璃是透明玻璃。与一般技术上的纳米隔热自洁净功能玻璃不同的是本发明的玻璃具有高度透明的特点，透光性能良好，与一般的玻璃产品没有差别，可以有效的保证使用本发明玻璃的室内的采旋光性能。

本发明的反射阳光热隔热自洁净纳米复合玻璃通过在表面设置相应的纳米材料层，实现了隔热和自洁净的功效。其中纳米二氧化钛起到最佳的白色、透明性极强的粘附力和化学稳定性作用，能够改善玻璃的隔热/自洁净性能。纳米氧化锡锑是具有良好的电化学性质、反射、阻隔热特性及较强的吸波性，能够高效提高玻璃的隔热或自洁净性能。纳米二氧化钛和纳米氧化锡锑形成的纳米结构的连续分布，引起红外线和紫外线的反射/折射，使得玻璃表面受到的太阳光照射时能够将大部分对于室内环境不利的光线被反射/折射而滤除，保证室内温度因为辐射上升变得更加缓和，能够有效的降低窗户的热传导能力，保证室内环境气温光线处理最适宜的状态。另外添加了二氧化硅，其成分和玻璃的主要成分相近，它与其中碱性成份化学反应后，具有极佳的玻璃附着力及亲和力，当玻璃表面附着上二氧化硅的纳米颗粒成份时，相互之间结合更加牢固，可以实现终生无需额外的保洁维护。

进一步，所述水性氟树脂，亦称水性含氟树脂，主要是由氟代烯烃（基本单体）和至少一种含乙烯基醚/酯（共聚单体）以及含羟基或羧基的亲水单体（交联单体）通过乳液聚合而成。水性氟树脂的主要特征就在于树脂中含有氟元素，同时树脂中含有至少一种亲水性基团（羟基、羧基、氨基等）。

本发明的反射阳光热隔热自洁净纳米复合玻璃由基础玻璃和附着在玻璃表面的反射阳光热隔热纳米涂层和自洁净纳米涂层构成，首先基础玻璃可以采用普通玻璃，普通玻璃具有容易获得的特点，本领域技术人员只需要将含有上述纳米功能材料的涂料，在制备钢化玻璃生产线上釆用机器人涂覆于相应的玻璃表面即可，实现工业化大生产，快速的完成普通玻璃到本发明的隔热自洁净纳米复合玻璃的制备工作。即使是已经安装就位的普通玻璃也可以采用人工喷涂原位改造，实现隔热自洁净的功效，避免窗户升级改造过程中玻璃拆卸安装过程中大量不必要的工作，同时减少玻璃拆卸安装过程中的损坏。

进一步，自洁净纳米涂层厚度为：8μm～15μm，优选为10~15μm。所述纳米材料涂层是由纳米复合涂料喷涂在玻璃表面的；所述玻璃是钢化玻璃。钢化玻璃是指釆用化学和物理方法，将普通退火玻璃表面形成均匀压应力，内部则形成均匀张应力来提高承载能力，增强抗风压性、寒暑性和抗冲击性、钢化处理后，不能再作加工的钢化玻璃。

原理：根据能量传递的方式主要有三种：辐射传递、对流传递、传导传递。已知玻璃导热系数0.77W/m²k，空气导热系数0.028W/m²K，玻璃热传导率为空气热传导率的27倍特性，结合节能减排、保护人类生存环境。本发明的反射阳光热隔热自洁净纳米复合玻璃具备反射太阳热、红外线、紫外线的功效，还能够有效的将室内外环境中的热量隔离开来，避免房屋窗户处强能量传递导致的室内温度受到室外温度影响的问题，经实测显示：室外阳光热34℃，室内仅25℃左右，冬天还保温，可减少空调/暖气开启的时间，降低保温/制冷的能源消耗。

进一步，所述反射阳光热隔热自洁净纳米复合玻璃至少包含有两层基础玻璃层。例如包含有两层基础玻璃层的复合玻璃，在其中一层玻璃的一面有反射阳光热隔热纳米涂层，另一层玻璃的一面有自洁净纳米涂层。通过将反射阳光热隔热纳米涂层和自洁净纳米涂层分别设置于两层玻璃层的表面，可以更好的控制两层功能层的相对位置及距离，有效的发挥出两种功能层的功效，进而改善复合玻璃的整体隔热性能和自洁净性能使之达到最优状态。

进一步，上述至少具有两层基础玻璃层的复合玻璃，是采用铝、镁或高分子材料制备成隔条，隔离基础玻璃层形成具有两层或多层的复合玻璃。优选的，采用PVB胶片作为隔条将复合玻璃结构隔成多层玻璃结构。优选的，隔条和玻璃之间是粘接在一起的。粘接密封性好，玻璃能够形成中空结构，进一步还可以对中空部分进行抽真空处理提高玻璃中空部的稳定性，并且抽真空处理对于玻璃的整体隔热性能还有很好的促进增强作用。

进一步，在上述至少具有两层基础玻璃层的复合玻璃的隔条外周还设有密封结构胶，经过密封结构胶的密封处理后玻璃被隔条隔离形成的中空部分具有更好的密封性和结构稳定性。本发明的新型纳米节能减排玻璃按各自不同功能、用途的不同，可以是两层或三层中间空（尺寸按需）的隔层玻璃，制备过程中采用铝、镁合金或高分子材料等制备成隔条，用于隔离相邻的玻璃层以形成两层或三层的中空夹层复合玻璃。当然，还可以采用PVB胶片代替铝条，PVB胶片或隔条两侧贴上双面胶，组合成所需尺寸的框架，或作为两块或三块平板或异形钢化玻璃四周垫平或隔开之用，形成中空结构。将两块或三块透明钢化玻璃四周隔开的槽型内，涂满玻璃专用结构胶分两次密封(收缩)并填平，检查密封槽达到不漏气目标，为中空总装或抽真空创造条件。与传统中空玻璃相比，虽然同样是采用了中空结构利用空气或真空低热传导系数的特点，但是本发明的具有纳米功能层的玻璃，在实现玻璃的高效隔热效果时主要是利用到纳米功能层的隔热功效，并将这种隔热性能与玻璃的中空结构的隔热性能相互协同配合，实现极其突出的隔热性能。优选的，隔热纳米涂层设置在中空结构部分的玻璃表面，即隔热纳米涂层在中空部分的玻璃的表面，隔热纳米涂层既不与窒内环境的空气接触也不与室外环境的空气接触，长期处于两层玻璃之间的夹层内，最好是处于真空的夹层内，具有极优的稳定性。本发明的中空玻璃层结构形成的中空层，经过抽真空处理形成真空部，隔热纳米涂层在真空部保持良好的稳定性，更能发挥出其隔热功效。颠覆了传统透明钢化玻璃、隔热玻璃以及传统钢化玻璃窗户低效能、生产成本高，生产过程污染大、油漆涂料用量大的不足，实现了高效的节能减排之功效。最重要的是本发明的隔热自洁净纳米玻璃仅对太阳光中的红外线、紫外线具有极强反射作用，隔热功能突出，但不影响可见光的透过。

进一步，自洁净纳米涂层是通过涂覆的方式附着到玻璃表面的。

进一步，隔热纳米涂层是通过涂覆的方式附着到玻璃表面的。

通过涂覆的方式将隔热纳米涂层和自洁净纳米涂层涂覆到玻璃表面后，进行固化处理，以提高自洁净纳米功能层硬度及增强与玻璃表面的附着力。涂覆方式具有简单方便，容易实现自动化生产的特点，在短时间内即可完成大量玻璃表面纳米功能层的加工制备。

进一步，上述固化处理是将涂覆上纳米功能层的玻璃放入固化炉中固化。优选的，固化温度：130℃～160℃。优选的，固化时间8～10分钟。

进一步，纳米功能涂层是通过压缩空气喷涂上去的，均匀牢固，最重要的是工人在制造本发明的玻璃时工作效率高。本发明方法：反射阳光热隔热自洁净纳米复合玻璃的纳米功能层是采用压缩空气压缩喷涂到基础玻璃表面的，压缩空气喷涂具有质量好、涂膜均匀、喷涂效率高、人工或机器人成本都低的（机器人喷涂更易自控、更均匀、效率更高、成本更低）特点，大幅降低本发明的隔热自洁净玻璃的生产制造成本，适合工业化大规模生产，对于降低生产成本，提高本发明的纳米隔热玻璃的竞争力具有突出的意义。当然，也有采用刷涂法的，但刷涂质量差、涂膜不均匀、刷涂效率低、人工成本倍增。

本发明的另一目的是提供制备上述隔热自洁净纳米复合玻璃的方法。

一种制备上述纳米复合玻璃的方法，包括以下步骤：

（1a）制备附有隔热纳米涂层的玻璃基础层：取基础玻璃材料洗净，将隔热纳米涂料涂覆于玻璃的至少一个表面。例如，可以在玻璃的正面涂覆多功能隔热涂料，而背面保持原状。在涂覆完成后将玻璃表面的纳米隔热涂层固化；当然，也可以在玻璃的两面都涂覆上隔热涂层。优选的，固化过程是：在洁净屋内自然晾干。固化后即可制备得到纳米隔热玻璃，或用于多层复合玻璃的某一层基础改性玻璃。

所述隔热纳米涂料含有：纳米二氧化钛(TiO₂) 25%～30%，纳米二氧化硅(SiO₂)15%～18%，纳米氧化锡锑(ATO) 5%～10%，氟树脂 5%～10%，余量是其它助剂。纳米隔热涂料的余量余量是其它助剂，主要是固化定形助剂，以及适量的稀释溶剂。稀释溶剂主要用于稀释涂料使之具有良好的流动性，优选的，稀释溶剂是易挥发的溶剂，方便涂料涂覆就位后的固化稳定。

（1b）制备附有自洁净纳米涂层的玻璃基础层：取基础玻璃材料洗净，将自洁净纳米涂料涂覆于玻璃的至少一个表面。例如，可以在玻璃的正面涂覆隔热涂料，而背面保持原状。在涂覆完成后将玻璃表面的自洁净纳米涂层固化。优选的，固化过程可以是：固化炉中加热至130℃～160℃，固化8分钟～10分钟。固化后即可制备得到纳米自洁净玻璃，或用于多层复合玻璃的某一层基础改性玻璃。

所述自洁净纳米涂料含有：纳米二氧化钛(TiO₂) 20%～25%，水性氟树脂 1 0%～15%，纳米二氧化硅(SiO₂) 10%～15%，纳米氧化锌（ZnO） 5%～8%，纳米氧化锡锑(ATO) 5%～8%，余量是其它助剂。纳米自洁净涂料的余量是其它助剂，主要是固化定形助剂，以及适量的稀释溶剂。稀释溶剂主要用于稀释涂料使之具有良好的流动性，优选的，稀释溶剂是易挥发的溶剂，方便涂料涂覆就位后的固化稳定。

（1c）制备反射阳光热隔热自洁净纳米复合玻璃基础层：取基础玻璃材料洗净，将自洁净纳米涂料和隔热纳米涂料分别涂覆于玻璃的正面和反面，但必须先涂自洁净纳米涂料，完成加热固化工序后，再实施隔热纳米涂料的喷涂。例如，可以在玻璃的正面涂覆隔热纳米涂料，而背面涂覆自洁净纳米涂料。在涂覆完成自洁净纳米涂层后，将玻璃表面的自洁净纳米涂层固化。优选的，自洁净纳米涂层固化过程是：固化炉中加热5~30分钟固化，优选10分钟，固化后即可得到自洁净纳米涂层。然后，在玻璃的正面涂覆隔热纳米涂料，隔热纳米涂层经过10-40分钟固化，优选30分钟，优选室温固化，得到隔热自洁净纳米玻璃，或用于多层玻璃结构的某一基础玻璃层。上述固化处理最好是在洁净室内进行。

上述步骤（1a、1b、1c）为平行实施步骤，没有先后顺序之分，可以根据实现加工需要进行调整，保证制备得到的玻璃满足生产需要。或者直接将步骤（1a、1b、1c）之一制备得到的具备纳米功能层的玻璃应用于窗户安装，实现隔热、自洁净或两者协同的功效。

（2）将上述步骤（1a、1b、1c）中的一个或多个制备得到的玻璃层，进一步用隔条加工制备形成多层玻璃结构，即得到多层隔热自洁净纳米复合玻璃。

进一步，所述基础玻璃材料洗净是：在涂覆纳米材料（隔热纳米涂料、自洁净纳米涂料）之前，将玻璃表面进行清洗处理，使玻璃表面无粉尘、化学残留物附着，避免粉尘、化学残留物影响纳米涂料的附着。

优选的，清洗处理，包括清净和干燥，先用溶剂清洗玻璃，最好是溶剂清洗二次，然后干燥除去玻璃表面的溶剂/水分等。喷前准备技术关键点：一是“洁净”与“凉干”。采用玻璃清洁专用工具、洗涤液、洗衣粉、玻璃清洁剂，纯毛巾沾水将玻璃清洁擦净；二是双面胶粘固标准塑膜于无需喷涂部位。务必防止飘损末固化喷涂层；三是洁净化学清洗剂残留物。优选的，在清洗处理后喷涂纳米材料前，用无尘布沾汽油或二甲苯擦拭一遍，快速清除少量残余粉尘杂质，同时利用汽油或二甲苯易挥发的特性提高玻璃表面的洁净度。

进一步，步骤（1a、1b、1c）中涂覆涂料的方式是喷涂。优选采用压缩气体进行喷涂，最好是压缩空气进行喷涂，成本低，涂覆速度快。当然还可以采用压缩惰性气体进行喷涂，稳定无干扰，惰性气体如氮气、氩气、氦气等。

进一步，喷涂过程中自然环境应当选择干燥的气候。干燥的天气有利于喷涂作业，保证纳米涂料在喷涂过程中尽量少带入空气中的水份，能够快速干燥固化，提高品质。优选的，控制环境温度5~35℃。最好优选无尘晴天喷涂。空气湿度不大于75%，喷涂玻璃表面温度5℃～35℃。特别应当注意，严禁6级（含）以上风沙尘、雨雪飘淋末固化喷涂层；风沙、雨雪天气都会使得空气中粉尘、水蒸汽杂质含量大幅度增加，严重劣化纳米材料在玻璃表面的透明度及附着能力，导致玻璃表面质量下降或失效。

进一步，喷涂过程中应当控制喷嘴的口径。控制喷嘴的口径可以更好的控制喷嘴的压力，提高喷涂的均匀度。要作到“三优调”、“三严检”，具体如下：

1、优调喷嘴口径，优选的控制喷嘴的口径为0.6～0.8 mm之间，利用压缩空气快速扩张的特性，使得涂料中溶剂快速散发，而纳米材料等均匀分散雾化开来，在玻璃表面形成均匀稳定的涂层，实现玻璃表面多功能特性目的。严检喷枪枪针的喷后清洗、喷前洁净无堵。

2、优调喷涂设备单向阀、流量阀流量、大小匹配工作流畅，优选喷涂过程中，压缩气体的流量为150～200 升/分钟，防止压缩空气喷出量太大使涂料过度飞溅损失。优选的，严检设备运行是否正常、试喷涂层均匀效果。

3、优调人工或机器人喷枪喷涂行走路线，最好是作到横平竖直，连续作业，保证喷涂过程喷枪的移动速度均匀稳定。优选的，严检执行工艺规程、喷枪喷涂过程是否无障流畅、喷前洁净度是否达标来决定是否喷涂。

反射阳光热隔热自洁净纳米复合透明钢化玻璃与普通透明钢化玻璃可见光透过率对比：具国家指定权威部门测试：可见光透过率高于70%，达到原透明玻璃同等采光效果。夏季：有效反射、吸收、阻隔户外射入的红外线光热95%以上，紫外线光热99%左右，而普通透明钢化玻璃及窗户，有效反射吸收阻隔户外射入的红外线光热、紫外线光热功能几乎为零。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、本发明的纳米复合玻璃性能优良，其自洁净表面似如荷叶拨水。永不粘附水、永不粘附灰尘；永不粘附油污，从此无需再清洁擦拭玻璃或被喷钢、铝、塑料、非金属，透明钢化玻璃及制品表面而永葆光亮如新。

2、本发明的纳米复合玻璃性能优良，具有可见光区的高透光性，对红外光线和紫外光线具有优异的反射阻隔性，能够作到夏天隔热、冬天保温的效果。

3、本发明的纳米复合玻璃在两层透明钢化玻璃中间镶铝间隔条，玻璃结构胶密封后抽完真空或注入惰性气体密封，中间没有污点、不进水、不凝露，称为“真空反射阳光热隔热自洁净纳米复合多功能节能减排窗户”；末抽真空称称为“中空反射阳光热隔热自洁净纳米复合多功能节能减排窗户”。

4、本发明的纳米复合玻璃用于制备窗户，中空反射阳光热隔热自洁净纳米多功能节能减排窗户”，使用寿命15年，性价比高，容易被消费者接受，可全面颠覆传统透明钢化玻璃窗户。相比普通的中空玻璃需抽真空，由专业制造厂专用设备完成，工艺较复杂成本高，售价高而言，具有成本低效果好的特点。最重要的是可以由装饰公司的普通工人简单手工制作完成，工艺简单成本低，隔音隔热效果优良。

5、根据国家指定部门采用多种实验仪器，针对建筑物外界自然热来源进行室内外试验显示：建筑物外界自然热来源总热量，紫外光占3%，红外线占50%，可见光占47%，本发明的纳米复合玻璃反射阳光热隔热紫外光热99%、红外光热95%。当室外温度为34～36℃时，在无风无声情况下，可以有效的降低室内温度8～10℃，此时如果设定节能空调模式26℃，则变频空调不启动，大大降低夏季制冷成本。即使室内温度超过26℃，温差也较小，变频空调启动调温的时间及次数少，有效降低空调耗费，实现高能效的节能减排。

附图说明：

图1是两层中空玻璃结构示意图。

图2是三层中空玻璃结构示意图。

图3是两层玻璃窗坯制备方法示意图说明。

图4是图3中A-A向剖视图。

图5：阳光反射热隔热钢化透明玻璃测试箱与钢化透明玻璃测试箱进行红外光、紫外光电热对比试验。

图中标记：Ⅰ-第一层玻璃，Ⅱ-第二层玻璃，Ⅲ-第三层玻璃，2-粘胶带，3-铝条，4-干燥剂，5-测试结构的框架，6-本发明的玻璃，7-温度计，8-桌子台面，9-热光源。

具体实施方式

一种反射阳光热隔热自洁净复合纳米玻璃，它是由普通玻璃和涂附在其表面的纳米自洁净涂层、反射阳光热隔热纳米涂层构成。所述自洁净纳米涂层、反射阳光热隔热纳米涂层分别由自洁净纳米涂料、反射阳光热隔热纳米涂料涂覆固化而成，上述纳米涂料是功能性纳米涂料，对于隔热和自洁净具有良好的作用。本发明的反射阳光热隔热自洁净复合纳米玻璃，适用于透明钢化玻璃中空、真空窗户、幕墙、阳光房。

优选的，上述玻璃最好是透明钢化玻璃。如果选用钢化透明玻璃，则可以进一步的用于各型火车、机动车前后档风、门窗玻璃、内视遮阳镜及舰船门窗透明钢化玻璃表面的室温喷涂改性。

自洁净纳米涂料还可应用于各种抽油烟机、内燃机体表面、汽车、吊车、挖掘机、推、铲土机等机动车轮毂、机动车电灯玻璃罩、倒车镜、室内外电灯玻璃罩、路灯玻璃罩、浴池保温钢化玻璃罩、各种仪器钟表透明钢化玻璃、家用桌面透明钢化玻璃板、室内各种厚度透明钢化玻璃屏风、室内大面积隔断透明钢化玻璃墙、落地弹簧透明钢化玻璃门等表面室温喷涂改性，能够很好的保持透明钢化玻璃及所喷涂有多功能纳米涂料工件表面的自洁净功能，防止透明钢化玻璃及所喷涂有多功能纳米涂料工件表面的尘土污垢、油水附着。甚至可以将自洁净纳米涂料喷涂应用于各种特种陆地、海底电缆、电线表面，输电线及钢塔、钢架表面等，使其表面具有荷叶拨水，如荷叶一般能够自动的将滴落于其表面的水、杂质、粉尘等形成剥离的滚珠形式，防冻特性，不被低温损坏，增长这些材料的使用寿命，特别是防止输电线表面雨雪结冰失效破坏。

本发明的反射阳光热隔热自洁净纳米多功能纳米节能减排窗戸，性价比高，加工成本不及国外同类产品价格的1/3。颠复传统材料及机动车雨刮器、颠复传统透明钢化玻璃及窗户。

本方法有效地解决了传统透明钢化玻璃不具有“反射阳光热隔热”和“自洁净”等功能的缺陷，为国内外尚属空白的反射阳光热隔热自洁净纳米透明钢化玻璃及制品研究提供了基础。

进一步，所述的基础玻璃层是厚度为3～8毫米的玻璃。优选的，其中室内玻璃为3~5毫米的玻璃，室外玻璃5～6毫米。上述厚度的玻璃在实际的应用中，最符合常见的室内外玻璃产品的厚度，应用方便，利用于推广应用。按国家建筑设计技术标准、按需求优选厚度，选用国内建筑窗户上常用的单层/双层透明钢化玻璃，一般透明钢化玻璃的厚度为3～5毫米，室外窗户透明钢化玻璃厚度一般为5～6毫米。钢化玻璃材料应符合GB9963标准。

本发明同时还提供了一种具有双层结构的高效隔热自洁净纳米复合玻璃，它是两层或多层结构的，由多块上述表面附着有纳米材料层的玻璃组成的。纳米材料附着在玻璃层表面，多层玻璃层叠在一起，涂附纳米材料的表面设置在玻璃层之间，其纳米附着层是位于多层玻璃之间的。

进一步，本发明还提供一种上述的具有双层、中空结构的隔热自洁净纳米复合玻璃的制备方法，包括以下步骤：

（1）选取两块透明玻璃，优选为两块透明的钢化玻璃，在第一块玻璃的表面均匀喷涂纳米自洁净复合涂料，涂料厚度10μm～15μm。

（2）将第二块玻璃的表面擦拭洁净，其内表面（靠近室内一侧的表面）保持原貌，在其钢化玻璃外表面（靠近室外一侧的表面），喷涂纳米自洁净涂料，厚度10μm～15μm。透明钢化玻璃良好的强度，不易破损，具有更好的稳定性可靠性。喷涂自洁净纳米复合涂料透明钢化玻璃的面可以是面对太阳光或建筑物幕墙透明钢化玻璃的外表面，注意均匀喷涂。所述自洁净纳米复合涂料具有荷叶拨水、不沾油污不沾水、不沾灰尘永不保洁、永葆光亮如新的特性，使用寿命与原玻璃同步；颠覆传统透明钢化玻璃。

（3）在第一块透明钢化玻璃内表面均匀喷涂反射阳光热隔热纳米涂料，厚度10μm～15μm。

（4）在第一块钢化玻璃内表面，即喷涂了反射阳光隔热纳米复合涂料的表面，在其四周镶铝条(内装干燥剂)架粘双面胶固定，组成框架结构。把第二块相同尺寸匹配钢化玻璃粘贴在镶铝条框架上，组成中间空的双层透明钢化玻璃。

进一步，所述铝隔条的厚度5mm*5mm。优选的，还可以采用铝合金、镁合金、高分子材料等制备成隔条，用于隔离两层玻璃，形成中空结构。优选的，还可以采用pvb胶片代替铝条，PVB胶片的厚度0.3mm～0.38mm。两侧贴上双面胶，组合成所需尺寸的框架，或作为两块平板或异形钢化玻璃四周垫平或隔开之用。

进一步，在镶铝条围成的框架结构内装有干燥剂。所述干燥剂是防潮干燥剂，装配成所需设计尺寸，单边内缩9mm～10mm或按需铝条内框尺寸，或PVB胶片隔开两块玻璃尺寸相匹配的透明钢化玻璃设计规格优选装配好以后，将两块透明钢化玻璃四周隔开的槽型内，涂满中空玻璃专用结构胶填平，优选分两次密封并填平，检查密封槽达到不漏气目标，为中空总装或抽真空创造条件。结构胶指强度高能承受较大荷载，且耐老化、耐疲劳、耐腐蚀，在预期寿命内性能稳定，适用于承受强力的结构件粘接的胶粘剂。

进一步，装配成的双层中空、反射阳光热隔热自洁净纳米复合多功能节能减排窗坯总厚度为15mm～20mm，或按国家建筑设计标准尺寸及实需尺寸选用，组成反射阳光热隔热自洁净纳米中空多功能节能减排窗坯；或者将中空部分抽真空处理，可获得“反射阳光热隔热自洁净纳米多功能节能减排窗坯”。

进一步，将此窗坯组装在与其规格尺寸相匹配的铝合金、塑钢中空窗户型材框架内，采用玻璃胶或中空橡胶密封条(带)密封，一种反射阳光热隔热自洁净纳米多功能节能减排窗户”制备完成。颠覆传统钢化玻璃窗户。

进一步，包括采用一般的玻璃，在生产线上进行钢化工艺处理得到钢化玻璃后，在其表面按需增加反射阳光热隔热纳米复合涂料工艺、采用自洁净纳米复合涂料专喷的机器人自动化专用设备喷涂关键工序，可大幅度降低生产成本，为工业化大生产制备一种反射阳光热隔热自洁净复合透明玻璃及节能减排窗户”提供大量高性价比、节能减排国内及出口新材料。颠覆传统钢化玻璃材料。

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

隔热自洁净纳米复合玻璃，具有两层基础玻璃，通过隔条组合成两层中空玻璃。其中室内一侧的玻璃外表面（靠近室内的一面）有反射阳光热隔热纳米涂层（也可以称之为隔热纳米涂层或纳米隔热层）。所述纳米隔热层的成分为：纳米二氧化钛(TiO₂) 28%，纳米二氧化硅(SiO₂) 17%，纳米氧化锡锑(ATO) 8%，氟树脂 7%，余量是固化用的胶剂高分子材料。其中室外一侧的玻璃外表面（靠近室外的一面）有自洁净纳米涂层（也可以称之为纳米自洁净层）。所述纳米自洁净层的成分含有：纳米二氧化钛(TiO₂) 22%，水性氟树脂 12%，纳米二氧化硅(SiO₂) 13%，纳米氧化锌（ZnO） 7%，纳米氧化锡锑(ATO) 5%。

实施例2

与实施例1类似的隔热自洁净纳米复合玻璃，其仅具有一层基础玻璃，室内一侧的玻璃表面（靠近室内的一面）有纳米隔热层。所述纳米隔热层的成分为：纳米二氧化钛(TiO₂) 25%，纳米二氧化硅(SiO₂) 18%，纳米氧化锡锑(ATO) 9%，纳米氟树脂 6%，余量是固化用的胶剂高分子材料。室外一侧的玻璃表面有纳米自洁净层。所述纳米自洁净层的成分含有：纳米二氧化钛(TiO₂) 24%，水性氟树脂 13%，纳米二氧化硅(SiO₂) 11%，纳米氧化锌（ZnO） 6%，纳米氧化锡锑(ATO)7%。

实施例3

如图1-4所示，加工制备自洁净钢化透明玻璃的结构示意图，首先准备以下材料：5mm*5mm空心铝间隔条框架(内装有防潮干燥剂)和两块钢化透明玻璃。将两块钢化透明玻璃的A、B表面分别喷涂自洁净纳米复合透明玻璃涂料、反射阳光热隔热透明玻璃纳米复合涂料，使透明钢化玻璃的一个表面具有自洁净功能，另一块钢化透明玻璃一表面具有反射阳光热隔热功能。

喷涂过程中技术关键点：一是选用专机喷涂“反射阳光热隔热自洁净纳米复合透明钢化玻璃纳米涂料”；二是选用专业岗位培训喷涂技术合格工人操作；三是选用专业技术辅助岗位培训合格工人及辅料；四是选用“喷枪垂直横向喷涂法”，优选喷枪嘴与玻璃表面的垂直距离为130mm～150mm，横向喷涂往返运行速度为米/8秒，喷幅接口复压尺寸为50mm～60mm，喷涂厚度为10μm~15μm。按照喷涂工艺规程严检喷涂质量及总结。

用铝条制成小于玻璃外形尺寸9mm～10mm相匹配的框架，将两块钢化透明玻璃粘贴在铝条框架之上，形成封闭的中空结构，得到双层钢化透明玻璃形态。然后，根据需要可以将透明钢化玻璃和铝条框架间隔槽直接用玻璃结构胶粘结牢固，得到“中空反射阳光热隔热自洁净纳米复合多功能节能减排窗户”，或者抽真空注入惰性气体后密封，得到“真空反射阳光热隔热自洁净纳米复合多功能节能减排窗户”，使用寿命15年。

进一步，间隔铝条架框，内装有防潮干燥剂。

实施例4

采用实施例3制备的中空双层透明钢化玻璃，窗坯长度L、宽度b，按建筑国标尺寸或按实测需求尺寸制备。采用国家建筑标准窗户铝合金型材、塑钢型材或按需制成的非标准铝合金型材、塑钢型材，将加工得到的窗坯件装入型材框，施以玻璃结构胶、或橡胶密封(条)带封闭，形成紧密封闭不漏水、不漏气，关键是达到中空玻璃密封性，得到“反射阳光热隔热自洁净纳米复合多功能节能减排窗户”。

经过以上加工得到的中空、真空透明钢化玻璃窗户具有反射阳光热、隔热、隔音、保温、自洁、遇水拨水、永不沾尘、永不沾污、永不擦拭、永葆光亮如新等诸多功能特性，使用寿命15年或与原玻璃及工件使甩寿命同步，满足国家建筑智能化、玻窗隔热化，低能耗、高效能、节能减排建筑要求。巅复传统透明钢化玻璃及窗户的性能限制。

实施例5

实施过程同实施例3，只是采用的是实施例3制备得到的真空双层钢化透明玻璃，(还可采用三层)加工制成真空或中空反射阳光热隔热自洁净多功能节能减排窗户。其中，钢化透明玻璃内表面不喷涂，但必须擦净凉干或烘干，其外表面喷涂有“自洁净透明玻璃纳米涂料”。

测试

将实施例4-5加工的测温箱进行反射热隔热性能测试，如图5所示，采用电加热红外光、紫外光的方式进行对比试验，测试光源高度h=30 cm，观测玻璃箱内测温计的温度变化。结果与普通玻璃箱相比显示：当普通玻璃箱上升温度为33℃时，反射阳光热隔热箱温度仅为25℃；

实施例5加工的“中空反射阳光热隔热自洁纳米复合多功能节能减排窗户”测试显示：室外阳光温度38℃，室内温度28℃，室内降低温度10℃。此时，变频空调自动启动，调温至26℃，空调运转的电量消耗极低，室外阳光温度与室内降温效果成正比，可取得显着的反射阳光热隔热隔音自洁净效果，使用寿命15年，节能减排效能显着。

Claims (2)

1.一种反射阳光热隔热自洁净纳米复合玻璃，

所述反射阳光热隔热自洁净纳米复合玻璃至少包含有两层基础玻璃层，在其中一层玻璃的一面有反射阳光热隔热纳米涂层，另一层玻璃的一面有自洁净纳米涂层；

自洁净纳米涂层厚度为8μm～15μm；

所述纳米复合玻璃是透明玻璃；所述基础玻璃是钢化玻璃；

所述纳米复合玻璃制备方法包括以下步骤：

（1a）制备附有隔热纳米涂层的玻璃基础层：取基础玻璃材料洗净，将隔热纳米涂料涂覆于玻璃的至少一个表面；固化，制备得到纳米隔热玻璃用于多层复合玻璃的某一层基础改性玻璃；

所述隔热纳米涂料含有：纳米二氧化钛 25%～30%，纳米二氧化硅 15%～18%，纳米氧化锡锑 5%～10%，氟树脂 5%～10%，余量是其它助剂；

（1b）制备附有自洁净纳米涂层的玻璃基础层：取基础玻璃材料，将玻璃表面进行清洗处理；清洗处理，包括清净和干燥，先用溶剂清洗玻璃，然后干燥除去玻璃表面的溶剂/水分；

然后，将自洁净纳米涂料涂覆于玻璃的至少一个表面；在涂覆完成后将玻璃表面的自洁净纳米涂层固化；制备得到纳米自洁净玻璃用于多层复合玻璃的某一层基础改性玻璃；

所述自洁净纳米涂料含有：纳米二氧化钛 20%～25%，水性氟树脂 1 0%～15%，纳米二氧化硅 10%～15%，纳米氧化锌 5%～8%，纳米氧化锡锑 5%～8%，余量是其它助剂；

所述水性氟树脂中含有氟元素，同时树脂中含有至少一种亲水性基团；

（1c）制备反射阳光热隔热自洁净纳米复合玻璃基础层：取基础玻璃材料洗净，将自洁净纳米涂料和隔热纳米涂料分别涂覆于玻璃的正面和反面，但必须先涂自洁净纳米涂料，完成加热固化工序后，再实施隔热纳米涂料的喷涂；固化，得到隔热自洁净纳米玻璃用于多层玻璃结构的某一基础玻璃层；

将上述步骤（1a、1b、1c）中的一个或多个制备得到的玻璃层，用隔条加工制备形成多层玻璃结构，即得到多层隔热自洁净纳米复合玻璃。

2.根据权利要求1所述的纳米复合玻璃，其特征在于，所述至少具有两层基础玻璃层的复合玻璃，是采用铝、镁或高分子材料制备成隔条，隔离成两层或多层的复合玻璃的。

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