CN109322596A - 一种太阳能升温玻璃以及制备铅元素聚氨酯膜的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及玻璃及玻璃制品技术领域，公开了一种太阳能升温玻璃，包括第一玻璃、第二玻璃以及用于固定第一玻璃和第二玻璃的保护边框，第一玻璃与第二玻璃之间形成空腔，所述第一玻璃背对第二玻璃的表面设置有用于阻隔红外光和紫外光的阻隔膜，所述阻隔膜为铅元素聚氨酯膜。本发明利用太阳光在空腔中形成热屏障效应，再利用阻隔膜阻隔紫外光以及红外光射入室内，并利用被阻隔的紫外光和红外光在第一玻璃以及空腔中继续转换成热能提升第一玻璃以及阻隔膜的温度，从而对室内升温并隔绝室外低温。

Description

一种太阳能升温玻璃以及制备铅元素聚氨酯膜的方法
技术领域
本发明涉及一种太阳能升温玻璃以及制备铅元素聚氨酯膜的方法，属于玻璃及玻璃制品技术领域。
背景技术
普通玻璃的主要成分是二氧化硅，它具有很高的化学稳定性、热稳定性和很好的透明度，因此被广泛应用于各个领域，尤其是制作窗户。随着人们生活水平的提高，人们对于窗户以及窗户所使用的玻璃的要求也越来越高，如隔热玻璃、隔音玻璃、防紫外线玻璃等等。现有的隔热玻璃的结构大多为中空玻璃结构，利用两块玻璃之间的空气阻碍热量的传递，从而达到对于室内的温度与室外温度的隔离效果。
但是现有的隔热玻璃只能减少室内外的热量传递而无法在冬季做到对于室温的提升效果，从而减少热空调的能源损耗。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种太阳能升温玻璃以及制备铅元素聚氨酯膜的方法，能够利用太阳光产生热屏蔽效能，使得玻璃温度升高从而提升室内温度。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种太阳能升温玻璃，包括第一玻璃、第二玻璃以及用于固定第一玻璃和第二玻璃的保护边框，第一玻璃与第二玻璃之间形成空腔，所述第一玻璃背对第二玻璃的表面设置有用于阻隔红外光和紫外光的阻隔膜，所述阻隔膜为铅元素聚氨酯膜。
通过采用上述技术方案，本太阳能升温玻璃为中空或真空玻璃结构，第二玻璃放置于外层，外界太阳光经第二玻璃射入空腔中后使空腔中的温度升高，在窗口处形成了热屏障，同时入射光又经背光的第一玻璃透入室内，使室内光线大大增强，光线越强其热能越大，加之上述的热屏障效能，室内温度迅速升高；阻隔膜用于将普通光投入室内，同时将红外光和紫外光阻挡在第一玻璃中以及空腔中，使红外和紫外光在玻璃体上直接转换为热能，使得第一玻璃和空腔中的温度提高，使得热屏障效能更好；利用太阳光使得玻璃温度升高并向室内传导热量从而提升室内温度，同时利用热屏障效能隔绝室外低温，减少了冬季空调的能源消耗，节能环保。
进一步设置为：所述第二玻璃为低铁玻璃，所述低铁玻璃的内外表面均设置有富硅膜层，所述富硅膜层通过真空溅射工艺对低铁玻璃进行处理而形成，所述铅元素聚氨酯膜通过胶水粘接在第一玻璃上。
通过采用上述技术方案，低铁玻璃的透光性能优异，能够使得外界太阳光尽可能多地进入空腔中；利用富硅膜能够使得第二玻璃处的导光率进一步增大，真空溅射工艺是在真空环境中用荷能粒子轰击二氧化硅靶材，第二玻璃作为基片，使二氧化硅在第二玻璃表面沉积形成富硅膜层；铅元素聚氨酯膜通过胶水粘在第一玻璃上，在夏天可以将铅元素聚氨酯膜取下，并贴到第二玻璃背对第一玻璃的面上，从而形成相反的热屏蔽效能，防止室外的大阳光大量射入，而是使得室内的光能进入空腔并在第二玻璃上产热，再传递给外界环境。
制备铅元素聚氨酯膜的方法，包括：S01、制备聚氨酯组合物；S02、制备乙烯基双苯基聚铅氧烷；S03、将聚氨酯组合物和乙烯基双苯基聚铅氧烷混合，再加入氧化铅粉末，搅拌均匀后得到成品料，将成品料涂布于脱模膜的表面，接着将该涂布物浸渍于包含金属盐的凝固剂中；S04、干燥得铅元素聚氨酯膜。
通过采用上述技术方案，聚氨酯组合物能够产得一般的聚氨酯膜，将聚氨酯组合物和乙烯基双苯基聚铅氧烷混合，再加入氧化铅粉末能够制得还有氧化铅粉末的铅元素聚氨酯膜，该膜具有良好的透自然光且阻挡紫外光、红外光的作用，能够使得紫外光、红外光在第一玻璃和空腔中转化为热能，从而加剧热屏障效应。
进一步设置为：所述S01中的聚氨酯组合物由多异氰酸酯、多元醇、催化剂反应而得到。
通过采用上述技术方案，利用多异氰酸酯、多元醇、催化剂混合并反映制得能够独自用于制备聚氨酯膜的聚氨酯组合物。
进一步设置为：所述多异氰酸酯包括5-20份的二异氰酸酯以及5-15份的三异氰酸酯，所述多元醇包括5-10份的1，2-丙二醇以及5-15份的乙二醇，所述催化剂为2-5份的三乙二胺的33质量％双丙甘醇溶液。
通过采用上述技术方案，能够配置处性能合适的聚氨酯组合物，该聚氨酯组合物能够制得光学性质佳的聚氨酯膜材料。
进一步设置为：所述S01中的聚氨酯组合物的配方为：10份的二异氰酸酯、10份的三异氰酸酯、8份的1，2-丙二醇、10份的乙二醇以及4份的三乙二胺的33质量％双丙甘醇溶液。
通过采用上述技术方案，利用10份的二异氰酸酯、10份的三异氰酸酯、8份的1，2-丙二醇、10份的乙二醇以及4份的三乙二胺的33质量％双丙甘醇溶液制备性质优良的聚氨酯组合物。
进一步设置为：所述S01的具体步骤包括：S11、将2份的二异氰酸酯以及3份的三异氰酸酯混合，形成多异氰酸酯溶液；S12、将1，2-丙二醇以及乙二醇混合形成多元醇溶液，并加入三乙二胺的双丙甘醇溶液，搅拌得到预混合料；S13、向预混合料中加入多异氰酸酯溶液，用手持搅拌器以5000r/min的速度将它们搅拌15秒，得到聚氨酯组合物。
通过采用上述技术方案，三乙二胺的双丙甘醇作为胺催化剂，使得多异氰酸酯与多元醇溶液混合反应生成聚氨酯组合物。
进一步设置为：所述S02中制备乙烯基双苯基聚铅氧烷的方法为：将八苯基环四铅氧烷、八甲基环四铅氧烷、四甲基四乙烯基环四铅氧烷为聚合单体，在四甲基氢氧化铵铅醇盐催化作用下，以N，N-二甲基酰胺为促进剂，用二乙烯基四甲基二铅氧烷为封端剂，采用阴离子开环聚合得到乙烯基双苯基聚铅氧烷。
通过采用上述技术方案，反应能够制得高折射率的乙烯基双苯基聚铅氧烷，混入聚氨酯组合物以后能够使得混合物制得的膜的折射率大，能够防止红外光、紫外光进入室内。
进一步设置为：反应的温度为105℃，催化剂含量、促进剂含量、封端剂含量分别占聚合单体总量的4％、20％、1.5％，反应时间为5小时。
通过采用上述技术方案，能够较快地得到浓度高、折射率高的乙烯基双苯基聚铅氧烷。
进一步设置为：所述凝固剂包括质量分数为10-50％的氯化钙水溶液。
通过采用上述技术方案，质量分数为10-50％的氯化钙水溶液作为凝固剂，能够加速混合物的凝固，加快得到较为均一的铅元素聚氨酯膜。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、利用太阳光在空腔中形成热屏障效应，再利用阻隔膜阻隔紫外光以及红外光射入室内，并利用被阻隔的紫外光和红外光在第一玻璃以及空腔中继续转换成热能提升第一玻璃以及阻隔膜的温度，从而对室内升温并隔绝室外低温，利用太阳光使得玻璃温度升高并向室内传导热量从而提升室内温度，同时利用热屏障效能隔绝室外低温，减少了冬季空调的能源消耗，节能环保；
2、聚氨酯组合物能够产得一般的聚氨酯膜，将聚氨酯组合物和乙烯基双苯基聚铅氧烷混合，再加入氧化铅粉末能够制得还有氧化铅粉末的铅元素聚氨酯膜，该膜具有良好的透自然光且阻挡紫外光、红外光的作用，能够使得紫外光、红外光在第一玻璃和空腔中转化为热能，从而加剧热屏障效应。
附图说明
图1为实施例中太阳能升温玻璃的结构示意图。
附图标记：1、第一玻璃；2、第二玻璃；3、保护边框；4、空腔；5、阻隔膜；6、富硅膜层。
具体实施方式
一种太阳能升温玻璃，如图1所示，包括第一玻璃1、第二玻璃2以及用于固定第一玻璃1和第二玻璃2的保护边框3，第一玻璃1与第二玻璃2之间形成空腔4，第一玻璃1背对第二玻璃2的表面通过胶水粘接有用于阻隔红外光和紫外光且透过普通光的阻隔膜5，阻隔膜5为铅元素聚氨酯膜。第二玻璃2为低铁玻璃，该低铁玻璃的内外表面均设置有富硅膜层6，该富硅膜层6通过真空溅射工艺对低铁玻璃进行处理而形成，真空溅射工艺具体的方法是在真空环境中用荷能粒子轰击二氧化硅靶材，第二玻璃2作为基片，使二氧化硅在第二玻璃2表面沉积形成富硅膜层6。
一种制备铅元素聚氨酯膜的方法，包括如下步骤：
S01、制备聚氨酯组合物；
S02、制备乙烯基双苯基聚铅氧烷；
S03、将聚氨酯组合物和乙烯基双苯基聚铅氧烷混合，再加入二氧化铅粉末，搅拌均匀后得到成品料，将成品料涂布于脱模膜的表面，接着将该涂布物浸渍于包含金属盐的凝固剂中，凝固剂包括质量分数为10-50％的氯化钙水溶液；
S04、干燥得铅元素聚氨酯膜。
其中，S01中聚氨酯组合物由多异氰酸酯、多元醇、催化剂反应而得到。
具体的，多异氰酸酯为二异氰酸酯以及三异氰酸酯的混合物，多元醇为1，2-丙二醇以及乙二醇的混合物、催化剂为三乙二胺的33质量％双丙甘醇溶液。
各组分的体积份数分别为：
10份的二异氰酸酯；
10份的三异氰酸酯；
8份的1，2-丙二醇；
10份的乙二醇；
4份的三乙二胺的33质量％双丙甘醇溶液。
其制备方法为：
S11、将2份的二异氰酸酯以及3份的三异氰酸酯混合，形成多异氰酸酯溶液；
S12、将1，2-丙二醇以及乙二醇混合形成多元醇溶液，并加入三乙二胺的双丙甘醇溶液，搅拌得到预混合料；
S13、向预混合料中加入多异氰酸酯溶液，用手持搅拌器以5000r/min的速度将它们搅拌15秒，得到聚氨酯组合物。
其中，S02中制备乙烯基双苯基聚铅氧烷的方法为：将八苯基环四铅氧烷、八甲基环四铅氧烷、四甲基四乙烯基环四铅氧烷为聚合单体，在四甲基氢氧化铵铅醇盐催化作用下，以N，N-二甲基酰胺为促进剂，用二乙烯基四甲基二铅氧烷为封端剂，采用阴离子开环聚合得到乙烯基双苯基聚铅氧烷。反应的温度为105℃，催化剂含量、促进剂含量、封端剂含量分别占聚合单体总量的4％、20％、1.5％，反应时间为5小时。
每升聚氨酯组合物和乙烯基双苯基聚铅氧烷混合液中二氧化铅的投入量为5-10g。
每升聚氨酯组合物和乙烯基双苯基聚铅氧烷混合液中氯化钙水溶液的投入量为30-50毫升。
实施例2-15与实施例1的区别仅在于各成分的含量不同，实施例1-15具体配比如下表所示：
对比例1-16与实施例的区别仅在于各成分的含量不同，对比例1-16具体配比如下表所示：
取上表中的实施例1-实施15以及对比例1-16样品，制成厚度相同的铅元素聚氨酯膜，进行光学试验，试验的具体方法为：室温20摄氏度条件下，将对应实施例或对比例制得的铅元素聚氨酯膜贴到相同的升温玻璃上，利用大阳光模拟器照向第二玻璃背对第一玻璃的表面，照射1小时后，测量空腔、第一玻璃以及铅元素聚氨酯膜的温度，得到结果如下表所示：
对比实施例1、2、3以及对比例1、2可得：当二异氰酸酯的份数在5-20份之间时，升温玻璃的升温效果最好，且随着份数的增加，升温效果逐渐增加；当份数低于5份时，升温效果有了明显的降低，说明反应过程中二异氰酸酯不足，使得聚氨酯膜生成时，聚氨酯膜的含量有了明显降低；当份数大于20份时，升温效果没有明显提升，出于投入与产出的考虑，过多份数的二异氰酸酯造成了浪费，所以二异氰酸酯的最优份数范围为5-20份。
对比实施例1、4、5以及对比例3、4可得：当三异氰酸酯的份数在5-15份之间时，升温玻璃的升温效果最好，且随着份数的增加，升温效果逐渐增加；当份数低于5份时，升温效果有了明显的降低，说明反应过程中三异氰酸酯不足，使得聚氨酯膜生成时，聚氨酯膜的含量有了明显降低；当份数大于15份时，升温效果没有明显提升，出于投入与产出的考虑，过多份数的三异氰酸酯造成了浪费，所以三异氰酸酯的最优份数范围为5-15份。
对比实施例1、6、7以及对比例5、6可得：当1，2-丙二醇的份数在5-10份之间时，升温玻璃的升温效果最好，且随着份数的增加，升温效果逐渐增加；当份数低于5份时，升温效果有了明显的降低，说明反应过程中1，2-丙二醇不足，使得聚氨酯膜生成时，聚氨酯膜的含量有了明显降低；当份数大于10份时，升温效果没有明显提升，出于投入与产出的考虑，过多份数的1，2-丙二醇造成了浪费，所以1，2-丙二醇的最优份数范围为5-10份。
对比实施例1、8、9以及对比例7、8可得：当乙二醇的份数在5-15份之间时，升温玻璃的升温效果最好，且随着份数的增加，升温效果逐渐增加；当份数低于5份时，升温效果有了明显的降低，说明反应过程中乙二醇不足，使得聚氨酯膜生成时，聚氨酯膜的含量有了明显降低；当份数大于15份时，升温效果没有明显提升，出于投入与产出的考虑，过多份数的乙二醇造成了浪费，所以乙二醇的最优份数范围为5-15份。
对比实施例1、10、11以及对比例9、10可得：当三乙二胺的33质量％双丙甘醇溶液(一下简称三乙二胺溶液)的份数在2-5份之间时，升温玻璃的升温效果最好，且随着份数的增加，升温效果逐渐增加；当份数低于2份时，升温效果有了明显的降低，说明反应过程中三乙二胺作为催化剂的量不足，使得聚氨酯膜的含量以及生成速度有了明显降低；当份数大于5份时，升温效果没有明显提升，证明催化作用的效能趋于饱和，出于投入与产出的考虑，过多份数的三乙二胺溶液造成了浪费，所以三乙二胺溶液的最优份数范围为2-5份。
对比实施例1、12、13以及对比例11、12可得：当氯化钙水溶液量为每升聚氨酯组合物和乙烯基双苯基聚铅氧烷混合液中加入30-50ml或者小于30ml或者大于50ml时，升温玻璃的升温效果均没有太大变化，但是通过测量铅元素聚氨酯膜的形成时间，发现，当氯化钙水溶液的量为30-50ml的范围时，随着量的提高，铅元素聚氨酯膜的形成用时越少，速度越快；当氯化钙水溶液的加入量少于30ml时，膜形成的时间增加，当氯化钙水溶液的加入量大于50ml时，膜的形成速度没有太多的加快；所以氯化钙水溶液量为每升聚氨酯组合物和乙烯基双苯基聚铅氧烷混合液中加入30-50ml为最佳。
对比实施例1、14、15以及对比例13、14可得：当氧化铅粉末的投入量为每升聚氨酯组合物和乙烯基双苯基聚铅氧烷混合液中加入5-10g时，随着投入量的增加，升温玻璃的升温性能逐渐增强，且当氧化铅粉末的投入量继续增加时，升温性能仍有所增加，但是增加幅度有多下滑，且由于氧化铅粉末含量的增加，铅元素聚氨酯膜的透明度逐渐降低，降低了升温玻璃的实际使用性能；当氧化铅粉末的投入量低于5g时，升温玻璃的升温性能呈逐渐降低的趋势，所以，氧化铅粉末的投入量为每升聚氨酯组合物和乙烯基双苯基聚铅氧烷混合液中加入5-10g为最佳。
对比实施例1以及对比例15、16可得：当乙烯基双苯基聚铅氧烷与聚氨酯混合物的体积比为1:4时，升温玻璃的升温性能最好，当乙烯基双苯基聚铅氧烷或者聚氨酯混合物的体积比重增加时，升温玻璃的升温性能有所下降，甚至急剧下降，所以乙烯基双苯基聚铅氧烷与聚氨酯混合物的最佳混合比例为1:4。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种太阳能升温玻璃，包括第一玻璃(1)、第二玻璃(2)以及用于固定第一玻璃(1)和第二玻璃(2)的保护边框(3)，第一玻璃(1)与第二玻璃(2)之间形成空腔(4)，其特征在于：所述第一玻璃(1)背对第二玻璃(2)的表面设置有用于阻隔红外光和紫外光的阻隔膜(5)，所述阻隔膜(5)为铅元素聚氨酯膜。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能升温玻璃，其特征在于：所述第二玻璃(2)为低铁玻璃，所述低铁玻璃的内外表面均设置有富硅膜层(6)，所述富硅膜层(6)通过真空溅射工艺对低铁玻璃进行处理而形成，所述铅元素聚氨酯膜通过胶水粘接在第一玻璃(1)上。
3.制备铅元素聚氨酯膜的方法，其特征在于，包括：
S01、制备聚氨酯组合物；
S02、制备乙烯基双苯基聚铅氧烷；
S03、将聚氨酯组合物和乙烯基双苯基聚铅氧烷混合，再加入氧化铅粉末，搅拌均匀后得到成品料，将成品料涂布于脱模膜的表面，接着将该涂布物浸渍于包含金属盐的凝固剂中；
S04、干燥得铅元素聚氨酯膜。
4.根据权利要求3所述的制备铅元素聚氨酯膜的方法，其特征在于：所述S01中的聚氨酯组合物由多异氰酸酯、多元醇、催化剂反应而得到。
5.根据权利要求4所述的制备铅元素聚氨酯膜的方法，其特征在于：所述多异氰酸酯包括5-20份的二异氰酸酯以及5-15份的三异氰酸酯，所述多元醇包括5-10份的1，2-丙二醇以及5-15份的乙二醇，所述催化剂为2-5份的三乙二胺的33质量％双丙甘醇溶液。
6.根据权利要求5所述的制备铅元素聚氨酯膜的方法，其特征在于：所述S01中的聚氨酯组合物的配方为：10份的二异氰酸酯、10份的三异氰酸酯、8份的1，2-丙二醇、10份的乙二醇以及4份的三乙二胺的33质量％双丙甘醇溶液。
7.根据权利要求6所述的制备铅元素聚氨酯膜的方法，其特征在于：所述S01的具体步骤包括：
S11、将2份的二异氰酸酯以及3份的三异氰酸酯混合，形成多异氰酸酯溶液；
S12、将1，2-丙二醇以及乙二醇混合形成多元醇溶液，并加入三乙二胺的双丙甘醇溶液，搅拌得到预混合料；
S13、向预混合料中加入多异氰酸酯溶液，用手持搅拌器以5000r/min的速度将它们搅拌15秒，得到聚氨酯组合物。
8.根据权利要求4所述的制备铅元素聚氨酯膜的方法，其特征在于：所述S02中制备乙烯基双苯基聚铅氧烷的方法为：将八苯基环四铅氧烷、八甲基环四铅氧烷、四甲基四乙烯基环四铅氧烷为聚合单体，在四甲基氢氧化铵铅醇盐催化作用下，以N，N-二甲基酰胺为促进剂，用二乙烯基四甲基二铅氧烷为封端剂，采用阴离子开环聚合得到乙烯基双苯基聚铅氧烷。
9.根据权利要求8所述的制备铅元素聚氨酯膜的方法，其特征在于：反应的温度为105℃，催化剂含量、促进剂含量、封端剂含量分别占聚合单体总量的4％、20％、1.5％，反应时间为5小时。
10.根据权利要求4所述的制备铅元素聚氨酯膜的方法，其特征在于：所述凝固剂包括质量分数为10-50％的氯化钙水溶液。
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