CN109989680A - 一种气凝胶组合玻璃及其制造方法 - Google Patents

一种气凝胶组合玻璃及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种气凝胶组合玻璃及其制造方法，气凝胶组合玻璃包括第一透光板和第二透光板，间隔框通过密封胶粘接于第一透光板和第二透光板之间形成密封空腔，隔条的端部连接于间隔框的内表面，将密封空腔分隔成两个或两个以上隔离腔，气凝胶填充于隔离腔中。其制造方法包括以下步骤：制备空腔步骤、放置隔条步骤、填充气凝胶步骤和封面步骤。本发明的气凝胶组合玻璃具有较好的隔热保温性、透光性、采光性、美观性、隔音性等，适用于绿色建筑和超低能耗建筑，特别是高层、超高层建筑的门窗、幕墙玻璃、室内间隔和采光屋顶等领域，制备工艺简单，适合工业化生产，应用前景巨大。

Description

一种气凝胶组合玻璃及其制造方法
技术领域
本发明涉及采光、透光、隔热、保温、隔音材料领域，尤其涉及一种气凝胶组合玻璃及其制造方法。
背景技术
我国作为世界第一大能源消耗国，能源短缺严重阻碍我国社会经济的可持续发展。其中，建筑运行能耗数目惊人，约占到全国社会总能耗的30%，而建筑围护结构能耗的50%左右由玻璃窗产生，为了降低建筑能耗，节能玻璃窗的设计和应用尤为重要和迫切。气凝胶是一种纳米多孔的固体材料，具有密度低、热导率极低，可见光透过率高等优异特性，表现出优异的轻质、透光、隔热、保温、隔音、防火、抗冲击性能，是一种理想的透明保温外门窗材料。虽然气凝胶一直是各大院校和研究机构的研究重点，最近十年也出现了不少气凝胶生产厂商，但是，市场上一直未出现气凝胶节能窗相关产品，造成这种局面主要有以下两方面原因：（1）气凝胶的强度较低，脆性大，在制备、装配和运输过程中有被损坏的风险，并且随着气凝胶尺寸的增大，气凝胶被损坏的风险也就越大，因此难以获得完整的大尺寸气凝胶应用于建筑节能窗；（2）尺寸越大的气凝胶，其对生产工艺和设备要求也越苛刻，这样不仅增加了气凝胶的生产难度同时也增加了其生产成本，难以进行气凝胶节能窗的市场推广和应用。
发明内容
针对大尺寸气凝胶的制备困难、易损坏、成本高和不易进行市场推广等缺点，本发明提出了一种结构简单、制造工艺简便、可靠程度高、成本较低且节能效果显著的气凝胶组合玻璃及其制造方法。
作为解决上述问题的方案，本发明提供一种气凝胶组合玻璃，包括：第一透光板和第二透光板，所述第一透光板和所述第二透光板相对平行布置；间隔框，所述间隔框通过密封胶粘接于所述第一透光板和所述第二透光板之间，形成密封空腔；缓冲隔条，所述缓冲隔条的端部连接于所述间隔框的内表面，将所述密封空腔分隔成两个或两个以上隔离腔；气凝胶，所述气凝胶填充于所述隔离腔中。本发明使用隔条将玻璃空腔分割成多个尺寸较小的隔离腔，隔离腔内填充的气凝胶板形状与隔离腔形状相匹配，如此，小尺寸的气凝胶板通过隔条相连组成大尺寸的气凝胶板，克服了大尺寸气凝胶板制造苛刻以及装配、运输所带来的损坏风险，而较小尺寸的气凝胶板对设备和工艺要求低，有利于低成本、高效率生产。本发明使用隔离腔内填满气凝胶颗粒或气凝胶粉体，较小尺寸空腔可以减轻或避免气凝胶颗粒或气凝胶粉体的沉降问题。本发明使用的缓冲隔条是具有高弹性的材料或表面粘结有高弹性的材料，因此能够减缓甚至吸收气凝胶板材在装配及运输过程中产生的碰撞或冲击能量，起到保护气凝胶板材的作用，大幅降低或避免了气凝胶板材出现裂纹甚至破损的风险，也能减轻或避免气凝胶颗粒或气凝胶粉体的沉降问题；使用过程中，随着环境温度的变化，导致玻璃密封空腔内压力发生变化引起细微膨胀或收缩，使用过程中透光板、气凝胶、间隔框等也会发生热胀冷缩现象，由于缓冲隔条具有一定弹性作用，因此可以有效吸收上述膨胀和冷缩产生的形变势能。缓冲隔条的端部连接于间隔框的内表面，可以通过焊接、铆接等连接方式固定，也可以直接紧靠，无需固定，通过各个隔离腔中填充的气凝胶来保证相邻气凝胶之间的缓冲隔条不移动。缓冲隔条与第一透光板、第二透光板之间可以通过胶黏剂粘结固定，也可以直接紧靠，无需固定，通过各个隔离腔中填充的气凝胶来保证相邻气凝胶之间的缓冲隔条不移动。如此，本发明的气凝胶组合玻璃具有优异的隔热保温、隔音降噪、漫射透光、抗风压、美观等特性。
此外，本发明的结构可以但不限于是两玻单腔结构，还可以是三玻两腔、四玻三腔等结构，至少有一个玻璃密封空腔被缓冲隔条分隔成多个隔离腔，各个隔离腔中填充气凝胶。
进一步地，所述缓冲隔条由隔条和弹性条构成，所述弹性条粘结在所述隔条的侧面。如此，使用的缓冲隔条表面粘结有高弹性的材料，内部为具有一定强度的隔条，因此在有效保护气凝胶板避免其出现裂纹甚至破损，以及避免气凝胶颗粒或粉体发生沉降的同时，还可以起到支撑体的作用，增加气凝胶组合玻璃的抗风压性能。
进一步地，所述缓冲隔条为弹性条。如此，缓冲隔条不仅可以使用具有一定强度的材料，还可以直接使用具有一定弹性的弹性条，能够减缓甚至吸收气凝胶板材在装配及运输过程中产生的碰撞或冲击能量，起到保护气凝胶板材的作用，大幅降低或避免了气凝胶板材出现裂纹甚至破损的风险，也能减轻或避免气凝胶颗粒或气凝胶粉体的沉降问题。
进一步地，所述弹性条为实芯或空芯结构。如此，当填充气凝胶板材时，弹性条可以与气凝胶板材平整地紧靠，实芯结构的弹性条具有更佳的弹性变形，而空芯结构的弹性条为气凝胶板材在发生碰撞或冲击时提供更多的缓冲空间，更好地保护气凝胶板材不受破损；当填充气凝胶颗粒或气凝胶粉体时，弹性条可以进一步减轻或避免气凝胶颗粒或粉体的沉降问题。
进一步地，所述弹性条的材质为橡胶或热塑性弹性体。其中，橡胶为丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、硅橡胶、乙丙橡胶、丁基橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶等中的一种，热塑性弹性体为苯乙烯类弹性体、烯烃类弹性体、双烯类弹性体、氯乙烯类弹性体、氨酯类弹性体、酯类弹性体、酰胺类弹性体、有机氟类弹性体、有机硅类弹性体、乙烯类弹性体等中的一种。
进一步地，所述隔条为一体成型。如此，可以通过挤出、注塑、压延、模具等成型工艺一次成型为所需交错状的隔条。
进一步地，所述隔条上设置有凹槽，两两所述隔条之间通过所述凹槽相对扣合，其中，所述隔条数量至少为两根。如此，也可以通过两根或多根隔条通过凹槽结构相对扣合卡紧而成所需交错状隔条，得到的隔条沿长度方向与两块透光板平行。
进一步地，所述隔条上设置有贯通孔。如此，隔离腔之间相互流通，便于对气凝胶组合玻璃的隔离腔进行抽真空处理或填充惰性气体处理。
进一步地，所述隔条外表面设置有保温层。如此，优选使用的保温层有聚氨酯、气凝胶及其复合物等。保温层是对热流具有显著阻抗性的材料或材料复合体，呈多孔状或纤维状，以其内部不流动的空气阻隔热的传导，进一步避免隔条产生的热桥，提高了气凝胶组合玻璃的隔热保温性能。
进一步地，所述隔条的材质为金属、陶瓷、玻璃、塑料、木材、复合材料中的一种或多种。其中，玻璃隔条为浮法玻璃隔条、钢化玻璃隔条、超白玻璃隔条、铯钾玻璃隔条、着色玻璃隔条、镀膜玻璃隔条、夹胶玻璃隔条等中的一种，所述金属隔条为不锈钢隔条、铝隔条、铜隔条、钛合金隔条等中的一种，塑料隔条为聚甲基丙烯酸甲酯隔条、聚碳酸酯隔条、聚苯乙烯隔条、聚对苯二甲酸乙二醇酯隔条、聚丙烯隔条、聚氯乙烯隔条等中的一种，复合材料隔条为纤维增强塑料隔条或断桥铝隔条；或隔条也可以为泡沫玻璃隔条或泡沫陶瓷隔条；或隔条由上述两种或两种以上材料复合构成，如铝木隔条、铝塑隔条、塑钢隔条等。
进一步地，所述间隔框的内表面设置有弹性条。如此，弹性条还可以通过胶黏剂固定粘接在间隔框的内表面，但是间隔框内表面和隔条侧面的弹性条材质可以相同或不同，如此在填充的气凝胶四周都设置弹性条，可以有效减缓气凝胶板材在水平方向的碰撞或冲击，从而避免气凝胶板材由于碰撞或冲击引起的裂纹或破损，也可以进一步避免气凝胶颗粒或气凝胶粉体的沉降问题。
进一步地，所述间隔框为具有中空结构。如此，使用中空结构的间隔框，间隔框中可以填充干燥剂，连续吸附使用中进入透光板密封空腔内的水蒸气，使其在使用过程中不容易形成结露现象，提高使用寿命和美观性。
进一步地，所述间隔框上设置有通气口。如此，在间隔框上预留通气口，可以对玻璃密封空腔进行抽真空处理或填充惰性气体处理。
进一步地，所述间隔框的材质为金属、陶瓷、玻璃、塑料、木材、复合材料中的一种或多种。其中，玻璃间隔框为浮法玻璃间隔框、钢化玻璃间隔框、超白玻璃间隔框、铯钾玻璃间隔框、着色玻璃间隔框、镀膜玻璃间隔框、夹胶玻璃间隔框等中的一种，金属间隔框为不锈钢间隔框、铝间隔框、铜间隔框、钛合金间隔框等中的一种，塑料间隔框为聚甲基丙烯酸甲酯间隔框、聚碳酸酯间隔框、聚苯乙烯间隔框、聚对苯二甲酸乙二醇酯间隔框、聚丙烯间隔框、聚氯乙烯间隔框等中的一种，复合材料间隔框为纤维增强塑料间隔框或断桥铝间隔框；或间隔框为泡沫玻璃间隔框或泡沫陶瓷间隔框；或间隔框由上述两种或两种以上材料复合构成，如铝木间隔框、铝塑间隔框、塑钢间隔框等。如此，使用金属间隔框可以赋予气凝胶组合玻璃金属光泽，提高装饰美观性；使用陶瓷间隔框、玻璃间隔框可以提高气凝胶组合玻璃的抗风压性能；使用塑料间隔框具有更佳的透明与半透明特性；使用复合材料间隔框及泡沫玻璃间隔框、泡沫陶瓷间隔框、铝木间隔框、铝塑间隔框、塑钢间隔框等可以减少热桥，提高气凝胶组合玻璃的热工性能。
进一步地，所述第一透光板和所述第二透光板为玻璃或透明塑料板。其中，玻璃为钢化玻璃、浮法玻璃、着色玻璃、压花玻璃、夹丝玻璃、镀膜玻璃、贴膜玻璃、夹胶玻璃等中的一种，透明塑料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、双烯丙基二甘醇碳酸脂聚合物等中的一种。如此，用于透光板的玻璃和塑料具有优异的透光性能，玻璃具有优异的耐候性和化学惰性等，塑料具有轻质、高强度等特性；本发明可以根据使用环境、用途选择合适的内层透光板和外层透光板；在第一透光板1或第二透光板上预留通气口，可以对空腔进行抽真空处理或填充惰性气体处理。本发明可以根据用途选择不同材质的透光板，采用具有轻质、透光特性且高强度的塑料透光板更适用于超高层建筑的门窗、幕墙结构，以及既有建筑的门窗、幕墙改造。
进一步地，所述间隔框外表面与第一透光板、第二透光板之间形成的U形间隙处设置有所述密封胶。如此，对气凝胶组合玻璃进行双道密封，可以增加玻璃的气密性和结构完整性。所述密封胶为硅酮胶、聚硫橡胶、丁基橡胶、水合硅酸钠、硅酸钾水合物中的一种。此外，本发明的密封胶不限于是以上密封胶，还可以是树脂类密封胶，如酚醛树脂、环氧树脂、有机硅树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂等。
进一步地，所述气凝胶为气凝胶板材、气凝胶颗粒或气凝胶粉体，其中，所述气凝胶颗粒的形状为规则形状或不规则形状。其中，气凝胶颗粒的规则形状包括正四面体、正六面体、正八面体、正十二面体、正二十面体、球形、椭球形等中的一种或多种。本发明的气凝胶具有透光特性的SiO2气凝胶。如此，可根据功能需求选用不同的气凝胶形态，选用气凝胶板材具有优异的可见光透过率，可透像，雾度低，适用于需要可视和观察的透明部位；选用气凝胶颗粒和气凝胶粉体具有优异的采光特性及均匀柔和的光环境，因为光在气凝胶与气凝胶的界面出发生折射和漫反射，可以获得均匀柔和的光线，并且选择具有规则形状的气凝胶颗粒看起来更美观，适用于无需可视但要求采光且室内无眩光的采光部位。当然，也可以在需要太阳直射光的部分隔离腔选用气凝胶板材，也可以在需要太阳散射光的部分隔离腔选用气凝胶颗粒或气凝胶粉体，以同时满足可视和采光的需要。
进一步地，所述隔离腔的形状为规则形状或不规则图形中的一种或多种的组合。如此，本发明的气凝胶组合玻璃可以包含相同或不同形状的隔离腔，各个隔离腔的形状可以是规则或不规则的，其中不规则形状如云朵状、人像、物像及一些具有艺术设计感的特殊造型等。
进一步地，隔离腔的规则形状为三角形、四边形、五边形、六边形、八边形、十边形、圆形、椭圆形等。如此，本发明的隔离腔的形状可以根据用户需求、喜好及功能性定制，不限于以上形状。
本发明的一种气凝胶组合玻璃的制造方法，包括以下步骤：
（1）制备空腔，利用所述密封胶将所述间隔框的下表面粘接于所述第二透光板上，形成一面敞开的空腔；
（2）放置缓冲隔条，将所述缓冲隔条的端部固定于所述间隔框的内表面上，形成多个隔离腔；
（3）放置气凝胶，将所述气凝胶放置于各个隔离腔中；
（4）封面，利用所述密封胶将所述第一透光板粘结于所述间隔框的上表面。
进一步地，步骤（1）之前，可以包括透光板清洗和透光板表面预处理；多个隔离腔中可以分别填充不同形态的气凝胶，如气凝胶板材、气凝胶颗粒、气凝胶粉体；多个隔离腔中可以不限于填充气凝胶，还可以填充空气、惰性气体等；可以不按步骤逐条进行，如步骤（3）和步骤（4）也可以同时或交替进行，直至各个隔离腔全部填满气凝胶。如此，本发明的气凝胶组合玻璃的制造工艺简单、实用、成本较低，有效解决气凝胶颗粒和粉体的沉降问题以及大尺寸气凝胶对设备及工艺的高要求，具有高的产品合格率和生产效率，非常适合连续化生产。
进一步地，所述步骤（1）或步骤（2）之前进一步包括粘接缓冲层步骤，具体为利用胶黏剂预先将缓冲层粘接于所述间隔框的内表面和/或所述缓冲隔条的侧面。如此，将缓冲层通过胶黏剂固定在间隔框的内表面和/或缓冲隔条的侧面，即在填充的气凝胶四周都设置缓冲层，可以有效减缓气凝胶在水平方向的碰撞或冲击，从而避免气凝胶由于碰撞或冲击引起的裂纹或破损，也可以进一步避免气凝胶颗粒或粉体的沉降问题。
进一步地，所述步骤（3）中，进一步包括振动密实处理，所述振动密实处理为将所述气凝胶填充于步骤（1）的空腔中时和/或将所述气凝胶填充于步骤（1）的空腔中后，采用振动密实装置对气凝胶进行振动密实处理，其中，所述振动密实装置为机械式振动器、气动式振动器、液压式振动器、超声波振动、电磁式振动器中的一种或多种；或所述振动密实装置的振动模式为垂直式、水平式、复合式的一种。如此，适用于填充气凝胶颗粒或气凝胶粉体的情形，利用振动密实装置对其进行处理，可以有效提高气凝胶颗粒或粉体的密实度，避免使用过程中发生沉降等问题。
进一步地，在所述第一透光板或所述第二透光板或所述间隔框上设置通气口，所述步骤（4）之后，进一步包括真空处理步骤，具体为通过所述通气口对所述隔离腔进行抽真空处理；或所述步骤（4）之后，进一步包括惰性气体添加步骤，具体为通过所述通气口向所述空腔中添加惰性气体，如此，玻璃密封空腔内一定的真空度或惰性气体可以进一步降低本发明的气凝胶组合玻璃的传热系数；所述步骤（4）也可以在真空环境中进行，如此，封面步骤可以在密闭的真空室内进行，进一步降低本发明的气凝胶组合玻璃的传热系数。
进一步地，所述步骤（4）之后，进一步包括密封步骤，所述密封步骤为在所述间隔框外表面与第一透光板、第二透光板之间形成的U形间隙处利用所述密封胶进行密封处理，如此，对气凝胶组合玻璃进行双道密封，可以增加玻璃的气密性和结构完整性。
根据本发明的气凝胶组合玻璃具有较好的隔热保温、透光、采光、美观、隔音等特性，以及结构简单、制造工艺简便、成本较低等优点，并能有效避免大尺寸气凝胶易破损的缺点，适用于绿色建筑和超低能耗建筑，特别是高层、超高层建筑的门窗、幕墙玻璃、室内间隔和采光屋顶等领域，尤其适用于既有建筑的门窗、幕墙改造，制备工艺简单，适合工业化生产，应用前景巨大。
附图说明
图1为本发明的气凝胶组合玻璃的立体图；
图2为本发明的气凝胶组合玻璃的截面图；
图3为本发明另一种结构的缓冲隔条的截面图；
图4—图9为本发明实施例涉及的气凝胶组合玻璃的平面图。
其中：1-第一透光板；2-第二透光板；3-间隔框；4-缓冲隔条；41-隔条；42-弹性条；5-气凝胶；51-气凝胶板材；52-气凝胶颗粒；53-气凝胶粉体；6-密封胶。
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，下面结合附图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。
本发明的气凝胶组合玻璃的一种实施例，一种气凝胶组合玻璃，其立体图和截面图分别如图1和图2所示，包括：第一透光板1和第二透光板2，所述第一透光板1和所述第二透光板2相对平行布置；间隔框3，所述间隔框3通过密封胶6粘接于所述第一透光板1和所述第二透光板2之间，形成密封空腔；缓冲隔条4，所述缓冲隔条4的端部连接于所述间隔框3的内表面，将所述密封空腔分隔成两个或两个以上隔离腔；气凝胶5，所述气凝胶5填充于所述隔离腔中。
如此，由于气凝胶板材51的强度较低，脆性大，在制备、装配及运输过程中有被损坏的风险，并且随着气凝胶板材51尺寸的增大，气凝胶板材51被损坏的风险也就越大，本发明使用缓冲隔条4将玻璃密封空腔分割成多个尺寸较小的隔离腔，隔离腔内填充的气凝胶板材51形状与隔离腔形状相匹配，且较小尺寸的气凝胶板材51对设备和工艺要求低，有利于低成本、高效率生产；或隔离腔内填满气凝胶颗粒52或气凝胶粉体53，较小尺寸空腔可以减轻或避免气凝胶颗粒52或气凝胶粉体53的沉降问题。并且，本发明使用的缓冲隔条4是具有高弹性的材料或表面粘结有高弹性的材料，因此能够减缓甚至吸收气凝胶板材51在装配及运输过程中产生的碰撞或冲击能量，起到保护气凝胶板材51的作用，大幅降低或避免了气凝胶板材51出现裂纹甚至破损的风险，也能减轻或避免气凝胶颗粒52或气凝胶粉体53的沉降问题；使用过程中，随着环境温度的变化，导致玻璃密封空腔内压力发生变化引起细微膨胀或收缩，且使用过程中透光板（1、2）、气凝胶5、间隔框3等也会发生热胀冷缩现象，由于缓冲隔条4具有一定弹性作用，因此可以有效吸收上述膨胀和冷缩产生的形变势能。
如此，缓冲隔条4的端部连接于间隔框3的内表面，形成的多个隔离腔为密封或非密封的，缓冲隔条4的端部与间隔框3的内表面可以通过焊接、铆接等连接方式固定，也可以直接紧靠，无需固定，通过各个隔离腔中填充的气凝胶5来保证相邻气凝胶5之间的缓冲隔条4不移动。
此外，缓冲隔条4与第一透光板1、第二透光板2之间可以通过胶黏剂粘结固定，也可以直接紧靠，无需固定，通过各个隔离腔中填充的气凝胶5来保证相邻气凝胶5之间的缓冲隔条4不移动。
如此，本发明的气凝胶组合玻璃具有优异的隔热保温、隔音降噪、漫射透光、抗风压、美观等特性。
此外，本发明的结构可以但不限于是两玻单腔结构，还可以是三玻两腔、四玻三腔等结构，至少有一个玻璃密封空腔被缓冲隔条4分隔成多个隔离腔，各个隔离腔中填充气凝胶5。
本实施例中，所述缓冲隔条4由隔条41和弹性条42构成，所述弹性条42粘结在所述隔条41的侧面，其截面图如图3所示。
如此，使用的缓冲隔条4表面粘结有高弹性的材料，内部为具有一定强度的隔条41，因此在有效保护气凝胶板避免其出现裂纹甚至破损，以及避免气凝胶颗粒或粉体发生沉降的同时，还可以起到支撑体的作用，增加气凝胶组合玻璃的抗风压性能。
此外，缓冲隔条4的厚度可以但不限于为1~10mm，优选2~5mm。
本实施例中，所述缓冲隔条4为弹性条42。
如此，缓冲隔条4不仅可以使用具有一定强度的材料，还可以直接使用具有一定弹性的弹性条42，能够减缓甚至吸收气凝胶板材51在装配及运输过程中产生的碰撞或冲击能量，起到保护气凝胶板材51的作用，大幅降低或避免了气凝胶板材51出现裂纹甚至破损的风险，也能减轻或避免气凝胶颗粒52或气凝胶粉体53的沉降问题。
本实施例中，所述弹性条42为实芯或空芯结构。
如此，当填充气凝胶板材51时，弹性条42可以与气凝胶板材51平整地紧靠，实芯结构的弹性条42具有更佳的弹性变形，而空芯结构的弹性条42为气凝胶板材51在发生碰撞或冲击时提供更多的缓冲空间，更好地保护气凝胶板材51不受破损；当填充气凝胶颗粒52或气凝胶粉体53时，弹性条42可以进一步减轻或避免气凝胶颗粒或粉体的沉降问题。
本实施例中，所述弹性条42的材质为橡胶或热塑性弹性体。其中，橡胶为丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、硅橡胶、乙丙橡胶、丁基橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶等中的一种，热塑性弹性体为苯乙烯类弹性体、烯烃类弹性体、双烯类弹性体、氯乙烯类弹性体、氨酯类弹性体、酯类弹性体、酰胺类弹性体、有机氟类弹性体、有机硅类弹性体、乙烯类弹性体等中的一种。
本实施例中，所述隔条41为一体成型。
如此，隔条41为一整体，可以通过挤出、注塑、压延、模具等成型工艺一次成型为所需交错状隔条41。
本实施例中，所述隔条上设置有凹槽，所述隔条之间通过所述凹槽相对扣合，其中，所述隔条数量至少为两根。
如此，也可以通过两根或多根隔条41通过凹槽结构相对扣合卡紧而成所需交错状隔条41，得到的隔条41沿长度方向与两块透光板（1、2）平行。
本实施例中，所述隔条41上设置有贯通孔。
如此，隔离腔之间相互流通，便于对气凝胶组合玻璃的隔离腔进行抽真空处理或填充惰性气体处理。
本实施例中，所述隔条外表面设置有保温层。
如此，优选使用的保温层有聚氨酯、气凝胶及其复合物等。保温层是对热流具有显著阻抗性的材料或材料复合体，呈多孔状或纤维状，以其内部不流动的空气阻隔热的传导，进一步避免隔条产生的热桥，提高了气凝胶组合玻璃的隔热保温性能。
本实施例中，所述隔条41的材质为金属、陶瓷、玻璃、塑料、木材、复合材料中的一种或多种。其中，玻璃隔条为浮法玻璃隔条、钢化玻璃隔条、超白玻璃隔条、铯钾玻璃隔条、着色玻璃隔条、镀膜玻璃隔条、夹胶玻璃隔条等中的一种，所述金属隔条为不锈钢隔条、铝隔条、铜隔条、钛合金隔条等中的一种，塑料隔条为聚甲基丙烯酸甲酯隔条、聚碳酸酯隔条、聚苯乙烯隔条、聚对苯二甲酸乙二醇酯隔条、聚丙烯隔条、聚氯乙烯隔条等中的一种，复合材料隔条为纤维增强塑料隔条或断桥铝隔条；或隔条41也可以为泡沫玻璃隔条或泡沫陶瓷隔条；或隔条41由上述两种或两种以上材料复合构成，如铝木隔条、铝塑隔条、塑钢隔条等。
本实施例中，所述间隔框3的内表面设置有弹性条42。
如此，弹性条42还可以通过胶黏剂固定粘接在间隔框3的内表面，但是间隔框3内表面和隔条41侧面的弹性条42材质可以相同或不同，如此在填充的气凝胶5四周都设置弹性条，可以有效减缓气凝胶板材51在水平方向的碰撞或冲击，从而避免气凝胶板材51由于碰撞或冲击引起的裂纹或破损，也可以进一步避免气凝胶颗粒52或气凝胶粉体53的沉降问题。
本实施例中，所述间隔框3为具有中空结构。
如此，使用中空结构的间隔框3，间隔框3中可以填充干燥剂，连续吸附使用中进入透光板密封空腔内的水蒸气，使其在使用过程中不容易形成结露现象，提高使用寿命和美观性。
本实施例中，所述间隔框3上设置有通气口。
如此，在间隔框3上预留通气口，可以对玻璃密封空腔进行抽真空处理或填充惰性气体处理。
本实施例中，所述间隔框3的材质为金属、陶瓷、玻璃、塑料、木材、复合材料中的一种或多种。其中，玻璃间隔框为浮法玻璃间隔框、钢化玻璃间隔框、超白玻璃间隔框、铯钾玻璃间隔框、着色玻璃间隔框、镀膜玻璃间隔框、夹胶玻璃间隔框等中的一种，金属间隔框为不锈钢间隔框、铝间隔框、铜间隔框、钛合金间隔框等中的一种，塑料间隔框为聚甲基丙烯酸甲酯间隔框、聚碳酸酯间隔框、聚苯乙烯间隔框、聚对苯二甲酸乙二醇酯间隔框、聚丙烯间隔框、聚氯乙烯间隔框等中的一种，复合材料间隔框为纤维增强塑料间隔框或断桥铝间隔框；或间隔框3为泡沫玻璃间隔框或泡沫陶瓷间隔框；或间隔框3由上述两种或两种以上材料复合构成，如铝木间隔框、铝塑间隔框、塑钢间隔框等。
如此，使用金属间隔框可以赋予气凝胶组合玻璃金属光泽，提高装饰美观性；使用陶瓷间隔框、玻璃间隔框可以提高气凝胶组合玻璃的抗风压性能；使用塑料间隔框具有更佳的透明与半透明特性；使用复合材料间隔框及泡沫玻璃间隔框、泡沫陶瓷间隔框、铝木间隔框、铝塑间隔框、塑钢间隔框等可以减少热桥，提高气凝胶组合玻璃的热工性能。
本实施例中，所述第一透光板1和所述第二透光板2为玻璃或透明塑料板。其中，玻璃为钢化玻璃、浮法玻璃、着色玻璃、压花玻璃、夹丝玻璃、镀膜玻璃、贴膜玻璃、夹胶玻璃等中的一种，透明塑料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、双烯丙基二甘醇碳酸脂聚合物等中的一种。
如此，用于透光板的玻璃和塑料具有优异的透光性能，玻璃具有优异的耐候性和化学惰性等，塑料具有轻质、高强度等特性；本发明可以根据使用环境、用途选择合适的内层透光板和外层透光板；在第一透光板1或第二透光板2上预留通气口，可以对空腔进行抽真空处理或填充惰性气体处理。
本发明可以根据用途选择不同材质的透光板，采用具有轻质、透光特性且高强度的塑料透光板更适用于超高层建筑的门窗、幕墙结构，以及既有建筑的门窗、幕墙改造。
本实施例中，所述间隔框3外表面与第一透光板1、第二透光板2之间形成的U形间隙处设置有所述密封胶6。
如此，对气凝胶组合玻璃进行双道密封，可以增加玻璃的气密性和结构完整性。
本实施例中，所述密封胶6为硅酮胶、聚硫橡胶、丁基橡胶、水合硅酸钠、硅酸钾水合物中的一种。此外，本发明的密封胶6不限于是以上密封胶，还可以是树脂类密封胶，如酚醛树脂、环氧树脂、有机硅树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂等。
本实施例中，所述气凝胶5为气凝胶板材51、气凝胶颗粒52或气凝胶粉体53，其中，所述气凝胶颗粒52的形状为规则形状或不规则形状。其中，气凝胶颗粒52的规则形状包括正四面体、正六面体、正八面体、正十二面体、正二十面体、球形、椭球形等中的一种或多种。
此外，本发明的气凝胶5优选具有透光特性的SiO2气凝胶。
如此，可根据功能需求选用不同的气凝胶形态，选用气凝胶板材51具有优异的可见光透过率，可透像，雾度低，适用于需要可视和观察的透明部位；选用气凝胶颗粒52和气凝胶粉体53具有优异的采光特性及均匀柔和的光环境，因为光在气凝胶与气凝胶的界面出发生折射和漫反射，可以获得均匀柔和的光线，并且选择具有规则形状的气凝胶颗粒52看起来更美观，适用于无需可视但要求采光且室内无眩光的采光部位。当然，也可以在需要太阳直射光的部分隔离腔选用气凝胶板材51，也可以在需要太阳散射光的部分隔离腔选用气凝胶颗粒52或气凝胶粉体53，以同时满足可视和采光的需要。
本实施例中，所述隔离腔的形状为规则形状或不规则图形中的一种或多种的组合。
如此，本发明的气凝胶组合玻璃可以包含相同或不同形状的隔离腔，各个隔离腔的形状可以是规则或不规则的，其中不规则形状如云朵状、人像、物像及一些具有艺术设计感的特殊造型等。
本实施例中，隔离腔的规则形状为三角形、四边形、五边形、六边形、八边形、十边形、圆形、椭圆形等。
如此，本发明的隔离腔的形状可以根据用户需求、喜好及功能性定制，可以但不限于是以上形状，在不脱离本构思的情况下，凡是对隔离腔的形状进行任何可能的变化，均属于本发明的保护范围。
本发明的另一个实施例，一种气凝胶组合玻璃的制造方法，包括以下步骤：
（1）制备空腔，利用所述密封胶6将所述间隔框3的下表面粘接于所述第二透光板2上，形成一面敞开的空腔；
（2）放置缓冲隔条4，将所述缓冲隔条4的端部固定于所述间隔框3的内表面上，形成多个隔离腔；
（3）放置气凝胶5，将所述气凝胶5放置于各个隔离腔中；
（4）封面，利用所述密封胶6将所述第一透光板1粘结于所述间隔框3的上表面。
此外，步骤（1）之前，还包括透光板清洗和透光板表面预处理，可以是利用含有硅烷偶联剂，如KH550的溶液处理透光板内表面。
此外，本发明的多个隔离腔中可以分别填充不同形态的气凝胶5，如气凝胶板材51、气凝胶颗粒52、气凝胶粉体53。
此外，本发明的多个隔离腔中可以但不限于填充气凝胶5，还可以填充空气、惰性气体等。
此外，本发明的气凝胶组合玻璃的制造方法可以但不限于按步骤逐条进行，如步骤（3）和步骤（4）也可以同时或交替进行，直至各个隔离腔全部填满气凝胶。
如此，本发明的气凝胶组合玻璃的制造工艺简单、实用、成本较低，有效解决气凝胶颗粒和粉体的沉降问题以及大尺寸气凝胶对设备及工艺的高要求，具有高的产品合格率和生产效率，非常适合连续化生产。
本实施例中，所述步骤（1）或步骤（2）之前进一步包括粘接缓冲层6步骤，具体为利用胶黏剂预先将缓冲层6粘接于所述间隔框3的内表面和/或所述缓冲隔条4的侧面。
如此，将缓冲层6通过胶黏剂固定在间隔框3的内表面和/或缓冲隔条4的侧面，即在填充的气凝胶5四周都设置缓冲层6，可以有效减缓气凝胶5在水平方向的碰撞或冲击，从而避免气凝胶5由于碰撞或冲击引起的裂纹或破损，也可以进一步避免气凝胶颗粒或粉体的沉降问题。
本实施例中，所述步骤（3）中，进一步包括振动密实处理，所述振动密实处理为将所述气凝胶5填充于步骤（1）的空腔中时和/或将所述气凝胶5填充于步骤（1）的空腔中后，采用振动密实装置对气凝胶5进行振动密实处理，其中，所述振动密实装置为机械式振动器、气动式振动器、液压式振动器、超声波振动、电磁式振动器中的一种或多种；或所述振动密实装置的振动模式为垂直式、水平式、复合式的一种。
如此，适用于填充气凝胶颗粒或气凝胶粉体的情形，利用振动密实装置对其进行处理，可以有效提高气凝胶颗粒或粉体的密实度，避免使用过程中发生沉降等问题。
本实施例中，在所述第一透光板1或所述第二透光板2或所述间隔框3上设置通气口，所述步骤（4）之后，进一步包括真空处理步骤，具体为通过所述通气口对所述隔离腔进行抽真空处理；或所述步骤（4）之后，进一步包括惰性气体添加步骤，具体为通过所述通气口向所述空腔中添加惰性气体。
如此，玻璃密封空腔内一定的真空度或惰性气体可以进一步降低本发明的气凝胶组合玻璃的传热系数。
本实施例中，所述步骤（4）在真空环境中进行。
如此，封面步骤可以在密闭的真空室内进行，进一步降低本发明的气凝胶组合玻璃的传热系数。
本实施例中，所述步骤（4）之后，进一步包括密封步骤，所述密封步骤为在所述间隔框3外表面与第一透光板1、第二透光板2之间形成的U形间隙处利用所述密封胶6进行密封处理。
如此，对气凝胶组合玻璃进行双道密封，可以增加玻璃的气密性和结构完整性。
上述气凝胶组合玻璃具有较好的隔热保温性、透光性、采光性、美观性、隔音性等，适用于绿色建筑和超低能耗建筑，特别是高层、超高层建筑的门窗、幕墙玻璃、室内间隔和采光屋顶等领域，尤其适用于既有建筑的门窗、幕墙改造，制备工艺简单，适合工业化生产，应用前景巨大。
下面为具体实施例部分。
实施例1
采用以下步骤制备气凝胶组合玻璃：
（1）用胶黏剂在断桥铝间隔框3的内表面和聚碳酸酯隔条41的两个侧面都粘结厚度为2mm的顺丁橡胶条42；
（2）利用水玻璃密封胶6将断桥铝间隔框3的下表面粘接在一片浮法玻璃2上，形成一面敞开的空腔，玻璃厚度为6mm，空腔厚度为6mm；
（3）按照图4所示图案，将聚碳酸酯隔条41的端部焊接固定在断桥铝间隔框3的内表面上，形成多个隔离腔；
（4）在各个隔离腔中分别填充相应尺寸的SiO2气凝胶板材51；
（5）利用水玻璃密封胶6将另一片浮法玻璃1粘结于断桥铝间隔框3的上表面，之后利用硅酮密封胶6在断桥铝间隔框3外表面与两片浮法玻璃（1、2）之间形成的U形间隙处进行密封处理。
通过上述步骤得到的气凝胶组合玻璃的平面图如图4所示，其传热系数为1.47W/m2·K，可见光透过率为85%。
实施例2
采用以下步骤制备气凝胶组合玻璃：
（1）用胶黏剂在不锈钢间隔框3的内表面粘结空芯结构的乙丙橡胶条42，厚度为5mm，在聚苯乙烯隔条41的两个侧面都粘结空芯结构的苯乙烯类弹性体弹性条42，厚度为1mm；
（2）利用硅酸钾密封胶6将不锈钢间隔框3的下表面粘接在一片钢化玻璃2上，形成一面敞开的空腔，玻璃厚度为6mm，空腔厚度为8mm；
（3）按照图5所示图案，将聚苯乙烯隔条41的端部焊接固定在不锈钢间隔框3的内表面上，形成多个隔离腔；
（4）在各个隔离腔中分别填充正六面体的规则SiO2气凝胶颗粒52，同时对其进行水平和垂直振动，使得气凝胶颗粒52在隔离腔中密实；
（5）利用硅酸钾密封胶将另一片钢化玻璃1粘结于不锈钢间隔框3的上表面，之后利用硅酮密封胶6在不锈钢间隔框3外表面与两片钢化玻璃（1、2）之间形成的U形间隙处进行密封处理。
通过上述步骤得到的气凝胶组合玻璃的平面图如图5所示，其传热系数为1.62W/m2·K，可见光透过率为42%。
实施例3
采用以下步骤制备气凝胶组合玻璃：
（1）利用丁基密封胶6将玻璃钢间隔框3的下表面粘接在一片铯钾玻璃2上，形成一面敞开的空腔，间隔框3的内表面用胶黏剂粘结有厚度为8mm的有机硅类弹性体弹性条42，玻璃厚度为6mm，空腔厚度为10mm；
（2）按照图6所示图案，将厚度为2mm的有机硅类弹性体缓冲隔条4的端部固定在玻璃钢间隔框3的内表面上，形成多个隔离腔；
（3）先在上半部分的隔离腔中分别填充正八面体的规则SiO2气凝胶颗粒52，同时对其进行水平和垂直振动，使得气凝胶颗粒52在隔离腔中密实，然后再在下半部分的隔离腔中分别填充相应尺寸的SiO2气凝胶板材51；
（4）利用丁基密封胶6将另一片铯钾玻璃1粘结于玻璃钢间隔框3的上表面，之后利用硅酮密封胶6在玻璃钢间隔框3外表面与两片铯钾玻璃（1、2）之间形成的U形间隙处进行密封处理。
通过上述步骤得到的气凝胶组合玻璃的平面图如图6所示，其传热系数为1.54W/m2·K，填充气凝胶颗粒52的玻璃区域的可见光透过率为32%，填充气凝胶板材51的玻璃区域的可见光透过率为60%。
实施例4
采用以下步骤制备气凝胶组合玻璃：
（1）用胶黏剂在纤维增强塑料间隔框3的内表面和超白玻璃隔条41的两个侧面都粘接厚度为10mm的空芯结构的硅橡胶条42；
（2）利用环氧树脂密封胶6将纤维增强塑料间隔框3的下表面粘接在一片low-e贴膜玻璃2上，形成一面敞开的空腔，玻璃厚度为6mm，空腔厚度为8mm；
（3）按照图7所示图案，将超白玻璃隔条41的端部通过铆钉固定在纤维增强塑料间隔框3的内表面上，形成多个隔离腔；
（4）先在上、下部分的隔离腔中分别填充SiO2气凝胶粉体53，同时对其进行水平和垂直振动，使得气凝胶粉体53在隔离腔中密实，然后再在中间的隔离腔中填充相应尺寸的SiO2气凝胶板材51；
（5）利用环氧树脂密封胶6将另一片low-e贴膜玻璃1粘结于纤维增强塑料间隔框3的上表面，之后利用硅酮密封胶6在纤维增强塑料间隔框3外表面与两片low-e贴膜玻璃（1、2）之间形成的U形间隙处进行密封处理。
通过上述步骤得到的气凝胶组合玻璃的平面图如图7所示，其传热系数为1.58W/m2·K，填充气凝胶粉体53的玻璃区域的可见光透过率为28%，填充气凝胶板材51的玻璃区域的可见光透过率为80%。
实施例5
采用以下步骤制备气凝胶组合玻璃：
（1）用胶黏剂在聚丙烯间隔框3的内表面和聚丙烯隔条41的两个侧面都粘接厚度为5mm的烯烃类弹性体弹性条62；
（2）利用水玻璃密封胶6将聚丙烯间隔框3的下表面粘接在一片聚碳酸酯板2上，形成一面敞开的空腔，透光板厚度为8mm，空腔厚度为8mm；
（3）按照图8所示图案，将聚丙烯隔条41的端部连接在聚丙烯间隔框3的内表面上，形成多个隔离腔；
（4）先在周围的隔离腔中分别填充非规则状的SiO2气凝胶颗粒52，同时对其进行水平和垂直振动，使得气凝胶颗粒52在隔离腔中密实，然后再在中间的圆形隔离腔中填充相应尺寸的SiO2气凝胶板材51；
（5）利用水玻璃密封胶6将另一片聚碳酸酯板1粘结于聚丙烯间隔框3的上表面，之后利用水合硅酸钠密封胶6在聚丙烯间隔框3外表面与两片聚碳酸酯板（1、2）之间形成的U形间隙处进行密封处理。
通过上述步骤得到的气凝胶组合玻璃的平面图如图8所示，其传热系数为1.60W/m2·K，填充气凝胶颗粒52的玻璃区域的可见光透过率为45%，填充气凝胶板材51的玻璃区域的可见光透过率为83%。。
实施例6
采用以下步骤制备气凝胶组合玻璃：
（1）用胶黏剂在泡沫陶瓷间隔框3的内表面粘结空芯结构的丁苯橡胶条42，在纤维增强塑料隔条41的两个侧面都粘结乙烯类弹性体弹性条42，厚度均为3mm；
（2）利用丙烯酸树脂密封胶6将泡沫陶瓷间隔框3的下表面粘接在一片聚苯乙烯板2上，形成一面敞开的空腔，透光板厚度为6mm，空腔厚度为12mm；
（3）按照图9所示图案，将纤维增强塑料隔条41的端部通过铆钉固定在泡沫陶瓷间隔框3的内表面上，形成多个隔离腔；
（4）在各个隔离腔中分别填充相应尺寸的SiO2气凝胶板材51；
（5）利用丙烯酸树脂密封胶6将另一片聚苯乙烯板1粘结于泡沫陶瓷间隔框3的上表面，之后利用硅酮密封胶6在泡沫陶瓷间隔框3外表面与两片聚苯乙烯板（1、2）之间形成的U形间隙处进行密封处理。
通过上述步骤得到的气凝胶组合玻璃的平面图如图9所示，其传热系数为0.90W/m2·K，可见光透过率为78%。
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 (10)

1.一种气凝胶组合玻璃，其特征在于，包括：
第一透光板和第二透光板，所述第一透光板和所述第二透光板相对平行布置；
间隔框，所 述间隔框通过密封胶粘接于所述第一透光板和所述第二透光板之间，形成密封空腔；
缓冲隔条，所述缓冲隔条的端部连接于所述间隔框的内表面，将所述密封空腔分隔成两个或两个以上隔离腔；
气凝胶，所述气凝胶填充于所述隔离腔中。
2.根据权利要求1所述的一种气凝胶组合玻璃，其特征在于，所述缓冲隔条由隔条和弹性条构成，所述弹性条粘结在所述隔条的侧面；或所述缓冲隔条为弹性条。
3.根据权利要求2所述的一种气凝胶组合玻璃，其特征在于，所述弹性条为实芯或空芯结构；或所述弹性条的材质为橡胶或热塑性弹性体。
4.根据权利要求2所述的一种气凝胶组合玻璃，其特征在于，所述隔条为一体成型；或所述隔条上设置有凹槽，两两所述隔条之间通过所述凹槽相对扣合，其中，所述隔条数量至少为两根；或所述隔条上设置有贯通孔；或所述隔条外表面设置有保温层；或所述隔条的材质为金属、陶瓷、玻璃、塑料、木材、复合材料中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种气凝胶组合玻璃，其特征在于，所述间隔框的内表面设置有弹性条；或所述间隔框具有中空结构；或所述间隔框上设置有通气口；所述间隔框的材质为金属、陶瓷、玻璃、塑料、木材、复合材料中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种气凝胶组合玻璃，其特征在于，所述第一透光板和所述第二透光板为玻璃或透明塑料板；或所述间隔框外表面与第一透光板、第二透光板之间形成的U形间隙处设置有所述密封胶；或所述气凝胶为气凝胶板材、气凝胶颗粒或气凝胶粉体，其中，所述气凝胶颗粒的形状为规则形状或不规则形状。
7.根据权利要求1所述的一种气凝胶组合玻璃，其特征在于，所述隔离腔的形状为规则形状、不规则形状中的一种或多种的组合。
8.根据权利要求7所述的一种气凝胶组合玻璃，其特征在于，所述隔离腔的规则形状为三角形、四边形、五边形、六边形、八边形、十边形、圆形、椭圆形。
9.一种气凝胶组合玻璃的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）制备空腔，利用所述密封胶将所述间隔框的下表面粘接于所述第二透光板上，形成一面敞开的空腔；
（2）放置隔条，将所述隔条的端部固定于所述间隔框的内表面上，形成多个隔离腔；
（3）放置气凝胶，将所述气凝胶放置于各个隔离腔中；
（4）封面，利用所述密封胶将所述第一透光板粘结于所述间隔框的上表面。
10.根据权利要求9所述的一种气凝胶组合玻璃的制造方法，其特征在于，所述步骤（1）或步骤（2）之前进一步包括粘结缓冲层步骤，具体为利用胶黏剂预先将缓冲层粘结于所述间隔框的内表面和/或所述隔条的侧面；或在所述第一透光板或所述第二透光板或所述间隔框上设置通气口，所述步骤（4）之后，进一步包括真空处理步骤，具体为通过所述通气口对所述隔离腔进行抽真空处理；或所述步骤（4）之后，进一步包括惰性气体添加步骤，具体为通过所述通气口向所述空腔中添加惰性气体；或所述步骤（4）在真空环境中进行；或所述步骤（4）之后，进一步包括密封步骤，所述密封步骤为在所述间隔框外表面与第一透光板、第二透光板之间形成的U形间隙处利用所述密封胶进行密封处理。
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