CN108621503B - 一种透明隔热保温复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种透明隔热保温复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种透明隔热保温复合材料及其制备方法，其特征在于，所述透明隔热保温复合材料依次由透明树脂、气凝胶板、玻璃构成。其制备方法主要包括以下步骤：（1）表面包覆玻璃，在气凝胶板表面放置玻璃，加热至玻璃熔化，冷却；（2）表面包覆透明树脂，在气凝胶板另一侧放置透明树脂，加热至透明树脂熔化，冷却至室温。本发明提出的透明隔热保温复合材料具有优异的隔热保温性能和透光性以及良好的安全性能、隔声降噪性能，与适用于绿色建筑、超低能耗建筑和近零能耗建筑的门窗、幕墙玻璃、采光屋顶以及新能源汽车、高铁、飞机等安全节能玻璃等领域。

Description

一种透明隔热保温复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种功能型复合材料，尤其涉及一种透明隔热保温复合材料及其制备方法。
背景技术
气凝胶是一种以纳米量级超微颗粒相互聚集构成纳米多孔网络结构，并在网络孔隙中充满气态分散介质的轻质纳米固态材料。其孔隙率高达99.8%，孔洞的典型尺寸为1～40nm，比表面积为400～1200m2/g，而密度可低至3kg/m3，室温导热系数可低至0.010W/（m•K）以下，表现出优异的轻质、透光、隔热、保温、隔音、防火、抗冲击性能，以及优异的化学稳定性和不燃性。
然而，由于气凝胶属于脆性材料，抗折强度较差，不能单独使用，一定程度上限制了气凝胶在建筑透明围护结构以及交通运输领域的应用。
发明内容
本发明的目的是解决气凝胶板质脆、不易应用的问题，提出的技术方案是，提供一种透明隔热保温复合材料及其制备方法。
一种透明隔热保温复合材料，依次由透明树脂、气凝胶板、玻璃构成。如此，透明隔热保温复合材料具有优异的隔热保温性能和透光性以及良好的安全性能、隔声降噪性能，适用于绿色建筑、超低能耗建筑和近零能耗建筑的门窗、幕墙玻璃、采光屋顶以及新能源汽车、高铁、飞机等安全节能玻璃等领域。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述透明树脂为聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯、氟化乙烯丙烯共聚物或双烯丙基二甘醇碳酸脂聚合物。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述气凝胶板具有内部疏水、表面亲水特性。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述玻璃为普通玻璃、石英玻璃、钾玻璃、硼酸盐玻璃、有色玻璃、微晶玻璃或铯钾玻璃。
本发明的另一技术方案，一种透明隔热保温复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）表面包覆玻璃，在气凝胶板表面放置玻璃，加热至玻璃熔化，冷却；
（2）表面包覆透明树脂，在气凝胶板另一侧放置透明树脂，加热至透明树脂熔化，冷却至室温。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述步骤（1）和/或步骤（2）还包括热压成型步骤，具体为在加热条件下，对熔化的玻璃或透明树脂加载机械压力，成型。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述步骤（2）后还包括贴膜步骤，具体为在所述玻璃和/或所述透明树脂表面黏贴匀光膜、紫外线吸收膜、防眩目膜、低辐射膜、热致变色膜或电致变色膜。
上述透明隔热保温复合材料具有优异的隔热保温性能和透光性以及良好的安全性能、隔声降噪性能，适用于绿色建筑、超低能耗建筑和近零能耗建筑的门窗、幕墙玻璃、采光屋顶以及新能源汽车、高铁、飞机等安全节能玻璃等领域。
附图说明
图1为本发明的透明隔热保温复合材料的截面图。
其中，1—透明树脂，2—气凝胶板，3—玻璃。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
本发明的一种透明隔热保温复合材料，依次由透明树脂1、气凝胶板2、玻璃3构成。
如此，由于气凝胶表面和内部均具有大量纳米孔，很容易被有机溶剂、水破坏，进而导致气凝胶的透明隔热性能丧失，因此，通过使用透明树脂和玻璃对气凝胶进行闭孔改进，一方面不影响气凝胶的透明特性，另一方面，气凝胶表面的Si-OH与熔融态的透明树脂表面的活性官能团、玻璃表面的Si-OH具有相容、键合作用，使得气凝胶与透明树脂、玻璃具有良好的界面结合强度。
此外，透明树脂具有轻质、高强特性，气凝胶板一侧使用透明树脂代替玻璃可以大大降低本发明透明隔热保温复合材料的重量，而另一侧使用玻璃又拓展了该复合板在防火、耐高温领域的应用。
本实施例中，所述透明树脂1为聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯、氟化乙烯丙烯共聚物或双烯丙基二甘醇碳酸脂聚合物。
本实施例中，所述气凝胶板具有内部疏水、表面亲水特性。优选SiO2气凝胶板。
如此，具有内部疏水、表面亲水特性的气凝胶板表面具有大量的Si-OH，与熔融态的透明树脂、玻璃具有更高的反应活性，进一步提高气凝胶板与透明树脂、玻璃的界面结合强度。
本实施例中，所述玻璃为普通玻璃、石英玻璃、钾玻璃、硼酸盐玻璃、有色玻璃、微晶玻璃或铯钾玻璃。
一种透明隔热保温复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）表面包覆玻璃，在气凝胶板2表面放置玻璃3，加热至玻璃3熔化，冷却；
（2）表面包覆透明树脂，在气凝胶板2另一侧放置透明树脂1，加热至透明树脂1熔化，冷却至室温。
此外，本发明还可以通过以下方法制备透明隔热保温复合材料：首先将玻璃加热熔融，在模具中将玻璃熔液浇筑在气凝胶板表面，待玻璃冷却后，将熔融态的透明树脂浇筑在气凝胶板另一面，得到透明隔热保温复合材料。
此外，也可以控制玻璃冷却工艺制备钢化玻璃、半钢化玻璃、区域钢化玻璃。
如此，本发明的制备工艺简单、实用，适合工业化生产。
本实施例中，所述步骤（1）和/或步骤（2）还包括热压成型步骤，具体为在加热条件下，对熔化的玻璃或透明树脂加载机械压力，成型。
如此，利用热压成型工艺，获得玻璃、有机树脂层的结构更紧凑，强度更高。
本实施例中，所述步骤（2）后还包括贴膜步骤，具体为在所述玻璃和/或所述透明树脂表面黏贴匀光膜、紫外线吸收膜、防眩目膜、低辐射膜、热致变色膜或电致变色膜。
如此，黏贴匀光膜，可以打乱光线的出射角度，柔化光源并使光线均匀化；黏贴紫外线吸收膜，可以显著降低紫外线射入中空板的量，避免透明树脂老化黄变；黏贴防眩目膜，可以避免直射光进入建筑，减少入射光对人眼的刺激；黏贴低辐射膜可以降低太阳光，特别是红外线进入透明隔热复合板，进一步提高本发明的复合板的隔热性能；黏贴热致变色膜可以智能调节光线进入空间的量，达到双向调控太阳光线进入的目的；黏贴电致变色膜可以人工调节透明隔热复合板的颜色。
上述透明隔热保温复合材料具有优异的隔热保温性能和透光性以及良好的安全性能、隔声降噪性能，适用于绿色建筑、超低能耗建筑和近零能耗建筑的门窗、幕墙玻璃、采光屋顶以及新能源汽车、高铁、飞机等安全节能玻璃等领域。
下面为具体实施例部分。
实施例1
利用如下步骤制备透明隔热保温复合材料：
（1）在SiO2气凝胶板上平铺普通玻璃粉，800℃条件下保温2h，之后冷却，获得表面复合钢化玻璃的气凝胶板；
（2）在气凝胶另一侧平铺透明聚碳酸酯胶粒，250℃条件下保温0.5h，加压成型，冷却至室温，制得透明隔热保温复合材料。
实施例2
利用如下步骤制备透明隔热保温复合材料：
（1）在SiO2气凝胶板上平铺铯钾玻璃粉，800℃条件下保温2h，冷却至室温，获得表面复合钢化玻璃的气凝胶板；
（2）在气凝胶另一侧平铺透明聚甲基丙烯酸甲酯胶粒，155℃条件下保温0.5h，加压成型，冷却至室温，制得透明隔热保温复合材料。
实施例3
利用如下步骤制备透明隔热保温复合材料：
（1）在SiO2气凝胶板上平铺普通玻璃粉，800℃条件下保温2h，之后快速冷却，获得表面复合钢化玻璃的气凝胶板；
（2）在气凝胶另一侧平铺透明聚甲基丙烯酸甲酯胶粒，155℃条件下保温0.5h，加压成型，冷却至室温，制得透明隔热保温复合材料。
实施例4
利用如下步骤制备透明隔热保温复合材料：
（1）在SiO2气凝胶板上平铺普通玻璃粉，800℃条件下保温2h，之后快速冷却，获得表面复合钢化玻璃的气凝胶板；
（2）在气凝胶另一侧平铺透明聚苯乙烯胶粒，245℃条件下保温0.5h，加压成型，冷却至室温，制得透明隔热保温复合材料。
实施例5
利用如下步骤制备透明隔热保温复合材料：
（1）在SiO2气凝胶板上平铺硼酸盐玻璃粉，850℃条件下保温2h，之后快速冷却，获得表面复合钢化玻璃的气凝胶板；
（2）在气凝胶另一侧平铺透明聚碳酸酯胶粒，250℃条件下保温0.5h，加压成型，冷却至室温，制得透明隔热保温复合材料。
实施例6
利用如下步骤制备透明隔热保温复合材料：
（1）在SiO2气凝胶板上平铺普通玻璃粉，800℃条件下保温2h，之后快速冷却，获得表面复合钢化玻璃的气凝胶板；
（2）在气凝胶另一侧平铺透明聚丙烯胶粒，180℃条件下保温0.5h，加压成型，冷却至室温，制得透明隔热保温复合材料。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种透明隔热保温复合材料的制备方法，其特征在于，所述透明隔热保温复合材料依次由透明树脂、气凝胶板、玻璃构成；所述气凝胶板为具有内部疏水、表面亲水特性的气凝胶；
主要包括以下步骤：
（1）表面包覆玻璃，在气凝胶板表面放置玻璃，加热至玻璃熔化，冷却；
（2）表面包覆透明树脂，在气凝胶板另一侧放置透明树脂，加热至透明树脂熔化，冷却至室温；
所述步骤（1）和步骤（2）还包括热压成型步骤，具体为在加热条件下，对熔化的玻璃或透明树脂加载机械压力，成型；
（3）贴膜，在所述玻璃和/或所述透明树脂表面黏贴匀光膜、紫外线吸收膜、防眩目膜、低辐射膜、热致变色膜或电致变色膜。
2.根据权利要求1所述的透明隔热保温复合材料的制备方法，其特征在于，所述透明树脂为聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯、氟化乙烯丙烯共聚物或双烯丙基二甘醇碳酸脂聚合物。
3.根据权利要求1所述的透明隔热保温复合材料的制备方法，其特征在于，所述玻璃为普通玻璃、石英玻璃、钾玻璃、硼酸盐玻璃、有色玻璃、微晶玻璃或铯钾玻璃。
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