CN108625744B - 一种内置多层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多层气凝胶复合玻璃及其制备方法，由两片透明板、密封胶和气凝胶复合体构成，所述两片透明板与所述密封胶构成一个密封空腔，所述密封空腔内夹填气凝胶复合体，所述气凝胶复合体由交替夹叠的至少两片气凝胶与至少一层透明膜以及所述气凝胶周围设置的密封间隔框构成。其制造方法包括以下步骤：（1）气凝胶复合体的制备，将至少两片气凝胶和至少一层透明膜交替夹叠，再在气凝胶周围设置密封间隔框，并将透明膜固定于密封间隔框上；（2）合片，将两片透明板分别放置于步骤（1）得到的气凝胶复合体的两个相对的表面上；（3）密封，用密封胶将步骤（2）得到的组合体的四周密封。本发明公开的内置多层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
技术领域
本发明涉及玻璃制备技术领域，特别涉及一种内置多层气凝胶复合玻璃及其制备方法。
背景技术
玻璃是一种透明度、强度及硬度都很高，不透气的物料，玻璃在日常环境中呈化学惰性，亦不会与生物起作用，故此，用途非常广泛。现有技术中用于建筑物的玻璃，主要是用来封闭、采光。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）由双层玻璃中间抽成负压组成的真空玻璃。热反射镀膜玻璃和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须设置金属支撑体的缘故，导致局部应力集中，在外力作用下易破碎，产生安全隐患，因此，亟待开发安全性高的新型节能玻璃。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种安全型内置多层气凝胶复合玻璃及其制备方法，该制备方法生产出的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）内置气凝胶技术，在现有中空玻璃内腔中，内置由本身具有优异的隔热保温性能和透光性的气凝胶，一方面既可进一步提高中空玻璃的隔热保温性能，另一方面又可获得良好的安全性能和隔声降噪以及吸能特性，从而显著提高中空玻璃的节能效果。（2）多层气凝胶叠合技术，由于较厚的气凝胶制备工艺较复杂，成品率低，因此将多层较薄的气凝胶相互叠合可以在不改变气凝胶优异的隔热保温性能和透光性的基础上，提高了复合玻璃的生产效率。（3）气凝胶协同透明膜技术，在两片气凝胶之间夹一层透明膜，可根据透明膜的不同功能与气凝胶产生协同作用，进一步扩大或完善复合玻璃的功能性，例如，由于气凝胶对近红外光的透过率较高，因此当气凝胶之间夹红外反射膜时，可以将透过的近红外光反射出去，最大限度降低来自室外的热辐射量，进一步提高复合玻璃的隔热性能；由于气凝胶对紫外光的反射率较高，当气凝胶之间夹紫外线吸收膜时，一方面可以进一步降低紫外线进入室内的量以显著减少对人体的伤害，另一方面可以保护紫外反射膜而延长其使用寿命。
本发明的解决方案是这样实现的：一种内置多层气凝胶复合玻璃的制备方法，包括以下步骤：
（1）气凝胶复合体的制备，将至少两片气凝胶和至少一层透明膜交替夹叠，再在气凝胶周围设置密封间隔框，并将透明膜固定于密封间隔框上；
（2）合片，将两片透明板分别放置于步骤（1）中的气凝胶复合体的两个相对的表面上；
（3）密封，用密封胶将步骤（2）得到的组合体的四周密封。
如此，通过上述步骤，可得到一种由至少两块透明板作为壳体、具有密封空腔且空腔内设置有多层气凝胶与透明膜交替夹叠的复合玻璃。这种复合玻璃其中设置了气凝胶与透明膜的交替夹叠结构，由于气凝胶本身纤细的纳米网络结构有效地限制了局域热激发的传播，具有极低的固体热传导能力；纳米微孔结构又抑制了气体分子对热传导的贡献作用，导致对流热传导能力被大大降低；硅基气凝胶的折射率接近l，而且对红外和可见光的湮灭系数之比达100以上，能有效地透过太阳光，并阻止环境温度的红外热辐射，因此，采用上述方法制得的复合玻璃因为内置了气凝胶复合板具有良好的隔热保温性能。此外，由于气凝胶具有较好的抗压缩变形特性，还可有效地吸收玻璃受到的外部冲击能和减缓玻璃扩展裂纹尖部的应力集中问题，可使玻璃获得良好的安全性能，是一种安全型的超节能玻璃。另外，将多层较薄的透明气凝胶相互叠合可以在不改变气凝胶优异的隔热保温性能和透光性的基础上，提高了复合玻璃的生产效率，而且在两片气凝胶之间夹透明膜，可根据透明膜的不同功能与气凝胶产生协同作用，进一步扩大或完善复合玻璃的功能性。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述透明板为透明树脂板或玻璃。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述透明板中的所述透明树脂板可以为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛、聚碳酸酯、聚酰胺、丙烯酸类树脂中的一种，根据性能需要确定。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述透明膜为红外反射膜、紫外线吸收膜、匀光膜、防眩目膜中的一种或多种。如此，红外反射膜还包括低辐射膜等，由于气凝胶对近红外光的透过率较高，因此当气凝胶之间夹红外反射膜时，可以将透过的近红外光反射出去，最大限度降低来自室外的热辐射量，进一步提高复合玻璃的隔热性能；由于气凝胶对紫外光的反射率较高，当气凝胶之间夹紫外线吸收膜时，一方面可以进一步降低紫外线进入室内的量以显著减少对人体的伤害，另一方面可以保护紫外反射膜而延长其使用寿命；当气凝胶之间夹匀光膜时，可以打乱光线的出射角度，柔化光源并使光线均匀化；当气凝胶之间夹防眩目膜时，可以避免直射光进入室内，减少入射光对人眼的刺激。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述密封间隔框为陶瓷密封间隔框、金属密封间隔框、复合胶条、纤维增强树脂基复合材料密封间隔框中的一种或多种。如此，密封间隔框还可以为断热型密封间隔框，其中，陶瓷密封间隔框主要包括玻璃密封间隔框、传统陶瓷密封间隔框等，金属密封间隔框主要包括铝密封间隔框、铝合金密封间隔框、不锈钢密封间隔框等。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述密封胶为硅酮密封胶和聚硫密封胶中的一种。如此，由于硅酮密封胶和聚硫密封胶的粘接力强，拉伸强度大，同时又具有优良的耐候性、抗振性等，特别适用于玻璃之间或玻璃与金属之间的结构或非结构性粘合装配。
本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，由两片透明板、密封胶和气凝胶复合体构成，所述两片透明板与所述密封胶构成一个密封空腔，所述密封空腔内夹填气凝胶复合体，所述气凝胶复合体由交替夹叠的至少两片气凝胶与至少一层透明膜以及所述气凝胶周围设置的密封间隔框构成。
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3为本发明涉及的一种内置多层气凝胶复合玻璃的结构剖面图。
其中：
1—透明板； 2—气凝胶； 3—透明膜； 4—密封间隔框； 5—密封胶。
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，一种内置多层气凝胶复合玻璃的制备方法，包括以下步骤：
（1）先在一片气凝胶2周围放置一个密封间隔框4，将一片透明膜3覆盖在气凝胶2表面并固定在密封间隔框4上，再在固定的透明膜3上重复此步骤，得到气凝胶复合体；
（2）将两片透明板1分别放置于气凝胶复合体的两个相对的表面上；
（3）用密封胶5将步骤（2）得到的组合体的四周进行密封。
如此，通过上述步骤，可得到一种由至少两块透明板1作为壳体、具有密封空腔且空腔内设置有多层气凝胶2与透明膜3交替夹叠的节能玻璃，如图1所示。这种复合玻璃其中设置了气凝胶2与透明膜3的交替夹叠结构，由于气凝胶本身纤细的纳米网络结构有效地限制了局域热激发的传播，具有极低的固体热传导能力；纳米微孔结构又抑制了气体分子对热传导的贡献作用，导致对流热传导能力被大大降低；硅基气凝胶的折射率接近l，而且对红外和可见光的湮灭系数之比达100以上，能有效地透过太阳光，并阻止环境温度的红外热辐射，因此，采用上述方法制得的复合玻璃因为内置了气凝胶而具有良好的隔热保温性能。此外，由于气凝胶具有较好的抗压缩变形特性，还可有效地吸收复合玻璃受到的外部冲击能和减缓复合玻璃扩展裂纹尖部的应力集中问题，可使复合玻璃获得良好的安全性能，是一种安全型的超节能玻璃。另外，将多层较薄的透明气凝胶2相互叠合可以在不改变气凝胶优异的隔热保温性能和透光性的基础上，提高了复合玻璃的生产效率，而且在两片气凝胶2之间夹透明膜3，可根据透明膜3的不同功能与气凝胶产生协同作用，进一步扩大或完善复合玻璃的功能性。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，所述透明板1为透明树脂板或玻璃。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，所述透明板中的所述透明树脂板可以为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛、聚碳酸酯、聚酰胺、丙烯酸类树脂中的一种，根据性能需要确定。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，所述透明膜3为红外反射膜、紫外线吸收膜、匀光膜、防眩目膜中的一种或多种。如此，红外反射膜还包括低辐射膜等，由于气凝胶对近红外光的透过率较高，因此当气凝胶之间夹红外反射膜时，可以将透过的近红外光反射出去，最大限度降低来自室外的热辐射量，进一步提高复合玻璃的隔热性能；由于气凝胶对紫外光的反射率较高，当气凝胶之间夹紫外线吸收膜时，一方面可以进一步降低紫外线进入室内的量以显著减少对人体的伤害，另一方面可以保护紫外反射膜而延长其使用寿命；当气凝胶之间夹匀光膜时，可以打乱光线的出射角度，柔化光源并使光线均匀化；当气凝胶之间夹防眩目膜时，可以避免直射光进入室内，减少入射光对人眼的刺激。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，所述密封间隔框4为陶瓷密封间隔框、金属密封间隔框、复合胶条、纤维增强树脂基复合材料密封间隔框中的一种或多种。如此，密封间隔框还可以为断热型密封间隔框，其中，陶瓷密封间隔框主要包括玻璃密封间隔框、传统陶瓷密封间隔框等，金属密封间隔框主要包括铝密封间隔框、铝合金密封间隔框、不锈钢密封间隔框等。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，所述密封胶5为硅酮密封胶和聚硫密封胶中的一种。如此，由于硅酮密封胶和聚硫密封胶的粘接力强，拉伸强度大，同时又具有优良的耐候性、抗振性等，特别适用于玻璃之间或玻璃与金属之间的结构或非结构性粘合装配。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，由两片透明板1、密封胶5和气凝胶复合体构成，所述两片透明板1与所述密封胶5构成一个密封空腔，所述密封空腔内夹填气凝胶复合体，所述气凝胶复合体由交替夹叠的至少两片气凝胶2与至少一层透明膜3以及所述气凝胶周围设置的密封间隔框4构成。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，一种内置多层气凝胶复合玻璃采用以下步骤制备：
（1）先在一片气凝胶2周围放置一个陶瓷密封间隔框4，将一片红外反射膜3覆盖在气凝胶2表面并固定在其周围的陶瓷密封间隔框4上，再在固定的红外反射膜3上重复此步骤，得到两片气凝胶2中间夹叠一层红外反射膜3的气凝胶复合体；
（2）将两片玻璃1分别放置于气凝胶复合体的两个相对的表面上；
（3）用硅酮密封胶5将步骤（2）得到的组合体的四周进行密封，得到内置多层气凝胶复合玻璃。
通过上述步骤得到的内置多层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，一种内置多层气凝胶复合玻璃采用以下步骤制备：
（1）先在一片气凝胶2周围放置一个断热型的金属密封间隔框4，将一片紫外线吸收膜3覆盖在气凝胶2表面并固定在其周围的金属密封间隔框4上，再在固定的紫外线吸收膜3上重复此步骤，得到三片气凝胶2与两层紫外线吸收膜3交替夹叠的气凝胶复合体；
（2）将两片透明聚碳酸酯板1分别放置于气凝胶复合体的两个相对的表面上；
（3）用硅酮密封胶5将步骤（2）得到的组合体的四周进行密封，得到内置多层气凝胶复合玻璃。
通过上述步骤得到的内置多层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，一种内置多层气凝胶复合玻璃采用以下步骤制备：
（1）先在一片气凝胶2周围放置一个复合胶条构成的密封间隔框4，将一片匀光膜3覆盖在气凝胶2表面并固定在其周围的复合胶条4上，再在固定的匀光膜3上重复此步骤，得到四片气凝胶2与三层匀光膜3交替夹叠的气凝胶复合体；
（2）将两片透明聚乙烯板1分别放置于气凝胶复合体的两个相对的表面上；
（3）用聚硫密封胶5将步骤（2）得到的组合体的四周进行密封，得到内置多层气凝胶复合玻璃。
通过上述步骤得到的内置多层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，一种内置多层气凝胶复合玻璃采用以下步骤制备：
（1）先在一片气凝胶2周围放置一个纤维增强树脂基复合材料密封间隔框4，将一片防眩目膜3覆盖在气凝胶2表面并固定在其周围的纤维增强树脂基复合材料密封间隔框4上，再在固定的防眩目膜3上重复此步骤，得到三片气凝胶2与两层防眩目膜3交替夹叠的气凝胶复合体；
（2）将两片透明聚氯乙烯板1分别放置于气凝胶复合体的两个相对的表面上；
（3）用聚硫密封胶5将步骤（2）得到的组合体的四周进行密封，得到内置多层气凝胶复合玻璃。
通过上述步骤得到的内置多层气凝胶复合玻璃的结构剖面图如图2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 (3)
1.一种内置多层气凝胶复合玻璃的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）气凝胶复合体的制备，将至少四片气凝胶和至少三层透明膜交替夹叠，再在气凝胶周围设置密封间隔框，并将透明膜固定于密封间隔框上；
（2）合片，将两片透明板分别放置于步骤（1）中的气凝胶复合体的两个相对的表面上；
（3）密封，用密封胶将步骤（2）得到的组合体的四周密封；
所述透明板为透明树脂板；
所述透明树脂板为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛，聚碳酸酯，聚酰胺、丙烯酸类树脂中的一种；
所述透明膜为红外反射膜、紫外线吸收膜、匀光膜、防眩目膜中的一种或多种；
所述密封间隔框为陶瓷密封间隔框、金属密封间隔框、复合胶条、纤维增强树脂基复合材料密封间隔框中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的一种内置多层气凝胶复合玻璃的制备方法，其特征在于，所述密封胶为硅酮密封胶和聚硫密封胶中的一种。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法得到的一种内置多层气凝胶复合玻璃，其特征在于，由两片透明板、密封胶和气凝胶复合体构成，所述两片透明板与所述密封胶构成一个密封空腔，所述密封空腔内夹填气凝胶复合体，所述气凝胶复合体由交替夹叠的至少四片气凝胶与至少三层透明膜以及所述气凝胶周围设置的密封间隔框构成；
所述透明板为透明树脂板；
所述透明树脂板为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛，聚碳酸酯，聚酰胺、丙烯酸类树脂中的一种；
所述透明膜为红外反射膜、紫外线吸收膜、匀光膜、防眩目膜中的一种或多种；
所述密封间隔框为陶瓷密封间隔框、金属密封间隔框、复合胶条、纤维增强树脂基复合材料密封间隔框中的一种或多种；
所述密封胶为硅酮密封胶和聚硫密封胶中的一种。
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