CN108625741B - 一种内置气凝胶复合玻璃及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种内置气凝胶复合玻璃，包含玻璃密封体以及所述玻璃密封体上设置的真空抽气装置，所述玻璃密封体由两片玻璃、两片玻璃之间的间隔体和玻璃腔内设置的气凝胶支撑体组成，所述间隔体的下表面与一片玻璃的上表面之间通过高熔点封接材料连接，所述间隔体的上表面与另一片玻璃的下表面之间通过低温封接材料连接。其制备方法包括玻璃空腔体的制作步骤，填充支撑体步骤，熔封步骤，抽真空步骤。本发明公开的内置气凝胶复合玻璃具有较好的绝热性和透光性，适用于绿色建筑和超低能耗建筑以及近零能耗建筑的门窗、幕墙玻璃和采光屋顶等领域。

Description

一种内置气凝胶复合玻璃及其制备方法
技术领域
本发明涉及玻璃制备技术领域，特别涉及一种内置气凝胶复合玻璃及其制备方法。
背景技术
现有技术中用于建筑物的玻璃，主要是用来封闭、采光、保温。但在寒冷地区的冬季，玻璃的保温效果并不理想，而在夏热冬冷地区或夏热冬暖地区的夏季，玻璃的隔热效果也不理想。随着我国经济的高速发展，人们对生活质量的要求越来越高，建筑门窗、玻璃幕墙面积越来越大，导致通过门窗、玻璃幕墙的热量交换在建筑与外部热量交换中的比重越来越大。为了减少通过玻璃门窗、幕墙的热量交换，近年来国内外开发了不少隔热保温玻璃，按结构分主要有三种：（1）由两层或多层普通玻璃组成的中空玻璃；（2）由镀有低辐射膜玻璃构成的中空玻璃；（3）由双层玻璃中间设置点支撑体抽负压组成的真空玻璃。中空玻璃传热系数大，且密封质量决定于其寿命；低辐射镀膜玻璃在夏季可以最大限度的阻止太阳光进入室内，并最大限度阻挡来自室外的远红外辐射，但在需要取暖的冬季，阻隔室外热能进入室内显然不合时宜，而且影响可见光的透过率；真空玻璃以其优异的保温性能以及薄、轻等特性，是理想的节能玻璃之一。但是因其真空腔体内部设置点支撑体的缘故，容易导致局部应力集中，至使抗冲击性能下降，存在安全隐患，而且点支撑体构成热桥，还制约了真空玻璃传热系数的进一步降低，无法达到理论极限值。此外，提高真空层厚度有利于进一步降低传热系数的极限水平，但受现有真空玻璃封接技术的限制，腔体封接厚度很难突破1mm。因此，亟待开发节能效果可与真空玻璃相媲美、安全性更高的节能玻璃。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种节能效果可与真空玻璃相媲美、安全性更高的内置气凝胶复合玻璃及其制备方法，该制备方法生产出的内置气凝胶复合玻璃不但具有较好的隔热保温性能和透光性，而且还具有优异的安全性能，可以广泛适用于绿色建筑和超低能耗绿色建筑以及近零能耗绿色建筑的门窗、幕墙玻璃和采光屋顶等领域。
本发明的解决方案是：（1）采用预置间隔体和高低温封接技术。研究发现，现有真空玻璃腔体封接厚度很难突破1mm，主要受缝隙毛细管力的制约，毛细管力无法满足使熔化的封接材料约束于两块玻璃构成的缝隙内，无法获得满意的封接质量，产品合格率低。为了实现大间隙真空玻璃的封接以及利用高熔点封接材料与低温封接材料的温度差，通过预先在焊缝内放置间隔体，再依次将高、低熔点的封接材料放置于玻璃与间隔体之间，以此解决大间隙真空玻璃的封接密封问题。此外，通过设置间隔体，还能通过复合强化提高焊缝的力学性能。（2）采用透明绝热面支撑体技术。用本身具有超级隔热保温性能的透明气凝胶作为真空玻璃的支撑体，代替传统的点支撑体，即将传统的点支撑转换成面支撑，从根源上消除了因点支撑体产生的局部应力集中问题，从而显著提高腔内负压玻璃的安全性能。此外，用超低导热系数的气凝胶支撑体代替传统支撑体，还可减少因导热系数较高的传统支撑体导致的热桥效应，进一步降低真空玻璃的传热系数极限。（3）采用气凝胶与负压的协同效应技术。通常，常压下的气凝胶导热系数在0.010~0.015W/m·k范围内。研究发现，通过实施负压技术与气凝胶的纳米尺寸产生的协同效应，可完全阻隔腔内气凝胶孔隙中气体的对流传热，很容易降低气凝胶导热系数至0.004 W/m·k以下，气凝胶厚度小于5mm，即能达到真空玻璃保温水平（传热系数约为0.5W/m2·k），解决节能玻璃的轻薄化问题。
本发明的解决方案是这样实现的：一种内置气凝胶复合玻璃的制备方法，包括以下步骤：
（1）玻璃空腔体的制作，采高熔点封接材料将间隔体封焊于玻璃上，得到开口的玻璃空腔体；
（2）填充支撑体，将气凝胶支撑体填充于玻璃空腔体内；
（3）熔封，采用低温封接材料将另一片玻璃与玻璃空腔体上的间隔体封焊，得到腔内设置有气凝胶支撑体的玻璃密封体；
（4）抽真空，通过真空抽气装置，对玻璃密封体进行抽气。
如此，通过上述步骤，可得到一种由至少两块玻璃作为壳体、具有至少一个真空抽气装置的密封空腔且空腔内设置有气凝胶支撑体的气凝胶复合玻璃。这种内置气凝胶支撑体的气凝胶复合玻璃的节能效果可与真空玻璃相媲美，由于其中设置的透明气凝胶具有优异的隔热保温性能，加之空腔内真空带来的几无气体分子对流热现象，因此，使得到的内置气凝胶复合玻璃具有非常优异的隔热保温性能。而且内置气凝胶支撑体与玻璃的连接将现有真空玻璃的点支撑替换为面支撑，安全性更高，此外，由于气凝胶具有较好的抗压缩变形特性，可以有效地支撑因空腔内真空而产生的压应力作用，同时避免应力集中现象，是一种安全型的超节能玻璃。因此，该制备方法生产出的内置气凝胶复合玻璃不但具有较好的隔热保温性能，还具有优异的安全性能，并且还解决了气凝胶支撑体超过现有真空玻璃支撑体厚度时采用低温封接材料进行加固封边等问题。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述玻璃空腔体制作步骤之前进行玻璃封接处表面的预处理和润湿处理，具体为：先用酸性或碱性溶液清洗玻璃封接处表面，再在玻璃封接处表面涂布一层润湿剂；所述润湿剂为十二烷基磺酸钠、硫酸月桂酯、二烷基磺基琥珀酸盐、蓖麻油硫酸化物、烷基吡啶盐氯化物、烷基苯酚聚乙烯醚、聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯乙二醇烷基酯、乙炔乙二醇中的一种或多种。如此，通常酸性溶液为H2SO4和HNO3的混合溶液等，碱性溶液为NaOH、Na2CO3等，玻璃1封接处表面先通过酸性溶液或碱性溶液的清洗，以达到除去油污和杂质的目的，便于下一步更好地进行润湿处理；然后再在预处理后的玻璃封接处表面涂布一层润湿剂，降低玻璃1封接处的表面张力，以达到增加玻璃表面与低温封接材料之间的界面结合强度的目的，进一步保证了玻璃封接处的密封性。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述铺放支撑体步骤还包括在真空环境中进行。如此，将整个玻璃置于密封的真空室内进行铺放支撑体步骤，以达到合片时排除玻璃空腔体内空气的目的。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述气凝胶支撑体的形状为平板状、颗粒状、柱体、异形体中的一种或一种以上。其中，异形体为柱体与平板状的一体化成型结构。如此，当气凝胶支撑体为颗粒状时，经密实处理填满空腔以起到支撑作用，当气凝胶支撑体为其他的形状时，将气凝胶支撑体布满或阵列分布于玻璃空腔中，且厚度与空腔高度适宜以起到支撑作用，由此在内置气凝胶复合玻璃内腔中用本身具有超级隔热保温性能、大尺寸的透明气凝胶做支撑体，实现面支撑、块支撑、柱支撑、多元化支撑等多种方式，一方面避免了因传热系数较高的传统点支撑体导致的热桥现象，进一步提高了内置气凝胶复合玻璃的隔热保温性能，另一方面从根源上彻底地消除了产生应力集中的条件，从而显著提高内置气凝胶复合玻璃的安全性能。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述气凝胶支撑体材料还包括表层低密度且芯部高密度的气凝胶支撑体或气凝胶复合支撑体。如此，通常气凝胶的导热系数不低于0.010W/m·k，为了使其传热系数达到真空玻璃的传热系数k值水平（k值约0.5W/m2·k），传统气凝胶的厚度至少需15mm，采用气凝胶协同负压技术，通过实施负压技术与气凝胶的纳米尺寸产生协同效应，完全阻隔腔内气凝胶孔隙中气体的对流传热，使气凝胶导热系数低至0.004 W/m·k以下，从而极大地减少气凝胶厚度，优化厚度在1mm~5mm。当气凝胶支撑体为表层低密度且芯部高密度时，可得到内部强度较高且表层具有弹性的气凝胶支撑体，可以满足玻璃在使用过程中由于环境温度造成玻璃空腔的细微膨胀或收缩，避免了气凝胶支撑体的过度应力集中；当气凝胶支撑体为气凝胶复合支撑体时，不仅使气凝胶支撑体具有良好的隔热保温性能，而且还增强了气凝胶支撑体的抗压强度。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述气凝胶支撑体中的所述气凝胶复合支撑体还包括气凝胶/玻璃复合支撑体和气凝胶/树脂复合支撑体中的一种或两种。如此，采用气凝胶与玻璃或树脂复合技术，由质轻、本身具有优异的隔热保温性能、隔声降噪性能、吸能特性的透明气凝胶作为功能组元，用玻璃或树脂作粘结相，制造出的气凝胶与玻璃或树脂的复合支撑体，兼具气凝胶的优异特性和玻璃或树脂的良好力学性能，一方面既具有良好的隔热保温性能，另一方面又可获得良好的安全性能和隔声降噪性能，此外还具有良好的力学性能。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述气凝胶支撑体中的所述气凝胶复合支撑体中的所述气凝胶/玻璃复合支撑体的制备方法为：
（1）混料，将玻璃粉体与气凝胶混合均匀；
（2）熔化，将步骤（1）得到的混合料中的玻璃粉体加热至熔化，得到半固态的混合玻璃熔液；
（3）成型，将步骤（2）得到的混合玻璃熔液浇注于模具中，冷却凝固。
如此，通过上述步骤，可得到一种由气凝胶及粘结所述气凝胶的玻璃相构成的具有隔热保温性能的气凝胶/玻璃复合支撑体。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述气凝胶支撑体中的所述气凝胶/树脂复合支撑体的制备方法为：
（1）混料，将气凝胶与树脂粉末混合均匀；
（2）铺料，在模具基板上铺一层步骤（1）得到的混合料；
（3）熔化，用激光器以步进扫描方式将步骤（2）得到的混合料中的树脂粉末快速加热至熔化；
（4）交替铺料与熔化，在前一沉积层上交替重复进行步骤（2）和步骤（3），固化。
如此，通过上述混料、铺料、激光器加热等步骤，可得到一种由气凝胶及粘结所述气凝胶的树脂相构成的具有隔热保温性能的气凝胶/树脂复合支撑体。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述在玻璃空腔体上覆盖另一块玻璃时，可以在真空环境中完成，将低温封接材料边加热至熔化边涂布在另一块玻璃与间隔体上表面的连接处，使玻璃与间隔体全密封。如此，封焊的过程在真空环境中进行，可以不进行后面的抽真空步骤，为了达到更好的效果，也可以再进行抽真空步骤。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述气凝胶支撑体与玻璃的接触面之间设置有透明胶黏剂。如此，使用透明胶黏剂可以将气凝胶支撑体与玻璃内表面连接固定，以起到更好的支撑作用。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述高熔点封接材料为中温玻璃粉或金属封边材料。如此，采用高熔点封接材料的温度不高于钢化玻璃或半钢化玻璃的退火温度。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述高熔点封接材料中的所述金属封边材料为高熔点的铟、铟合金、锡、锡合金中的一种。如此，铟、铟合金、锡、锡合金等金属的熔点一般不超过玻璃的退火温度。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述低温封接材料为低温玻璃粉或低温金属封边材料。如此，采用低温封接材料进行封接可以避免由于封接温度过高引起钢化玻璃或半钢化玻璃的退火现象，使得钢化玻璃或半钢化玻璃的物理性能降低；通过低温玻璃粉或低温金属封边材料进行熔封，由于其熔化温度低于高熔点封接材料的熔点，因此利用其温度差，实现玻璃与间隔体的封焊，使复合玻璃的结构更加牢固，满足高真空度的要求，从而有效延长内置气凝胶复合玻璃的使用寿命。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述低温封接材料中的所述低温金属封边材料为低熔点的铟、铟合金、锡、锡合金中的一种。如此，铟、铟合金、锡、锡合金等低温金属的熔点低于金属封边材料的熔点。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述玻璃空腔体的制作步骤和熔封步骤中高熔点封接材料和低温封接材料的加热方式为常规加热方式或快速加热方式。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述玻璃空腔体的制作步骤和熔封步骤中高熔点封接材料和低温封接材料的所述快速加热方式为激光加热、电子束加热、微波加热中的一种。如此，采用激光加热、电子束加热、微波加热等方式直接对高熔点封接材料和低温封接材料进行快速加热熔化，实现玻璃的封接。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述间隔支撑体为陶瓷间隔支撑体、金属间隔支撑体和复合材料间隔支撑体中的一种或多种。此外，间隔支撑体还可以为断热型间隔支撑体，其中，陶瓷间隔支撑体主要包括玻璃间隔支撑体、传统陶瓷间隔支撑体等，金属间隔支撑体主要包括铝间隔支撑体、铝合金间隔支撑体、不锈钢间隔支撑体等，复合材料间隔支撑体主要包括塑钢间隔支撑体、铝塑间隔支撑体、复合胶条、玻璃纤维增强复合间隔支撑体等。如此，由于气凝胶支撑体厚度较传统支撑体厚，若使用低温封接材料直接对两片玻璃进行封接，由于低温封接材料扩展过度，导致封接边部出现缝隙或缺漏现象，影响真空玻璃的密封性，因此，在两片玻璃之间预置间隔支撑体后再进行熔封，一方面可以解决由于低温封接材料扩展过度引起的封接问题，另一方面还可以起到主要支撑作用，减少气凝胶支撑体的应力过度集中，进一步提高了负压玻璃的抗弯、抗压强度。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述玻璃空腔体制作步骤之前进行玻璃封接处表面的预处理和润湿处理，所述气凝胶支撑体与玻璃的接触面之间设置有透明胶黏剂，如此，增加玻璃表面与低温封接材料之间的界面结合强度的同时，又增加气凝胶支撑体与玻璃内表面连接固定，以达到更好的效果。
本发明的另一技术方案，一种内置气凝胶复合玻璃，包含所述玻璃密封体以及所述玻璃密封体上设置的真空抽气装置，所述玻璃密封体由两片玻璃、两片玻璃之间的间隔支撑体和玻璃腔内设置的气凝胶支撑体组成，所述两片玻璃与所述间隔支撑体之间形成的U型封接处通过低温封接材料连接。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，在所述真空抽气装置位于玻璃正面上的一角或间隔支撑体端部的一角上。如此，真空抽气装置通常设置于玻璃正面上，也可以将其设置于间隔支撑体端部的一角上，以达到不影响间隔支撑体的力学性能及玻璃外观的目的。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述气凝胶支撑体与玻璃之间通过透明胶黏剂连接。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1—图7为本发明实施例涉及的内置气凝胶复合玻璃的剖面图。
其中：
1-玻璃； 2-气凝胶支撑体； 21-胶黏剂； 3-间隔体； 4-高熔点封接材料； 5-低温封接材料； 6-真空抽气装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。此外，本领域技术人员根据本文件的描述，可以对本文件中实施例中以及不同实施例中的特征进行相应组合。
本发明实施例如下，一种内置气凝胶复合玻璃的制备方法，包括以下步骤：
（1）采用高熔点封接材料4边加热至熔化边将间隔体3的下表面封焊于一块玻璃1近边缘的表面上，得到开口的玻璃空腔体；
（2）然后将气凝胶支撑体2填充于玻璃空腔体内；
（3）再在玻璃空腔体上覆盖另一块玻璃1，采用低温封接材料5边加热至熔化边将另一块玻璃1与间隔体3的上表面封焊；
（4）通过真空抽气装置6进行抽气，然后用堵头封口。
如此，通过上述步骤，可得到一种由至少两块玻璃1作为壳体、具有至少一个真空抽气装置6的密封空腔且空腔内设置有气凝胶支撑体2的气凝胶复合玻璃，如图1所示。这种内置气凝胶支撑体2的气凝胶复合玻璃的节能效果可与真空玻璃相媲美，由于其中设置的透明气凝胶具有优异的隔热保温性能，加之空腔内真空带来的几无气体分子对流热现象，因此，使得到的气凝胶复合玻璃具有非常优异的隔热保温性能。而且内置气凝胶支撑体2与玻璃1的连接将现有真空玻璃的点支撑替换为面支撑，安全性更高，此外，由于气凝胶具有较好的抗压缩变形特性，可以有效地支撑因空腔内真空而产生的压应力作用，同时避免应力集中现象，是一种安全型的超节能玻璃。因此，该制备方法生产出的内置气凝胶复合玻璃不但具有较好的隔热保温性能，还具有优异的安全性能，并且还解决了气凝胶支撑体超过现有真空玻璃支撑体厚度时采用低温封接材料进行加固封边等问题。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，所述玻璃空腔体制作步骤之前还包括玻璃1封接处表面的预处理和润湿处理，具体为：先用酸性或碱性溶液清洗玻璃封接处表面，再在玻璃1封接处表面涂布一层润湿剂；所述润湿剂为十二烷基磺酸钠、硫酸月桂酯、二烷基磺基琥珀酸盐、蓖麻油硫酸化物、烷基吡啶盐氯化物、烷基苯酚聚乙烯醚、聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯乙二醇烷基酯、乙炔乙二醇中的一种或多种。如此，通常酸性溶液为H2SO4和HNO3的混合溶液等，碱性溶液为NaOH、Na2CO3等，玻璃1封接处表面先通过酸性溶液或碱性溶液的清洗，以达到除去油污和杂质的目的，便于下一步更好地进行润湿处理；然后再在预处理后的玻璃1封接处表面涂布一层润湿剂，降低玻璃1封接处的表面张力，以达到增加玻璃1表面与封接材料之间的界面结合强度的目的，进一步保证了玻璃1封接处的密封性。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，所述气凝胶支撑体2的形状为平板状、颗粒状、柱体、异形体中的一种或一种以上。其中，异形体为柱体与平板状的一体化成型结构。如此，当气凝胶支撑体2为颗粒状时，经密实处理填满空腔以起到支撑作用，当气凝胶支撑体2为其他的形状时，将气凝胶支撑体2布满或阵列分布于玻璃空腔中，且厚度与空腔高度适宜以起到支撑作用，由此在内置气凝胶复合玻璃内腔中用本身具有超级隔热保温性能、大尺寸的透明气凝胶做支撑体，实现面支撑、块支撑、柱支撑、多元化支撑等多种方式，一方面避免了因传热系数较高的传统点支撑体导致的热桥现象，进一步提高了内置气凝胶复合玻璃的隔热保温性能，另一方面从根源上彻底地消除了产生应力集中的条件，从而显著提高内置气凝胶复合玻璃的安全性能。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，所述气凝胶支撑体2还包括表层低密度且芯部高密度的气凝胶支撑体或气凝胶复合支撑体。如此，通常气凝胶的导热系数不低于0.010W/m·k，为了使其传热系数达到真空玻璃的传热系数k值水平（k值约0.5W/m2·k），传统气凝胶的厚度至少需15mm，采用气凝胶协同负压技术，通过实施负压技术与气凝胶的纳米尺寸产生协同效应，完全阻隔腔内气凝胶孔隙中气体的对流传热，使气凝胶导热系数低至0.004 W/m·k以下，从而极大地减少气凝胶厚度，优化厚度在1mm~5mm。当气凝胶支撑体为表层低密度且芯部高密度时，可得到内部强度较高且表层具有弹性的气凝胶支撑体，可以满足玻璃在使用过程中由于环境温度造成玻璃空腔的细微膨胀或收缩，避免了气凝胶支撑体的过度应力集中；当气凝胶支撑体为气凝胶复合支撑体时，不仅使气凝胶支撑体具有良好的隔热保温性能，而且还增强了气凝胶支撑体的抗压强度。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，所述气凝胶支撑体2中的所述气凝胶复合支撑体材料包括气凝胶/玻璃复合支撑体和气凝胶/树脂复合支撑体中的一种或两种。如此，采用气凝胶与玻璃或树脂复合技术，由质轻、本身具有优异的隔热保温性能、隔声降噪性能、吸能特性的透明气凝胶作为功能组元，用玻璃或树脂作粘结相，制造出的气凝胶与玻璃或树脂的复合支撑体，兼具气凝胶的优异特性和玻璃或树脂的良好力学性能，一方面既具有良好的隔热保温性能，另一方面又可获得良好的安全性能和隔声降噪性能，此外还具有良好的力学性能。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，所述气凝胶复合支撑体中的所述气凝胶/玻璃复合支撑体的制备方法为：
（1）混料，将玻璃粉体与气凝胶混合均匀；
（2）熔化，将步骤（1）得到的混合料中的玻璃粉体加热至熔化，得到半固态的混合玻璃熔液；
（3）成型，将步骤（2）得到的混合玻璃熔液浇注于模具中，冷却凝固。
如此，通过上述步骤，可得到一种由气凝胶和玻璃粘结相构成的具有隔热保温性能的气凝胶/玻璃复合支撑体。其中，所述制备方法中的步骤（2）可以为铺料，即将所述步骤（1）得到的混合料置于模具中；然后步骤（3）为熔料，即将混合料中的玻璃粉体加热至熔化，得到半固态的混合玻璃熔液，冷却凝固；所述熔化步骤之后和所述成型步骤之前还包括澄清工艺；所述气凝胶与玻璃粘结相的体积比为0.1-9:1；所述气凝胶具有内部疏水、表面亲水特性；所述气凝胶的形状为块状、颗粒状、粉末中的一种。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，所述气凝胶复合支撑体中的所述气凝胶/树脂复合支撑体的制备方法为：
（1）混料，将气凝胶与树脂粉末混合均匀；
（2）铺料，在模具基板上铺一层步骤（1）得到的混合料；
（3）熔化，用激光器以步进扫描方式将步骤（2）得到的混合料中的树脂粉末快速加热至熔化；
（4）交替铺料与熔化，在前一沉积层上交替重复进行步骤（2）和步骤（3），固化。
如此，通过上述混料、铺料、激光器加热等步骤，可得到一种由气凝胶和树脂粘结相构成的具有隔热保温性能的气凝胶/树脂复合支撑体。其中，所述交替铺料与熔化步骤是在熔化步骤中的树脂固化前进行；所述交替铺料与熔化步骤是在熔化步骤中的树脂固化后进行；所述气凝胶与树脂粉末的体积比为0.1-9：1；所述气凝胶具有内部疏水、表面亲水特性；所述气凝胶的形状为块状、颗粒状、粉末中的一种；所述树脂为热固性树脂或热塑性树脂。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，所述在玻璃空腔体上覆盖另一块玻璃1时，可以在真空环境中完成，将低温封接材料5边加热至熔化边涂布在另一块玻璃1与间隔体3上表面的连接处，使玻璃1与间隔体3完全密封。如此，封焊的过程在真空环境中进行，可以不进行后面的抽真空步骤，为了达到更好的效果，也可以再进行抽真空步骤。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，所述气凝胶支撑体2与玻璃1的接触面之间可以设置有透明胶黏剂21。如此，使用透明胶黏剂21可以将气凝胶支撑体2与玻璃1内表面连接固定，以起到更好的支撑作用。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，所述高熔点封接材料4为中温玻璃粉或金属封边材料。如此，采用高熔点封接材料的温度不高于钢化玻璃或半钢化玻璃的退火温度。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，所述高熔点封接材料中的所述金属封边材料为高熔点的铟、铟合金、锡、锡合金中的一种。如此，铟、铟合金、锡、锡合金等金属的熔点一般不超过玻璃的退火温度。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，所述低温封接材料5为低温玻璃粉或低温金属封边材料。如此，采用低温封接材料5进行封接可以避免由于封接温度过高引起钢化玻璃或半钢化玻璃的退火现象，使得钢化玻璃或半钢化玻璃的物理性能降低；通过低温玻璃粉或低温金属封边材料进行熔封，由于其熔化温度低于高熔点封接材料的熔点，因此利用其温度差，实现玻璃1与间隔体3的封焊，使复合玻璃的结构更加牢固，满足高真空度的要求，从而有效延长内置气凝胶复合玻璃的使用寿命。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，所述低温封接材料中的所述低温金属封边材料为低熔点的铟、铟合金、锡、锡合金中的一种。如此，铟、铟合金、锡、锡合金等低温金属的熔点低于金属封边材料的熔点。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，所述玻璃空腔体的制作步骤和熔封步骤中高熔点封接材料和低温封接材料的加热方式为常规加热方式或快速加热方式。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，所述玻璃空腔体的制作步骤和熔封步骤中高熔点封接材料和低温封接材料的所述快速加热方式为激光加热、电子束加热、微波加热中的一种。如此，采用激光加热、电子束加热、微波加热等方式直接对高熔点封接材料4和低温封接材料5进行快速加热熔化，实现玻璃的封接。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，所述间隔体3为陶瓷间隔体、金属间隔体和复合材料间隔体中的一种。此外，间隔体还可以为断热型间隔体，其中，陶瓷间隔体主要包括玻璃间隔体、传统陶瓷间隔体等，金属间隔体主要包括铝间隔体、铝合金间隔体、不锈钢间隔体等，复合材料间隔体主要包括塑钢间隔体、铝塑间隔体、复合胶条、玻璃纤维增强复合间隔体等。如此，由于气凝胶支撑体2厚度较传统支撑体厚，若使用封接材料直接对两片玻璃1进行封接，由于封接材料扩展过度，导致封接边部出现缝隙或缺漏现象，影响真空玻璃的密封性，因此，在两片玻璃1之间预置间隔体3后再进行熔封，一方面可以解决由于封接材料扩展过度引起的封接问题，另一方面还可以起到主要支撑作用，减少气凝胶支撑体2的应力过度集中，进一步提高了负压玻璃的抗弯、抗压强度。
本发明另一实施例，一种内置气凝胶复合玻璃，包含所述玻璃密封体以及所述玻璃密封体上设置的真空抽气装置6，所述玻璃密封体由两片玻璃1、两片玻璃1之间的间隔体3和玻璃腔内设置的气凝胶支撑体2组成，所述间隔体3的下表面与一片玻璃1的上表面之间通过高熔点封接材料4连接，所述间隔体3的上表面与另一片玻璃1的下表面之间通过低温封接材料5连接。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，所述真空抽气装置6位于玻璃1正面上的一角或间隔体3端部的一角上。如此，真空抽气装置6通常设置于玻璃1正面上，也可以将其设置于间隔体3端部的一角上，以达到不影响间隔体3的力学性能及玻璃外观的目的。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，所述气凝胶支撑体与玻璃之间通过透明胶黏剂连接。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，内置气凝胶复合玻璃采用以下步骤制备：
（1）在玻璃1边缘的封接处表面进行预处理和润湿处理，即先用酸性溶液进行清洗，再涂布一层润滑剂；
（2）将高熔点封接材料4边加热至熔化边涂布在间隔体3的下表面使其封焊于一块玻璃1近边缘的表面上，得到一个开口的玻璃空腔体；
（3）然后将平板状气凝胶支撑体2填充于玻璃空腔体内，其中气凝胶支撑体2为表层低密度且芯部高密度的气凝胶支撑体2；
（4）再在玻璃空腔体上覆盖另一块玻璃1，将低温封接材料5边加热至熔化，边涂布在另一块玻璃1与间隔体3上表面的连接处，使玻璃1与间隔体3完全密封；
（5）对玻璃密封体抽真空，通过真空抽气装置6进行抽气，使其产生一定的负压，然后用堵头封口。
通过上述步骤得到的内置气凝胶复合玻璃的结构剖面图如图1所示。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，内置气凝胶复合玻璃采用以下步骤制备：
（1）制作气凝胶/玻璃复合支撑体，其制备方法如下：（a）将玻璃粉体与气凝胶均匀混合；（b）将混合料中的玻璃粉体加热至熔化，得到半固态的混合熔液；（c）将得到的混合熔液倒入柱体的模具中，冷却凝固；（d）退火，得到柱体的气凝胶/玻璃复合支撑体；
（2）在玻璃1边缘的封接处表面进行预处理和润湿处理，即先用碱性溶液进行清洗，再涂布一层润滑剂；
（3）将中温玻璃粉4边加热至熔化边涂布在陶瓷间隔体3的下表面使其封焊于一块玻璃1近边缘的表面上，得到一个开口的玻璃空腔体；
（4）然后将若干个柱体气凝胶支撑体2阵列排布于玻璃空腔体内，将透明胶黏剂21铺置在柱体气凝胶支撑体2的底部和顶部，将其紧固于玻璃表面上；
（5）再在玻璃空腔体上覆盖另一块玻璃1，将低温玻璃粉5边加热至熔化，边涂布在另一块玻璃1与陶瓷间隔体3上表面的连接处，使玻璃1与陶瓷间隔体3完全密封；
（6）对玻璃密封体抽真空，通过真空抽气装置6进行抽气，使其产生一定的负压，然后用堵头封口。
通过上述步骤得到的内置气凝胶复合玻璃的结构剖面图如图2所示。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，内置气凝胶复合玻璃采用以下步骤制备：
（1）制作气凝胶/树脂复合支撑体，其制备方法如下：（a）将气凝胶与树脂粉末混合均匀；（b）在模具基板上铺一层混合料；（c）用激光器以步进扫描方式将铺好的混合料中的树脂粉末快速加热至熔化；（d）按照所输入的异形体气凝胶支撑体的形状，在前一沉积层上交替重复进行步骤（b）和步骤（c），固化，即得异形体的气凝胶/树脂复合支撑体；
（2）在玻璃1边缘的封接处表面进行预处理和润湿处理，即先用酸性溶液进行清洗，再涂布一层润滑剂二烷基磺基琥珀酸盐；
（3）将高熔点的金属铟4边加热至熔化边涂布在不锈钢间隔体3的下表面使其封焊于一块玻璃1近边缘的表面上，得到一个开口的玻璃空腔体；
（4）然后将异形体气凝胶支撑体2填充于玻璃空腔体内；
（5）再在玻璃空腔体上覆盖另一块玻璃1，将低熔点的金属铟5边加热至熔化，边涂布在另一块玻璃1与不锈钢间隔体3上表面的连接处，使玻璃1与不锈钢间隔体3完全密封；
（6）对玻璃密封体抽真空，通过真空抽气装置6进行抽气，使其产生一定的负压，然后用堵头封口。
通过上述步骤得到的内置气凝胶复合玻璃的结构剖面图如图3所示。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，内置气凝胶复合玻璃采用以下步骤制备：
（1）在玻璃1边缘的封接处表面进行预处理和润湿处理，即先用碱性溶液进行清洗，再涂布一层润滑剂蓖麻油硫酸化物；
（2）将高熔点的锡合金4边加热至熔化边涂布在塑钢间隔体3的下表面使其封焊于一块玻璃1近边缘的表面上，得到一个开口的玻璃空腔体；
（3）然后将颗粒状气凝胶支撑体2经密实处理填满整个玻璃空腔体内；
（4）在真空环境中，再在玻璃空腔体上覆盖另一块玻璃1，将低熔点的锡合金5边加热至熔化，边涂布在另一块玻璃1与塑钢间隔体3上表面的连接处，使玻璃1与塑钢间隔体3完全密封。
通过上述步骤得到的内置气凝胶复合玻璃的结构剖面图如图4所示。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，内置气凝胶复合玻璃采用以下步骤制备：
（1）在玻璃1边缘的封接处表面进行预处理和润湿处理，即先用酸性溶液进行清洗，再涂布一层润滑剂乙炔乙二醇；
（2）将高熔点的金属铟合金4边用电子束加热至熔化边涂布在玻璃间隔体3的下表面使其封焊于一块玻璃1近边缘的表面上，得到一个开口的玻璃空腔体；
（3）在玻璃空腔底部的玻璃表面上铺置透明胶黏剂21，然后将颗粒状气凝胶支撑体2经密实处理填满整个玻璃空腔体内；
（4）再在玻璃空腔体上覆盖另一块下表面铺置有透明胶黏剂21的玻璃1，将低温金属铟合金5边用电子束加热至熔化，边涂布在另一块玻璃1与玻璃间隔体3上表面的连接处，使玻璃1与玻璃间隔体3完全密封；
（5）对玻璃密封体抽真空，通过真空抽气装置6进行抽气，使其产生一定的负压，然后用堵头封口。
通过上述步骤得到的内置气凝胶复合玻璃的结构剖面图如图5所示。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，内置气凝胶复合玻璃采用以下步骤制备：
（1）制作气凝胶/树脂复合支撑体，其制备方法如下：（a）将气凝胶与树脂粉末混合均匀；（b）在模具基板上铺一层混合料；（c）用激光器以步进扫描方式将铺好的混合料中的树脂粉末快速加热至熔化；（d）按照所输入的平板状气凝胶支撑体的形状，在前一沉积层上交替重复进行步骤（b）和步骤（c），固化，即得平板状的气凝胶/树脂复合支撑体。
（2）在玻璃1边缘的封接处表面进行预处理和润湿处理，即先用碱性溶液进行清洗，再涂布一层润滑剂十二烷基磺酸钠；
（3）将中温玻璃粉4边用微波加热至熔化边涂布在玻璃纤维增强复合间隔体3的下表面使其封焊于一块玻璃1近边缘的表面上，得到一个开口的玻璃空腔体；
（4）将透明胶黏剂21铺置在平板状气凝胶支撑体2的底部和顶部，然后将其紧固于玻璃空腔体内的玻璃表面上；
（5）在真空环境中，再在玻璃空腔体上覆盖另一块玻璃1，将低温玻璃粉5边用微波加热至熔化，边涂布在另一块玻璃1与玻璃纤维增强复合间隔体3上表面的连接处，使玻璃1与玻璃纤维增强复合间隔体3完全密封。
通过上述步骤得到的内置气凝胶复合玻璃的结构剖面图如图6所示。
本发明另一实施例，一种内置气凝胶复合玻璃，包含所述玻璃密封体以及所述玻璃密封体上设置的真空抽气装置5，所述玻璃密封体由两片玻璃1、两片玻璃1之间的间隔体3和玻璃腔内设置的气凝胶支撑体2组成，所述间隔体3的下表面与一片玻璃1的上表面之间通过高熔点封接材料4连接，所述间隔体3的上表面与另一片玻璃1的下表面之间通过低温封接材料5连接；其中真空抽气装置5位于玻璃1正面上的一角或间隔体3端部的一角上，如图1和图7所示。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种内置气凝胶复合玻璃的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）制备气凝胶-玻璃复合支撑体：a混料，将玻璃粉体与气凝胶混合均匀；b熔化，将步骤a得到的混合料中的玻璃粉体加热至熔化，得到半固态的混合玻璃熔液；c成型，将步骤b得到的混合玻璃熔液浇注于模具中，冷却凝固；
（2）制备气凝胶-树脂复合支撑体：i混料，将气凝胶与树脂粉末混合均匀；ii铺料，在模具基板上铺一层步骤i得到的混合料；iii熔化，用激光器以步进扫描方式将步骤ii得到的混合料中的树脂粉末快速加热至熔化；iv交替铺料与熔化，在前一沉积层上交替重复进行步骤ii和步骤iii，固化；
（3）玻璃封接处表面的预处理和润湿处理，具体为：先用酸性或碱性溶液清洗玻璃封接处表面，再在玻璃封接处表面涂布一层润湿剂，所述润湿剂为十二烷基磺酸钠、硫酸月桂酯、二烷基磺基琥珀酸盐、蓖麻油硫酸化物、烷基吡啶盐氯化物、烷基苯酚聚乙烯醚、聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯乙二醇烷基酯、乙炔乙二醇中的一种或多种；
（4）玻璃空腔体的制作，采用高熔点封接材料将间隔体封焊于玻璃上，得到开口的玻璃空腔体；
（5）填充支撑体，将气凝胶支撑体填充于玻璃空腔体内；其中所述气凝胶支撑体中还包括表层低密度且芯部高密度的气凝胶复合支撑体，所述气凝胶复合支撑体包括步骤（1）和步骤（2）制备的气凝胶-玻璃复合支撑体和气凝胶-树脂复合支撑体；
（6）熔封，采用低温封接材料将另一片玻璃与玻璃空腔体上的间隔体封焊，得到腔内设置有气凝胶支撑体的玻璃密封体；
（7）抽真空，通过真空抽气装置，对玻璃密封体进行抽气；
所述气凝胶支撑体的形状为平板状、颗粒状、柱体、异形体中的一种以上。
2.根据权利要求1所述的一种内置气凝胶复合玻璃的制备方法，其特征在于，所述步骤（6）在真空环境中进行，然后不进行步骤（7）的抽真空步骤或进行步骤（7）的抽真空步骤。
3.根据权利要求1所述的一种内置气凝胶复合玻璃的制备方法，其特征在于，所述气凝胶支撑体与玻璃的接触面之间设置有透明胶黏剂。
4.根据权利要求1所述的一种内置气凝胶复合玻璃的制备方法，其特征在于，所述高熔点封接材料为中温玻璃粉或金属封边材料，所述金属封边材料为高熔点的铟、铟合金、锡、锡合金中的一种；所述低温封接材料为低温玻璃粉或低温金属封边材料，所述低温金属封边材料为低熔点的铟、铟合金、锡、锡合金中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种内置气凝胶复合玻璃的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）和步骤（6）中高熔点封接材料和低温封接材料的加热方式为常规加热方式或快速加热方式，所述快速加热方式为激光加热、电子束加热、微波加热中的一种；所述间隔体为陶瓷间隔体、金属间隔体和复合材料间隔体中的一种。
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