CN112721355B - 一种车窗用夹层玻璃及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种车窗用夹层玻璃，包括第一玻璃层、第二玻璃层以及设置在第一玻璃层和第二玻璃层之间的复合中间层；第一玻璃层和第二玻璃层为非化学强化玻璃；第一玻璃层和第二玻璃层的厚度均小于或等于2.1mm；复合中间层包括依次层叠的第一刚性层、柔性层和第二刚性层；第一刚性层位于第一玻璃层和柔性层之间；第二刚性层位于柔性层和第二玻璃层之间；第一刚性层和第二刚性层的弹性模量≥300Mpa；柔性层的弹性模量≤10Mpa。该夹层玻璃具有良好的抗冲击性能和抗穿透性能，并且夹层玻璃中玻璃的厚度较小，能够大大减轻夹层玻璃的重量。本申请还提供了一种车窗用夹层玻璃的制备方法。

Description

一种车窗用夹层玻璃及其制备方法
技术领域
本申请涉及汽车车窗技术领域，具体涉及一种车窗用夹层玻璃及其制备方法。
背景技术
车窗是汽车的重要组成部分，为保证汽车驾驶的安全性，车窗用玻璃要求具有高强度、刚度等安全性能参数。同时，车窗的重量一般占到车身总重量的3％-10％。因此减轻车窗的重量能够有效降低汽车整体的重量，从而降低汽车的油耗水平。
夹层玻璃是由两片或多片无机玻璃，中间夹了一层或多层有机材料层的复合玻璃产品。夹层玻璃具有良好的安全性和隔音性，应用在汽车车窗中时可以作为前挡风玻璃、边窗玻璃、天窗玻璃等。然而，目前车窗的夹层玻璃一般是在两片无机玻璃之间夹胶一层粘性中间层，组成夹层玻璃的单片玻璃厚度通常在2.1mm以上。可以通过降低单片玻璃的厚度来减轻夹层玻璃的重量，但是这样会降低夹层玻璃的整体强度和隔音性，难以保证夹层玻璃具有良好的安全性和舒适性。
现有技术中，要降低单片玻璃的厚度一般有两种方案，一种是采用化学强化玻璃提高夹层玻璃的抗破裂强度，但化学强化玻璃无法兼容车窗中的玻璃印刷油墨、银浆加热线以及银浆天线，具有一定的局限性；并且化学强化玻璃与有机材料层的粘接力差，易产生脱胶、破碎碎片尖锐、碎片脱落飞溅的问题；除此之外，化学强化玻璃并不利于添加功能化涂层，不符合当前汽车玻璃发展趋势。降低单片玻璃厚度的另一种方案是采用高弹性模量的刚性中间层，但是薄玻璃和刚性层的组合难以具备汽车玻璃安全法规要求中的抵抗高能量穿透以及抵抗尖锐物穿刺性能，在受到剧烈冲击时，刚性中间层也不利于头部撞击时的能量耗散。为了降低单片玻璃的厚度，实现夹层玻璃的轻薄化，并保证车窗玻璃符合汽车玻璃安全法规的要求，有必要提供一种轻薄化的车窗用夹层玻璃，以解决现有车窗用的薄夹层玻璃安全性差的问题。
发明内容
有鉴于此，本申请提供了一种车窗用夹层玻璃，该夹层玻璃具有良好的抗冲击性能和抗穿透性能，符合汽车玻璃安全法的规定，并且夹层玻璃中玻璃的厚度较小，能够大大减轻夹层玻璃的重量，从而降低汽车油耗，达到环保节能的效果。
本申请第一方面提供了一种车窗用夹层玻璃，包括第一玻璃层、第二玻璃层以及设置在所述第一玻璃层和所述第二玻璃层之间的复合中间层；所述第一玻璃层和所述第二玻璃层为非化学强化玻璃；所述第一玻璃层和所述第二玻璃层的厚度均小于或等于2.1mm；所述复合中间层包括依次层叠的第一刚性层、柔性层和第二刚性层；所述第一刚性层位于所述第一玻璃层和所述柔性层之间；所述第二刚性层位于所述柔性层和所述第二玻璃层之间；所述第一刚性层和所述第二刚性层的弹性模量≥300Mpa；所述柔性层的弹性模量≤10Mpa。
本申请的夹层玻璃采用多层复合的结构，包括两层玻璃层、两层刚性层和一层柔性层，其中，玻璃层具有较小的厚度，有效降低了夹层玻璃的重量。将刚性层与玻璃层结合，一方面能够提高夹层玻璃的刚性，增强夹层玻璃的抗扭曲变形能力，抑制玻璃变形；另一方面刚性层能够牢固地粘接玻璃表面，从而减少玻璃破碎时碎片飞散的现象，降低碎片掉落产生的二次伤害。柔性层位于两层刚性层之间，一方面能够缓冲外来物的冲击能量，提高夹层玻璃的抗穿透性能，保护车内乘客；另一方面柔性层可以缓冲车内乘客撞击玻璃时的冲击能量，以尽可能减少冲击对乘客造成的伤害。通过设置以上多层复合的结构，夹层玻璃在具备轻薄化的同时也能满足汽车车窗所需的安全性能要求。
可选的，所述第一玻璃层的厚度Tb1为0.7mm-2.1mm。
可选的，所述第二玻璃层的厚度Tb2为0.5mm-1.1mm。
可选的，所述第一玻璃层的厚度Tb1与所述第二玻璃层的厚度Tb2的比值Tb1/Tb2为1-4.2。进一步地，所述第一玻璃层的厚度Tb1与所述第二玻璃层的厚度Tb2的比值Tb1/Tb2为1-3。
可选的，所述第一刚性层的弹性模量E1与所述柔性层的弹性模量E2的比值E1/E2≥200。
可选的，所述第二刚性层的弹性模量E3与所述柔性层的弹性模量E2的比值E3/E2≥200。
可选的，所述第一刚性层的厚度T1为0.38mm-1.52mm。
可选的，所述第二刚性层的厚度T2为0.38mm-1.52mm。
可选的，所述柔性层的厚度T3为0.76mm-1.14mm。
可选的，所述第一刚性层的厚度T1与所述第二刚性层的厚度T2的比值T1/T2为1-4。
可选的，所述第一玻璃层的厚度Tb1与所述第一刚性层的厚度T2的比值Tb1/T1为0.6-4.2。
可选的，所述第一玻璃层的厚度Tb1与所述第一刚性层的厚度T1的总和Tb1+T1为1.6mm-3.6mm。
可选的，所述第二玻璃层的厚度Tb2与所述第二刚性层的厚度T2的比值Tb2/T2为0.6-1.8。
可选的，所述第二玻璃层的厚度Tb2与所述第二刚性层厚度T2的总和Tb2+T2为0.88mm-2.6mm。
可选的，所述柔性层的厚度T3与所述第一刚性层、所述第二刚性层厚度之和的比值T3/(T1+T2)为0.3-1。
可选的，所述夹层玻璃的厚度为3.5mm-7.2mm。
可选的，所述复合中间层的厚度占夹层玻璃厚度的35％-55％或60％-70％。
可选的，所述第一玻璃层和所述第二玻璃层包括钠钙玻璃、铝硅玻璃或硼硅玻璃中的任意一种。进一步地，所述第一玻璃层和所述第二玻璃层为相同种类的玻璃。
可选的，所述第一玻璃层和所述第二玻璃层为热强化玻璃或退火玻璃中任意一种。
可选的，所述第一玻璃层和所述第二玻璃层为平板玻璃或热弯玻璃中任意一种。
可选的，所述第一刚性层的材质包括聚甲基丙烯酸酯、乙烯-甲基丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚偏二氯乙烯和聚苯乙烯中的一种或多种。
可选的，所述第二刚性层的材质包括聚甲基丙烯酸酯、乙烯-甲基丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚偏二氯乙烯和聚苯乙烯中的一种或多种。
可选的，所述柔性层的材质包括聚乙烯醇缩丁醛、聚氯乙烯、聚氨基甲酸酯和聚乙酸乙烯酯中的一种或多种。
可选的，所述第一玻璃层和/或所述第二玻璃层与所述复合中间层接触的表面设置有粘接助剂；所述粘接助剂包括硅烷偶联剂；所述硅烷偶联剂包括乙烯基硅烷偶联剂、甲基丙烯基硅烷偶联剂、氨丙基硅烷偶联剂、巯基硅烷偶联剂、环氧基硅烷偶联剂和氰基硅烷偶联剂中的一种或多种。
可选的，所述复合中间层还包括抗氧化剂、紫外线吸收剂、红外线吸收剂、增塑剂中的一种或多种。
可选的，所述第一刚性层和所述柔性层之间还包括单层或多层功能性薄膜；所述功能性薄膜包括调光膜、显示膜和光伏薄膜中的一种或多种。
可选的，所述第二刚性层和所述柔性层之间还包括单层或多层功能性薄膜；所述功能性薄膜包括调光膜、显示膜和光伏薄膜中的一种或多种。
本申请第一方面提供的夹层玻璃具有良好的抗冲击性能和抗穿透性能，符合汽车玻璃安全法的规定，并且夹层玻璃中玻璃的厚度较小，能够大大减轻夹层玻璃的重量，从而降低汽车油耗，达到环保节能的效果。
第二方面，本申请提供了一种车窗用夹层玻璃的制备方法，包括如下步骤：
提供第一玻璃层、第二玻璃层、第二刚性层、柔性层和第一刚性层，将所述第二玻璃层、所述第二刚性层、所述柔性层、所述第一刚性层和所述第一玻璃层依次层叠，除去多余的所述第二刚性层、所述柔性层和所述第一刚性层使玻璃边部平齐，得到层叠体；
对层叠体进行预抽除去各层之间的空气，将层叠体置于高压釜中反应，冷却后得到夹层玻璃。
可选的，所述第一玻璃层和所述第二玻璃层包括平板玻璃或热弯玻璃中的任意一种。
可选的，将所述第二玻璃层、所述第二刚性层、所述柔性层、所述第一刚性层和所述第一玻璃层依次层叠之前，还包括在第一玻璃层与第一刚性层接触的表面和/或第二玻璃层与第二刚性层接触的表面添加粘接助剂。
可选的，所述粘接助剂包括硅烷偶联剂；所述硅烷偶联剂包括乙烯基硅烷偶联剂、甲基丙烯基硅烷偶联剂、氨丙基硅烷偶联剂、巯基硅烷偶联剂、环氧基硅烷偶联剂和氰基硅烷偶联剂中的一种或多种。
可选的，将所述第二玻璃层、所述第二刚性层、所述柔性层、所述第一刚性层和所述第一玻璃层依次层叠时，所述层叠过程中的温度为15℃-30℃，所述层叠过程中的湿度比为18％-30％。
本申请第二方面提供的车窗用夹层玻璃的制备方法操作简便，适合工业化量产。
本申请中的夹层玻璃具有良好的抗冲击性能和抗穿透性能，符合汽车玻璃安全法的规定，并且夹层玻璃中玻璃的厚度较小，能够大大减轻夹层玻璃的重量。将其应用在汽车车窗中有助于实现汽车的轻量化，提高燃油效率，促进节能减排。
附图说明
图1为本申请一实施例提供的夹层玻璃的结构示意图；
图2为本申请另一实施例提供的夹层玻璃的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
请参阅图1，为本申请一实施例提供的夹层玻璃的结构示意图。夹层玻璃包括第一玻璃层101、第二玻璃层102和复合中间层20，复合中间层20设置在第一玻璃层101和第二玻璃层102之间。复合中间层20包括第一刚性层201、柔性层202和第二刚性层203，柔性层202设置在第一刚性层201和第二刚性层203之间。
为便于表述，本申请中的玻璃层指的是第一玻璃层101和第二玻璃层102；刚性层指的是第一刚性层201和第二刚性层203。夹层玻璃的外侧指的是第一玻璃层101一侧；夹层玻璃的内侧指的是第二玻璃层102一侧。
本申请中，玻璃层为非化学强化玻璃。采用非化学强化玻璃作为玻璃层有利于在玻璃上添加印刷油墨、银浆加热线以及银浆天线，其中，印刷油墨不仅起到美观作用，还能够遮挡阳光，避免阳光直射，从而抑制玻璃边缘的车身胶及密封胶老化，银浆加热线能够实现车窗玻璃的除雾除霜功能，银浆天线可以增强车内电磁波、射频信号等接收和发射，保证车内无线电子设备正常使用；并且非化学强化玻璃还可以在玻璃表面镀热反射膜，热反射膜能够有效反射太阳光线，阻挡太阳能进入车内，保持车内温度的稳定，起到节能的作用；除此之外，采用非化学强化玻璃还能够省去化学钢化过程，减少夹层玻璃的生产步骤和制造难度，降低生产成本。
本申请一些实施方式中，玻璃层为钠钙玻璃、铝硅玻璃或硼硅玻璃的任意一种。本申请一些实施方式中，玻璃层为热强化玻璃或退火玻璃。热强化玻璃和退火玻璃能够承受较强的冲击力，可以增强夹层玻璃的抗风压性、寒暑性和冲击性。本申请一些实施方式中，玻璃层为热弯玻璃。本申请一些实施方式中，第一玻璃层和第二玻璃层为双片同时热弯曲成型的玻璃。请参阅图1，图1为本申请一实施例提供的夹层玻璃的结构示意图，其中，第一玻璃层101和第二玻璃层102均为热弯玻璃。本申请另一些实施方式中，玻璃层为平板玻璃。请参阅图2，图2为本申请另一实施例提供的夹层玻璃的结构示意图，其中，第一玻璃层101和第二玻璃层102均为平板玻璃。
本申请实施方式中，第一玻璃层和第二玻璃层的厚度均小于或等于2.1mm。采用厚度较薄的玻璃层可以有效降低玻璃整体的重量，实现夹层玻璃的轻薄化。本申请一些实施方式中，第一玻璃层的厚度Tb1为0.7mm-2.1mm。第一玻璃层的厚度Tb1具体可以但不限于为0.7mm、0.71mm、0.73mm、0.75mm、0.8mm、0.95mm、1.0mm、1.3mm、1.5mm、1.7mm、1.9mm或2.1mm。本申请一些实施方式中，第二玻璃层的厚度Tb2为0.5mm-1.1mm。第二玻璃层的厚度Tb2具体可以但不限于为0.5mm、0.51mm、0.53mm、0.55mm、0.6mm、0.65mm、0.7mm、0.8mm、0.85mm、1.0mm、1.05mm或1.1mm。采用以上厚度的玻璃层不仅能够实现夹层玻璃的轻薄化，并且可以保证夹层玻璃具有良好的抗弯曲强度。
本申请实施方式中，第一玻璃层的厚度Tb1与第二玻璃层的厚度Tb2的比值Tb1/Tb2为1-4.2。本申请一些实施方式中，第一玻璃层的厚度Tb1与第二玻璃层的厚度Tb2的比值Tb1/Tb2为1-3。第一玻璃层的厚度Tb1与第二玻璃层厚度Tb2的比值Tb1/Tb2具体可以但不限于为1、1.1、1.3、1.5、1.7、1.9、2、2.1、2.4、2.7、2.9、3、3.4、3.6、4.0或4.2。控制第一玻璃层厚度与第二玻璃层厚度的比值在以上范围能够保证夹层玻璃具有良好的力学性能。具体地，由于第一玻璃层位于夹层玻璃外侧(即车窗外侧)，因此第一玻璃层要承受外部环境(风压、温差、湿度)的压力和外部力学冲击，而第二玻璃层位于夹层玻璃内侧(即车窗内侧)，第二玻璃层所承受的压力相比于第一玻璃层较小，因此第一玻璃层的厚度应大于第二玻璃层的厚度。此外，在夹层玻璃中，玻璃的总厚度越集中在其中一片玻璃上，两片玻璃的不对称度越大，即两片玻璃的厚度差异越大，夹层玻璃的刚性越强，在受到相同外部作用力时夹层玻璃产生的变形越小。因此在满足以上第一玻璃层厚度与第二玻璃层厚度的比值为1-4.2和第二玻璃层厚度为0.5mm-1.1mm的前提下，具有相同总厚度的夹层玻璃中，第一玻璃层越厚、第二玻璃层越薄，则该夹层玻璃的组合抗冲击破裂性及总成刚性越好。
本申请中，复合中间层包括依次层叠的第一刚性层、柔性层和第二刚性层。第一刚性层位于第一玻璃层和柔性层之间，第二刚性层位于柔性层和第二玻璃层之间。由于玻璃厚度减小会造成玻璃的刚性降低，本申请将第一刚性层与第一玻璃层的表面粘接、第二刚性层与第二玻璃层的表面粘接，通过以上结构设置可以提高夹层玻璃的刚性，防止高速行车状态下由于风压及车内外压强差导致的玻璃变形。柔性层位于第一刚性层和第二刚性层之间，柔性层一方面可以缓冲外来物的冲击能量，防止玻璃被穿透；另一方面柔性层可以缓冲外部行人或车内乘客撞击玻璃时冲击能量，从而尽可能地减少事故对人造成的伤害。除此之外，刚性层中的有机聚合物可以与玻璃表面的硅羟基形成硅氧共价键，从而牢固地粘接在玻璃表面，进而减少玻璃破碎时碎片飞散的现象，降低碎片掉落产生的二次伤害。
本申请实施方式中，刚性层的材质包括聚甲基丙烯酸酯(PMMA)、乙烯-甲基丙烯酸酯(SGP)、聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚偏二氯乙烯(PVDC)和聚苯乙烯(PS)中的一种或多种。上述材质与玻璃具有良好的粘接性，能够牢固地粘接在玻璃表面，从而减少玻璃破碎时碎片飞散的现象。并且采用上述材质制得的刚性层透光性高、耐候性好，具有良好的机械强度和抗冲击性能，对自然力和人力的破坏有足够的抵抗力。本申请实施方式中，柔性层的材质包括聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、聚氯乙烯(PVC)、聚氨基甲酸酯(PU)和聚乙酸乙烯酯(PVAc)中的一种或多种。上述材质制得的柔性层能够与刚性层产生氢键作用，从而使柔性层与刚性层牢固地结合，形成结构稳定的夹层玻璃，并且采用上述材质制得的柔性层透光性高、耐候性好，具有良好的柔软性和抗穿透性能。
本申请一些实施方式中，玻璃层与复合中间层接触的表面设置有粘接助剂。在玻璃层与复合中间层之间设置粘接助剂可以提高玻璃层与复合中间层的粘接力，从而增加夹层玻璃的结构稳定性。本申请一些实施方式中，第一玻璃层与复合中间层接触的表面设置有粘接助剂；其中，第一玻璃层与复合中间层接触的表面指的是第一玻璃层与第一刚性层接触的表面，该表面可以是第一玻璃层的表面，也可以是第一刚性层的表面。本申请一些实施方式中，第二玻璃层与复合中间层接触的表面设置有粘接助剂；其中，第二玻璃层与复合中间层接触的表面指的是第二玻璃层与第二刚性层接触的表面，该表面可以是第二玻璃层的表面，也可以是第二刚性层的表面。本申请一些实施方式中，第一玻璃层与复合中间层接触的表面和第二玻璃层与复合中间层接触的表面都设置有粘接助剂。本申请中，粘接助剂包括硅烷偶联剂。本申请实施方式中，硅烷偶联剂包括乙烯基硅烷偶联剂、甲基丙烯基硅烷偶联剂、氨丙基硅烷偶联剂、巯基硅烷偶联剂、环氧基硅烷偶联剂和氰基硅烷偶联剂中的一种或多种。
本申请实施方式中，第一刚性层和第二刚性层的弹性模量≥300Mpa。进一步地，第一刚性层和第二刚性层的弹性模量为300Mpa-2000Mpa。第一刚性层和第二刚性层的弹性模量具体可以但不限于为300Mpa、350Mpa、400Mpa、500Mpa、600Mpa、700Mpa、800Mpa、900Mpa、1000Mpa、1200Mpa、1400Mpa、1600Mpa、1800Mpa或2000Mpa。本申请实施方式中，柔性层的弹性模量≤10Mpa。进一步地，柔性层的弹性模量为0.1Mpa-10Mpa。柔性层的弹性模量具体可以但不限于为0.1Mpa、0.5Mpa、0.7Mpa、1Mpa、2Mpa、4Mpa、6Mpa、7Mpa、8Mpa或10Mpa。
本申请实施方式中，第一刚性层的弹性模量E1与柔性层的弹性模量E2的比值E1/E2≥200。第一刚性层的弹性模量E1与柔性层的弹性模量E2的比值E1/E2具体可以但不限于为200、300、400、500、600、700、800或1000。第二刚性层的弹性模量E3与柔性层的弹性模量E2的比值E3/E2≥200。第二刚性层的弹性模量E3与柔性层的弹性模量E2的比值E3/E2具体可以但不限于为200、300、400、500、600、700、800或1000。控制第二刚性层的弹性模量与柔性层的弹性模量比值能够保证夹层玻璃具有良好的抗冲击性能和抗穿透性能，在受到剧烈冲击时，刚性层和柔性层能够起到协同作用，促进冲击能量的分散，从而减少事故对人造成的伤害，提高行车的安全性。
本申请实施方式中，第一刚性层的厚度T1与第二刚性层的厚度T2为0.38mm-1.52mm。第一刚性层的厚度与第二刚性层的厚度具体可以但不限于为0.38mm、0.39mm、0.40mm、0.41mm、0.45mm、0.50mm、0.60mm、0.70mm、0.75mm、0.80mm、0.85mm、0.90mm、1.0mm、1.15mm、1.3mm、1.45mm或1.52mm。本申请实施方式中，第一刚性层的厚度T1与第二刚性层的厚度T2的比值T1/T2为1-4。进一步地，第一刚性层的厚度T1与第二刚性层的厚度T2的比值T1/T2为1-3。控制第一刚性层厚度与第二刚性层厚度的比值在以上范围能够保证夹层玻璃具有良好的力学性能。
本申请中，由于夹层玻璃的外侧(第一玻璃层一侧)要承受外部环境(风压、温差、湿度)的压力和外部力学冲击，而夹层玻璃的内侧(第二玻璃层一侧)所承受的压力相比于第一玻璃层较小，因此夹层玻璃外侧的抗冲击破裂强度应大于夹层玻璃内侧的刚性强度，并且第一玻璃层和第一刚性层的厚度之和应大于第二玻璃层和第二刚性层的厚度之和。此外，夹层玻璃的外侧与夹层玻璃的内侧不对称度越大，夹层玻璃的刚性则越强，在受到相同外部作用力时夹层玻璃产生的变形越小，因此在满足以上所述玻璃层和刚性层的厚度要求下，相同总厚度的夹层玻璃中，第一玻璃层和第一刚性层的厚度越大、第二玻璃层和第二刚性层的厚度越小，则该夹层玻璃的力学性能越好。
本申请实施方式中，夹层玻璃外侧的厚度之和Tb1+T1为1.6mm-3.6mm。夹层玻璃外侧的厚度之和Tb1+T1具体可以但不限于为1.6mm、1.8mm、2.0mm、2.5mm、2.8mm、3.1mm或3.6mm。本申请实施方式中，夹层玻璃内侧的厚度之和Tb2+T2为0.88mm-2.6mm。夹层玻璃内侧的厚度之和具体可以但不限于为0.88mm、0.90mm、0.95mm、1.0mm、1.12mm、1.37mm、1.5mm、1.8mm、2.0mm、2.5mm或2.6mm。
本申请中，由于玻璃厚度降低使得夹层玻璃的刚性减小，设置刚性层可以提升玻璃层的刚性，但刚性层厚度过大或刚性过高时会导致刚性层无法贴合玻璃的形状，特别是具有曲面弧度的热弯玻璃，这会导致夹层玻璃的产品形状不可控，因此要保证夹层玻璃的结构稳定性就要将玻璃层的厚度和刚性层的厚度控制在一定比例范围内。本申请实施方式中，第一玻璃层的厚度Tb1与第一刚性层的厚度T1的比值Tb1/T1为0.6-4.2。第一玻璃层的厚度Tb1与第一刚性层的厚度T1的比值Tb1/T1具体可以但不限于为0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.1、1.5、2、2.5、3、3.5、4或4.2。本申请实施方式中，第二玻璃层的厚度Tb2与第二刚性层的厚度T2的比值Tb2/T2为0.6-1.8。本申请一些实施方式中，第二玻璃层的厚度Tb2与第二刚性层的厚度T2的比值Tb2/T2为0.76-1.1。第二玻璃层的厚度Tb2与第二刚性层的厚度T2的比值Tb2/T2具体可以但不限于为0.6、0.65、0.7、0.76、0.8、0.85、0.9、0.95、1.0、1.05、1.1、1.3、1.5或1.8。控制第一玻璃层与第一刚性层的厚度比例以及第二玻璃层与第二刚性层的厚度比例能够保证夹层玻璃具有较强的刚性，并且刚性层能够很好地贴合玻璃的形状，使夹层玻璃的结构具有良好的稳定性。
本申请实施方式中，柔性层的厚度T3为0.76mm-1.14mm。柔性层的厚度具体可以但不限于为0.76mm、0.78mm、0.81mm、0.85mm、0.89mm、0.91mm、0.95mm、1.07mm或1.14mm。柔性层的厚度在上述范围时，夹层玻璃能够有效地实现能量缓冲，从而提升夹层玻璃的抗冲击性能和抗穿透性能，保证夹层玻璃具有良好的安全性能。本申请实施方式中，柔性层的厚度T3与第一刚性层、第二刚性层的厚度之和的比值T3/(T1+T2)为0.3-1。控制刚性层与柔性层的厚度比值可以使得柔性层与刚性层达到平衡，保证夹层玻璃具有足够的刚性，并且能够实现撞击时的能量缓冲和耗散。
本申请一些实施方式中，夹层玻璃的厚度为3.5mm-7.2mm。该夹层玻璃具有较小的厚度，应用在汽车中可较好地实现车辆的轻量化，降低车辆油耗，实现节能减排。本申请实施方式中，复合中间层的厚度占夹层玻璃厚度的35％-55％或60％-70％。本申请一些实施方式中，复合中间层的厚度占夹层玻璃厚度的35％-55％，当复合中间层的厚度占夹层玻璃厚度的35％-55％时，夹层玻璃具有较强的刚性，能够用于刚性要求高的车窗部位，如汽车的滑动门或无框门等位置的车窗。本申请一些实施方式中，复合中间层的厚度占夹层玻璃厚度的60％-70％，当复合中间层的厚度占夹层玻璃厚度的60％-70％时，夹层玻璃可以很好地实现减重，并且在受到撞击时具有良好的缓冲效果，能够作为汽车的前挡风玻璃、后挡风玻璃或天窗玻璃来使用，这些位置的车窗玻璃占车体的面积大，并且较其他位置的车窗更易受到撞击，因此采用上述复合中间层厚度占比的夹层玻璃可以很好地实现汽车轻量化以及减少事故对人造成的伤害。本申请实施方式中，复合中间层的厚度占夹层玻璃厚度的百分比具体可以但不限于为35％、37％、40％、45％、48％、50％、53％、55％、60％、65％或70％。
本申请中，夹层玻璃的复合中间层具有良好的隔音性能。在夹层玻璃总厚度相同的前提下，本申请的夹层玻璃具有比普通夹层玻璃更好的隔音性能。
本申请一些实施方式中，复合中间层可以根据需要添加功能化试剂包括抗氧化剂、紫外线吸收剂、红外线吸收剂和增塑剂中的一种或多种。其中，增塑剂具有隔音降噪的功能。添加上述功能化材料可使得夹层玻璃具有多样的光学性能和隔音降噪的功能，从而实现夹层玻璃的功能化。本申请实施方式中，功能化试剂可以添加在第一刚性层、第二刚性层和柔性层中的任意一层或多层。
本申请一些实施方式中，任一刚性层和柔性层之间具有单层或多层功能性薄膜。功能性薄膜包括紫外线膜、隔热膜、调光膜、显示膜和光伏薄膜中的一种或多种。本申请中，通过在复合中间层的层间界面设置光伏、调光和显示等功能化膜层，可为夹层玻璃的多功能化集成提供先期条件，符合当今汽车玻璃功能集成化以及智能化的发展趋势。
本申请中的夹层玻璃具有良好的抗冲击性能和抗穿透性能，能够减轻玻璃受撞击产生的碎片飞散的现象，降低对周围的人和物产生的伤害，具有较高的安全性；并且该夹层玻璃还能实现多功能化集成，符合汽车玻璃发展的趋势；更重要的是，夹层玻璃中玻璃的厚度较小，能够大大减轻夹层玻璃的重量，将其应用在汽车车窗中有助于实现汽车的轻量化，提高燃油效率，促进节能减排，有利于消费者降低用车成本。
本申请还提供了一种上述夹层玻璃的制备方法，包括如下步骤：
步骤100：提供第一玻璃层、第二玻璃层、第二刚性层和第一刚性层，根据玻璃尺寸及弧面预切并预弯第一刚性层和第二刚性层；
步骤200：将第二玻璃层、第二刚性层、柔性层、第一刚性层和第一玻璃层依次层叠，除去多余的第二刚性层、柔性层和第一刚性层使玻璃边部平齐，得到层叠体；
步骤300：对层叠体进行预抽除去各层之间的空气，再将层叠体置于高压釜中反应，冷却后得到夹层玻璃。
本申请实施方式中，步骤100中，提供的第一玻璃层和第二玻璃层为成型且清洗后的平板玻璃或热弯玻璃。在对刚性层进行预切和预弯的过程中，第一刚性层是根据第一玻璃层的尺寸及弧面进行预切和预弯的；第二刚性层是根据第二玻璃层的尺寸及弧面进行预切和预弯的。进一步地，刚性层在预切时四周留有0.5mm-1.0mm的余量，这样能够避免因刚性层收缩造成的夹层玻璃形状不均，有利于边缘粘合。
本申请实施方式中，步骤200中，按夹层玻璃的结构依次将玻璃层、刚性层、柔性层叠加放置，具体的，夹层玻璃层叠的顺序自下而上分别为第二玻璃层102、第二刚性层203、柔性层202、第一刚性层201和第一玻璃层101。本申请一些实施方式中，玻璃层与刚性层的粘接面是以玻璃的锡面作为粘接面，其中，玻璃的锡面指的是玻璃在生产过程中沾锡的一面。以玻璃的锡面作为粘接面时玻璃层与刚性层之间具有良好的粘接力。
本申请一些实施方式中，在将夹层玻璃的各层层叠之前还包括在玻璃层与刚性层接触的表面添加粘接助剂。进一步地，在玻璃层与刚性层接触的表面添加粘接助剂时，玻璃层与刚性层接触的表面指的是第一玻璃层与第一刚性层接触的表面和第二玻璃层与第二刚性层接触的表面。本申请实施方式中，粘接助剂包括硅烷偶联剂，添加粘接助剂的方式为涂覆。本申请实施方式中，涂覆的方式包括喷涂或滴涂的任意一种。
本申请中，硅烷偶联剂是先配成溶液后再进行涂覆的。本申请实施方式中，硅烷偶联剂溶液的溶剂包括醇和水中的一种或多种。本申请一些实施方式中，硅烷偶联剂溶液的溶剂为乙醇。本申请实施方式中，硅烷偶联剂包括乙烯基硅烷偶联剂、甲基丙烯基硅烷偶联剂、氨丙基硅烷偶联剂、巯基硅烷偶联剂、环氧基硅烷偶联剂和氰基硅烷偶联剂中的一种或多种。本申请实施方式中，乙烯基硅烷偶联剂可以是牌号为AC75、A151、Z6518、VTEO、KBE1003、S220、AC77、A172、Z6172、VTMOEO、KBM1003、S230的硅烷偶联剂中的一种或多种；甲基丙烯基硅烷偶联剂可以是牌号为AC63、KH570、A174、Z6030、MEMO、KBM503、S710的硅烷偶联剂中的一种或多种；氨丙基硅烷偶联剂可以是牌号为AC62、KH792、A1120、Z6020、DAMO、KBM603、S320、AC65、KH550、A1100、Z6011、AMEO、KBE903、S330的硅烷偶联剂中的一种或多种；环氧基硅烷偶联剂可以是牌号为AC66、KH560、A187、Z6040、GLYMO、KBM403、S510的硅烷偶联剂中的一种或多种。
本申请实施方式中，粘接助剂的种类是根据刚性层的材质进行选择的。本申请一些实施方式中，刚性层的材质为聚甲基丙烯酸酯，粘接助剂为甲基丙烯基硅烷偶联剂。本申请另一些实施方式中，刚性层的材质为乙烯-甲基丙烯酸酯，粘接助剂为乙烯基硅烷偶联剂。
本申请实施方式中，将夹层玻璃的各层层叠是在合片操作室进行的。本申请一些实施方式中，合片操作室的温度为15℃-30℃，湿度比为18％-30％。通过控制合片操作室的温度和湿度能够保证刚性层和柔性层的含水率处于适当的范围，从而促进夹层玻璃中各层的有效粘接。
本申请实施方式中，步骤300中，预抽能够除去层叠体中各层之间的空气，避免后续高压反应过程中产生气泡，影响夹层玻璃的结构稳定性。本申请实施方式中，预抽是以在层叠体边部套橡胶圈或真空袋的方式进行的，预抽的时间为0.5h-4h。本申请一些实施方式中，预抽的温度为15℃-30℃。本申请另一些实施方式中，预抽的温度为100℃-120℃。预抽结束后，将预抽后的层叠体送至高压釜内，进行高温保压处理。本申请实施方式中，高温保压处理能够保证夹层玻璃各层之间充分形成共价键粘接，并且复合中间层不会发生流动或变形，能够保证夹层玻璃具有良好的光学性能。
本申请提供的夹层玻璃的制备方法，生产效率高，夹层玻璃各层之间的粘合效果好，制备出的夹层玻璃结构稳定性高，具有良好的抗冲击性能和抗穿透性能，能够很好地应用在汽车中。
下面分多个实施例对本申请技术方案进行进一步的说明。
实施例1-7
采用本申请中夹层玻璃的制备方法制得实施例1-7的夹层玻璃，实施例1-7的夹层玻璃中各层的参数见表1。
表1 实施例1-7的夹层玻璃参数表
Figure BDA0002849566290000151
为突出本申请的有益效果，设置以下对比例。
对比例1-7
采用本申请中夹层玻璃的制备方法制得对比例1-7的夹层玻璃，按照传统单片中间层的方式制得对比例4-7的夹层玻璃，对比例1-7夹层玻璃各层的参数见表2。
表2 对比例1-7的夹层玻璃参数表
Figure BDA0002849566290000161
效果实施例
为验证本申请制得的夹层玻璃的性能，本申请还提供了效果实施例。
1)根据夹层玻璃的各层的参数计算实施例1-7及对比例1-7的夹层玻璃的平均面密度，结果请参阅表3。
2)根据GB9656中的抗冲击性实验条件，选用227g钢球进行跌落试验，跌落冲击面为第一玻璃层的外表面，记录夹层玻璃能承受跌落不破碎的最大高度。
3)按照GB/T34171的三点弯曲试验方法测定实施例1-7及对比例1-7的夹层玻璃的载荷-挠度曲线，根据最大载荷/最大挠度的比值与单片玻璃作等效厚度比对，结果请参阅表3。
4)按照GB9656的方法对实施例1-7及对比例1-7的夹层玻璃进行人头模型冲击、抗穿透性及抗冲击性检测，其中√表示通过测试，×表示未通过测试。测试的结果请参阅表3。
表3 实施例1-7及对比例1-7的夹层玻璃性能参数表
Figure BDA0002849566290000171
Figure BDA0002849566290000181
通过表3可以看出本申请的夹层玻璃具有良好的抗冲击性能和抗穿透性能，具体地，根据227g钢球跌落高度的实验可以看出本申请实施例的夹层玻璃落球高度均大于1.8m，这表明夹层玻璃具有良好的抗冲击性能，能够满足车窗玻璃所需的力学性能；由刚性等效单片玻璃厚度可以看出，本申请实施例的夹层玻璃虽然厚度变薄，但仍具有良好的刚性。更重要的是，相比于目前应用的夹层玻璃(对比例7，1.8mm+1.1mm)，本申请的夹层玻璃的重量能够降低20％-25％(实施例1-6)，可以很好地实现车辆的轻量化。
在人头模型冲击、抗穿透性及抗冲击性检测中，本申请实施例的夹层玻璃均通过产品测试，而对比例中的夹层玻璃均未通过全部测试，对比例夹层玻璃的测试结果具体如下：
对比例1的夹层玻璃使用的刚性层厚度为2.1mm，在产品测试过程中，由于刚性层的刚度过大导致高压完成后总成形状与原双片玻璃形状偏离，产生严重变形，产品不合格。
对比例2的夹层玻璃的柔性层厚度为0.38mm，在产品测试过程中，夹层玻璃并不符合汽车玻璃安全法规要求中的抗穿透性和人头模冲击实验，即夹层玻璃对撞击能量的缓冲性能差，产品不合格。
对比例3的夹层玻璃中第二刚性层的厚度为1.14mm，第一刚性层厚度为0.89mm，即第二刚性层厚度大于第一刚性层的厚度。在产品测试过程中，227g钢球跌落实验破裂高度明显低于实施例3，且不符合汽车玻璃安全法规要求中的抗穿透性。
对比例4-7均为单层复合的夹层玻璃，由表3的数据可以看出，将玻璃层厚度减小后，单层复合结构的夹层玻璃强度较差，并且产品测试的结果均不合格。
以上所述是本申请的优选实施方式，但并不能因此而理解为对本申请范围的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本申请的保护范围。

Claims (13)

1.一种车窗用夹层玻璃，其特征在于，包括第一玻璃层、第二玻璃层以及设置在所述第一玻璃层和所述第二玻璃层之间的复合中间层；所述第一玻璃层和所述第二玻璃层为非化学强化玻璃；所述第一玻璃层的厚度Tb1为0.7mm-2.1mm，所述第二玻璃层的厚度Tb2为0.5mm-1.1mm；所述第一玻璃层的厚度Tb1与所述第二玻璃层的厚度Tb2的比值Tb1/Tb2为1.1-4.2；所述复合中间层包括依次层叠的第一刚性层、柔性层和第二刚性层；所述第一刚性层位于所述第一玻璃层和所述柔性层之间；所述第二刚性层位于所述柔性层和所述第二玻璃层之间；所述第一刚性层和所述第二刚性层的弹性模量≥300MPa ；所述柔性层的弹性模量≤10MPa 。
2.如权利要求1所述的夹层玻璃，其特征在于，所述第一刚性层的弹性模量E1与所述柔性层的弹性模量E2的比值E1/E2≥200，和/或所述第二刚性层的弹性模量E3与所述柔性层的弹性模量E2的比值E3/E2≥200。
3.如权利要求1或2所述的夹层玻璃，其特征在于，所述第一刚性层的厚度T1与所述第二刚性层的厚度T2为0.38mm-1.52mm；所述柔性层的厚度T3为0.76mm-1.14mm。
4.如权利要求3所述的夹层玻璃，其特征在于，所述第一刚性层的厚度T1与所述第二刚性层的厚度T2的比值T1/T2为1-4。
5.如权利要求3或4所述的夹层玻璃，其特征在于，所述第一玻璃层的厚度Tb1与所述第一刚性层的厚度T1的比值Tb1/T1为0.6-4.2。
6.如权利要求3-5任一项所述的夹层玻璃，其特征在于，所述第二玻璃层的厚度Tb2与所述第二刚性层的厚度T2的比值Tb2/T2为0.6-1.8。
7.如权利要求3-6任一项所述的夹层玻璃，其特征在于，所述柔性层的厚度T3与所述第一刚性层、所述第二刚性层的厚度之和的比值T3/(T1+T2)为0.3-1。
8.如权利要求1-7任一项所述的夹层玻璃，其特征在于，所述夹层玻璃的厚度为3.5mm-7.2mm；所述复合中间层的厚度占所述夹层玻璃厚度的35％-55％或60％-70％。
9.如权利要求1-8任一项所述的夹层玻璃，其特征在于，所述第一玻璃层和所述第二玻璃层包括钠钙玻璃、铝硅玻璃或硼硅玻璃中的任意一种。
10.如权利要求1-9任一项所述的夹层玻璃，其特征在于，所述第一刚性层的材质包括聚甲基丙烯酸酯、乙烯-甲基丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚偏二氯乙烯和聚苯乙烯中的一种或多种；所述第二刚性层的材质包括聚甲基丙烯酸酯、乙烯-甲基丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚偏二氯乙烯和聚苯乙烯中的一种或多种；所述柔性层的材质包括聚乙烯醇缩丁醛、聚氯乙烯、聚氨基甲酸酯和聚乙酸乙烯酯中的一种或多种。
11.如权利要求1-10任一项所述的夹层玻璃，其特征在于，所述第一玻璃层和/或所述第二玻璃层与所述复合中间层接触的表面设置有粘接助剂；所述粘接助剂包括硅烷偶联剂；所述硅烷偶联剂包括乙烯基硅烷偶联剂、甲基丙烯基硅烷偶联剂、氨丙基硅烷偶联剂、巯基硅烷偶联剂、环氧基硅烷偶联剂和氰基硅烷偶联剂中的一种或多种。
12.如权利要求1-11任一项所述的夹层玻璃，其特征在于，所述复合中间层还包括抗氧化剂、紫外线吸收剂、红外线吸收剂、增塑剂中的一种或多种。
13.一种车窗用夹层玻璃的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供第一玻璃层、第二玻璃层、第二刚性层、柔性层和第一刚性层，将所述第二玻璃层、所述第二刚性层、所述柔性层、所述第一刚性层和所述第一玻璃层依次层叠，除去多余的所述第二刚性层、所述柔性层和所述第一刚性层使玻璃边部平齐，得到层叠体；所述第一玻璃层的厚度Tb1为0.7mm-2.1mm，所述第二玻璃层的厚度Tb2为0.5mm-1.1mm；所述第一玻璃层的厚度Tb1与所述第二玻璃层的厚度Tb2的比值Tb1/Tb2为1.1-4.2；所述第一刚性层和所述第二刚性层的弹性模量≥300MPa ；所述柔性层的弹性模量≤10MPa ；
对层叠体进行预抽除去各层之间的空气，将层叠体置于高压釜中反应，冷却后得到夹层玻璃。
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