一种隔热防爆玻璃及其制备方法、应用与流程

本发明涉及隔热玻璃领域，尤其涉及一种隔热防爆玻璃及其制备方法、应用。

背景技术：

1、随着人们生活品质的提升，阳光房作为一种集休闲、采光与观景功能于一体的建筑空间，在住宅、别墅及商业场所中的应用日益广泛。现有的传统阳光房通常采用普通玻璃为围护结构的主要材料。

2、然而，普通玻璃以钠钙硅酸盐浮法玻璃为主，虽然具备良好的可见光透过性和较低的生产成本，但普通玻璃对波长小于380nm的紫外光和波长780～2500nm的近红外辐射同样具有较高透过率，不仅导致阳光房内的家具和织物等长期遭受紫外线辐射而出现老化降解，还使得夏季大量太阳辐射热量直接进入室内，形成显著的“温室效应”，即便开启通风或遮阳措施，阳光房内部温度仍可较室外升高15～25℃，极大增加了空调制冷负荷。

3、此外，玻璃作为围护结构还面临抗冲击与安全防爆的要求，尤其在台风、冰雹等极端天气或意外撞击情况下，玻璃破碎后的碎片飞溅可能造成人身伤害。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提出一种隔热防爆玻璃及其制备方法、应用，以解决上述普通玻璃对紫外光和红外光透过率较高的问题，以及抗冲击安全性薄弱的问题。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、本发明提供了一种隔热防爆玻璃，包括功能膜和玻璃基片，所述功能膜设置于玻璃基片的一侧；所述功能膜由内至外依次包括粘合层、近红外阻隔层和紫外阻隔层；

4、所述紫外阻隔层的制备原料包括以下重量份的组分：40～50份陶瓷树脂、5～8份tio2@sio2核壳纳米颗粒、3～5份si3n4、2～4份三氧化钨和1～2份紫外阻隔层助剂；

5、所述近红外阻隔层的制备原料包括以下重量份的组分：35～45份陶瓷树脂、8～15份csxwo3@sio2核壳纳米颗粒、5～10份纳米氧化锡锑、3～5份三氧化钨和1～2份近红外阻隔层助剂；所述近红外阻隔层助剂和紫外阻隔层助剂均包括流平剂和固化剂中的一种或两种。

6、所述隔热防爆玻璃中，所述粘合层的制备原料包括以下重量份的组分：45～55份陶瓷树脂、5～8份si3n4、0.05～0.1份tin、1～3份硅烷偶联剂和1～2份粘合层助剂，所述粘合层助剂包括流平剂和固化剂中的一种或两种。

7、所述隔热防爆玻璃中，在所述csxwo3@sio2核壳纳米颗粒中，所述csxwo3的粒径为30～80nm，铯掺杂量x=0.28～0.33，所述sio2的壳层厚度为5～15nm。

8、所述隔热防爆玻璃中，在所述tio2@sio2核壳纳米颗粒中，所述tio2的粒径为20～50nm，所述sio2的壳层厚度为3～8nm。

9、所述隔热防爆玻璃中，所述tio2@sio2核壳纳米颗粒和csxwo3@sio2核壳纳米颗粒均经过硅烷偶联剂处理，硅烷偶联剂的添加量为tio2@sio2核壳纳米颗粒或csxwo3@sio2核壳纳米颗粒质量的2～5%。

10、本发明还提供了一种隔热防爆玻璃的制备方法，用于制备上述的隔热防爆玻璃，包括以下步骤：

11、制备csxwo3@sio2核壳纳米颗粒：将聚乙烯吡咯烷酮溶于无水乙醇中，加入csxwo3纳米颗粒分散，再加入正硅酸乙酯进行预吸附后加入去离子水进行水解缩聚，在csxwo3核体表面包覆sio2壳层，得到csxwo3@sio2核壳纳米颗粒；

12、制备tio2@sio2核壳纳米颗粒：将tio2纳米颗粒分散于无水乙醇中，加入正硅酸乙酯，以盐酸为催化剂在酸性条件下进行溶胶-凝胶包覆，在tio2核体表面包覆sio2壳层，得到tio2@sio2核壳纳米颗粒；

13、制备涂布液：按照配比，将陶瓷树脂、tio2@sio2核壳纳米颗粒、si3n4、三氧化钨和紫外阻隔层助剂混合分散，得到紫外阻隔涂布液；按照配比，将陶瓷树脂、csxwo3@sio2核壳纳米颗粒、纳米氧化锡锑、三氧化钨和近红外阻隔层助剂混合分散，得到近红外阻隔涂布液；按照配比，将粘合层的制备原料混合分散，得到粘合层涂布液；

14、涂布：在玻璃基片表面涂布粘合层涂布液，进行第一次预固化后，形成粘合层；随后，在粘合层涂布近红外阻隔涂布液，进行第二次预固化后，形成近红外阻隔层；再在近红外阻隔层涂布紫外阻隔涂布液，进行热固化后，得到隔热防爆玻璃。

15、在制备csxwo3@sio2核壳纳米颗粒的步骤中，具体步骤包括：将聚乙烯吡咯烷酮溶于无水乙醇中，加入csxwo3纳米颗粒分散0.5～1.5h，再加入正硅酸乙酯于55～65℃反应0.5～1.5h进行预吸附，然后加入去离子水于55～65℃继续反应1～2h进行水解缩聚；

16、其中，聚乙烯吡咯烷酮与csxwo3的质量比为（10～30）:1，正硅酸乙酯与csxwo3的质量比为（10～30）:1，去离子水与正硅酸乙酯的摩尔比为（30～80）:1；

17、所述tio2在无水乙醇中的浓度为5～10mg/ml，正硅酸乙酯与tio2的质量比为（2～8）:1，在制备过程中的ph值为2～3，温度30～40℃，反应时间为1～3h。

18、所述隔热防爆玻璃的制备方法中，在制备csxwo3@sio2和tio2@sio2核壳纳米颗粒之后、制备涂布液之前，还包括硅烷偶联剂表面功能化处理，所述硅烷偶联剂表面功能化处理的步骤包括：将csxwo3@sio2核壳纳米颗粒或tio2@sio2核壳纳米颗粒分散于无水乙醇中，加入硅烷偶联剂，硅烷偶联剂添加量为颗粒质量的2～5%，55～65℃回流反应1～3h，离心洗涤后55～65℃真空干燥。

19、在所述涂布的步骤中，所述粘合层涂布液的涂布厚度为8～15μm；所述近红外阻隔涂布液的涂布厚度为15～30μm；所述紫外阻隔涂布液的涂布厚度为8～20μm；所述第一次预固化和第二次预固化的温度均为55～65℃，所述第一次预固化和第二次预固化的时间均为3～6min；所述热固化的温度为80～120℃，热固化的时间为30～60min。

20、本发明还提供了一种中空玻璃，包括内玻璃、间隔条和上述的隔热防爆玻璃，所述间隔条设置于隔热防爆玻璃和内玻璃之间，所述隔热防爆玻璃的功能膜位于玻璃基片的朝向室内的一侧，所述隔热防爆玻璃和内玻璃之间通过密封胶密封。

21、本发明中的一个技术方案可以具有以下有益效果：

22、所述隔热防爆玻璃包括功能膜和玻璃基片，玻璃基片为钢化玻璃，功能膜包括粘合层、近红外阻隔层和紫外阻隔层；近红外阻隔层和紫外阻隔层的制备原料根据不同功能而有不同的组分，tio2@sio2核壳纳米颗粒仅存在于紫外阻隔层，csxwo3@sio2核壳纳米颗粒仅存在于近红外阻隔层，各个功能层之间相互独立，避免tio2@sio2核壳纳米颗粒和csxwo3@sio2核壳纳米颗粒之间相互影响，tio2光催化产生的残余活性氧物种（ros）无法跨越陶瓷树脂层间界面迁移至近红外阻隔层。

1.一种隔热防爆玻璃，其特征在于，包括功能膜和玻璃基片，所述功能膜设置于玻璃基片的一侧；所述功能膜由内至外依次包括粘合层、近红外阻隔层和紫外阻隔层；

2.根据权利要求1所述的一种隔热防爆玻璃，其特征在于，所述粘合层的制备原料包括以下重量份的组分：45～55份陶瓷树脂、5～8份si3n4、0.05～0.1份tin、1～3份硅烷偶联剂和1～2份粘合层助剂，所述粘合层助剂包括流平剂和固化剂中的一种或两种。

3.根据权利要求1所述的一种隔热防爆玻璃，其特征在于，在所述csxwo3@sio2核壳纳米颗粒中，所述csxwo3的粒径为30～80nm，铯掺杂量x=0.28～0.33，所述sio2的壳层厚度为5～15nm。

4.根据权利要求1所述的一种隔热防爆玻璃，其特征在于，在所述tio2@sio2核壳纳米颗粒中，所述tio2的粒径为20～50nm，所述sio2的壳层厚度为3～8nm。

5.根据权利要求1所述的一种隔热防爆玻璃，其特征在于，所述tio2@sio2核壳纳米颗粒和csxwo3@sio2核壳纳米颗粒均经过硅烷偶联剂处理，硅烷偶联剂的添加量为tio2@sio2核壳纳米颗粒或csxwo3@sio2核壳纳米颗粒质量的2～5%。

6.一种隔热防爆玻璃的制备方法，其特征在于，用于制备如权利要求1～5任一项所述的隔热防爆玻璃，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的一种隔热防爆玻璃的制备方法，其特征在于，在制备csxwo3@sio2核壳纳米颗粒的步骤中，具体步骤包括：将聚乙烯吡咯烷酮溶于无水乙醇中，加入csxwo3纳米颗粒分散0.5～1.5h，再加入正硅酸乙酯于55～65℃反应0.5～1.5h进行预吸附，然后加入去离子水于55～65℃继续反应1～2h进行水解缩聚；

8.根据权利要求6所述的一种隔热防爆玻璃的制备方法，其特征在于，在制备csxwo3@sio2和 tio2@sio2核壳纳米颗粒之后、制备涂布液之前，还包括硅烷偶联剂表面功能化处理，所述硅烷偶联剂表面功能化处理的步骤包括：将csxwo3@sio2核壳纳米颗粒或tio2@sio2核壳纳米颗粒分散于无水乙醇中，加入硅烷偶联剂，硅烷偶联剂添加量为颗粒质量的2～5%，55～65℃回流反应1～3h，离心洗涤后55～65℃真空干燥。

9.根据权利要求6所述的一种隔热防爆玻璃的制备方法，其特征在于，在所述涂布的步骤中，所述粘合层涂布液的涂布厚度为8～15μm；所述近红外阻隔涂布液的涂布厚度为15～30μm；所述紫外阻隔涂布液的涂布厚度为8～20μm；所述第一次预固化和第二次预固化的温度均为55～65℃，所述第一次预固化和第二次预固化的时间均为3～6min；所述热固化的温度为80～120℃，热固化的时间为30～60min。

10.一种中空玻璃，其特征在于，包括内玻璃、间隔条和如权利要求1～5任一项所述的隔热防爆玻璃，所述间隔条设置于隔热防爆玻璃和内玻璃之间，所述隔热防爆玻璃的功能膜位于玻璃基片的朝向室内的一侧，所述隔热防爆玻璃和内玻璃之间通过密封胶密封。