一种高透光夹胶玻璃及其制备方法与流程

本发明涉及夹层玻璃，具体涉及一种高透光夹胶玻璃及其制备方法。

背景技术：

1、夹胶玻璃又称夹层玻璃，是将一层或多层有机聚合物中间膜设置于两片或多片玻璃之间，经预压、加热和加压复合形成的安全玻璃。当夹胶玻璃受到冲击而发生破裂时，中间膜能够对玻璃碎片进行黏附和约束，减少碎片脱落及飞散造成的二次伤害，同时还可吸收和分散部分冲击能量。因此，夹胶玻璃兼具安全性和一定的抗冲击能力，常被应用于建筑幕墙、门窗、汽车挡风玻璃、展示橱窗等领域。

2、夹胶玻璃的透光性能不仅取决于玻璃基材本身，还受到中间膜的组成、厚度、光学均匀性等因素影响。现有夹胶玻璃通常采用聚乙烯醇缩丁醛、乙烯-醋酸乙烯共聚物或聚氨酯等材料作为中间膜；然而，在提高中间膜强度和抗冲击性能时，加入的增强材料容易发生团聚或与聚合物基体产生相分离，形成折射率不均匀区域，进而引起可见光散射和雾度升高。

3、与此同时，夹胶玻璃在长期光照条件下使用时，中间膜容易受到紫外线和热氧环境的共同作用，发生分子链断裂、氧化、硬化或黄变，造成颜色加深，进而降低夹胶玻璃的透光率。此外，夹胶玻璃在温差较大或湿度较高的环境中使用时，水蒸气容易在玻璃表面凝结形成大量微小水滴，作为汽车后视镜、挡风玻璃时透光率会大幅降低，这也是交通事故诱因之一。

4、因此，需要提供一种高透光夹胶玻璃及其制备方法，以解决上述技术问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供一种高透光夹胶玻璃及其制备方法，能够保持高透光的同时具有一定的抗冲击性能以及防雾能力。

2、为实现上述目的，本发明提供一种高透光夹胶玻璃的制备方法，包括以下步骤：

3、s1、将真空脱水后的聚四氢呋喃二醇与4,4′-二环己基甲烷二异氰酸酯、二月桂酸二丁基锡和无水n,n-二甲基甲酰胺在惰性气体保护下混合反应，加入含砜基透明芳纶溶液继续搅拌，经真空脱泡后加入1,4-丁二醇快速搅拌得到复合聚氨酯成膜液；将复合聚氨酯成膜液涂覆于离型膜表面，经流平、预固化、升温固化和真空干燥后，冷却并剥离离型膜，得到中间膜；

4、s2、将中间膜平铺于一片预处理的玻璃基材表面，再覆盖第二片预处理玻璃基材，真空加热预压后，升温，保温保压处理，冷却至室温，进行修边和打磨得到夹胶玻璃基材；

5、s3、将聚乙烯醇、5-磺基水杨酸二水合物、过硫酸铵和去离子水混合，加热搅拌后冷却，得到pva涂布液；将pva涂布液涂覆于夹胶玻璃基材的外表面，经刮涂成膜和加热干燥在外表面形成pva涂层，冷却后，得到高透光夹胶玻璃。

6、本发明以聚四氢呋喃二醇、4,4′-二环己基甲烷二异氰酸酯和1,4-丁二醇构建聚氨酯体系，并在其中引入含砜基透明芳纶制备复合聚氨酯成膜液，并进一步制成中间膜用于夹胶玻璃中；其中聚氨酯本身具有良好的柔韧性，含砜基透明芳纶分子链中的刚性芳香结构可在聚氨酯基体中形成增强相，其酰胺基和砜基能够与聚氨酯分子链中的氨基甲酸酯基、羰基及醚键形成氢键和偶极相互作用，有利于改善芳纶与聚氨酯之间的相容性和界面结合状态，使外部载荷能够在两相之间有效传递，并抑制裂纹的萌生和扩展，从而提高中间膜及夹胶玻璃的抗冲击性能。此外，芳纶中的芳香环和酰胺基可分别通过π→π跃迁和n→π跃迁吸收部分紫外光，并将所吸收的能量耗散，从而减少紫外线对聚氨酯分子链的直接作用，减缓聚氨酯分子链发生断链、氧化及由此引起的黄变和光学性能下降，从而提高夹胶玻璃的长期透光效果。

7、本发明在玻璃外表面涂覆由聚乙烯醇、5-磺基水杨酸二水合物和过硫酸铵形成的pva涂层。其中，5-磺基水杨酸二水合物中的羟基、羧基和磺酸基可与聚乙烯醇侧链羟基形成氢键作用，有利于增强pva分子链之间的结合，并且在加热条件下，过硫酸铵受热分解产生的活性自由基可对pva分子链产生一定的活化作用，并有利于提高pva分子链之间的结合程度，从而改善涂层的结构稳定性；同时，pva侧链中仍保留较多亲水羟基，使水蒸气凝结后能够在涂层表面铺展形成较为均匀的水膜，减少微小水滴对可见光的散射，能够在玻璃外表面形成连续且均匀的亲水涂层；经5-磺基水杨酸二水合物和过硫酸铵改性后，涂层在保持透明性的同时，其光学均匀性和防雾稳定性得到改善，使夹胶玻璃在获得防雾性能的同时保持较好的透光性。

8、可选的，所述含砜基透明芳纶溶液由对苯二甲酰氯和间苯二甲酰氯加入无水n,n-二甲基乙酰胺中搅拌20~30min，在氮气保护下滴加至4,4′-二氨基二苯砜溶液中，滴加完成后在0℃下搅拌反应1~2h，再升温至20~30℃搅拌反应4~5h，得到芳纶聚合液，加入到50vol%的甲醇水溶液中搅拌30~40min，过滤收集沉淀，使用50vol%的甲醇水溶液浸泡洗涤3~5次，每次2h，在70~80℃下真空干燥10~12h，得到含砜基透明芳纶，进一步加入无水n,n-二甲基乙酰胺中，在50~60℃下搅拌4~6h，得到含砜基透明芳纶溶液。

9、本发明选用4,4′-二氨基二苯砜作为二胺单体，并采用对苯二甲酰氯和间苯二甲酰氯作为二酰氯单体，通过低温溶液缩聚制备含砜基透明芳纶；其中，含砜基结构以及对苯二甲酰基和间苯二甲酰基形成的不规则共聚链段能够降低芳纶分子链的规整排列和紧密堆积程度，改善其在聚氨酯成膜液中的溶解分散状态，减少因芳纶团聚或微观相分离引起的可见光散射，使中间膜在获得增强作用的同时仍保持较高的初始透光率。

10、可选的，所述含砜基透明芳纶溶液包括如下质量份原料：1.4~1.5份对苯二甲酰氯、0.6~0.62份间苯二甲酰氯、10~15份无水n,n-二甲基乙酰胺、36~39份4,4′-二氨基二苯砜溶液、27~30份无水n,n-二甲基乙酰胺。

11、可选的，所述4,4′-二氨基二苯砜溶液由2.45~2.5质量份4,4′-二氨基二苯砜加入34~37质量份无水n,n-二甲基乙酰胺中，在氮气保护下搅拌30~40min，置于冰水浴中冷却至0℃得到。

12、可选的，所述步骤s1中，将聚四氢呋喃二醇在110~120℃、真空度为-0.09mpa的条件下脱水2~3h后，通入氮气，降温至80℃，加入4,4′-二环己基甲烷二异氰酸酯、二月桂酸二丁基锡和无水n,n-二甲基甲酰胺，在70~80℃下搅拌反应2~3h，再加入含砜基透明芳纶溶液并在70~80℃下继续搅拌30~40min，在60~70℃、真空度为-0.09mpa的条件下脱泡8~10min后，继续通入氮气并加入1,4-丁二醇，在70~80℃下快速搅拌1~2min，得到复合聚氨酯成膜液；将复合聚氨酯成膜液涂覆于聚对苯二甲酸乙二醇酯离型膜表面，流平10~20min，于60℃下预固化30min，再升温至90℃固化4~6h，随后在90~95℃、真空度为-0.080~-0.095mpa的条件下干燥2~3h，冷却，剥离离型膜，得到中间膜。

13、可选的，所述复合聚氨酯成膜液包括如下质量份原料：200~210份聚四氢呋喃二醇、100~110份4,4′-二环己基甲烷二异氰酸酯、0.13~0.14份二月桂酸二丁基锡、80~90份无水n,n-二甲基甲酰胺、20~25份含砜基透明芳纶溶液、14.7~17.1份1,4-丁二醇。

14、可选的，所述步骤s1中，在加入含砜基透明芳纶溶液时还一并加入了3~3.2质量份改性玻璃纤维预分散液；所述改性玻璃纤维预分散液由8.5~9质量份无水乙醇和1~1.5质量份去离子水混合，用冰醋酸调节溶液ph至4.5~5.0，加入0.06~0.065质量份kh550搅拌水解30~40min，加入0.6~0.7质量份玻璃纤维超声分散30~40min，再升温至45~50℃搅拌反应2~3h，离心收集沉淀，使用无水乙醇洗涤3~5次，在70~80℃下真空干燥12~14h，轻度研磨，过200目筛，得到kh550改性玻璃纤维，进一步加入3~4质量份无水n,n-二甲基甲酰胺中搅拌10~15min，再超声分散15~20min，随后以1200rpm剪切分散5~8min得到。

15、本发明在中间膜中进一步引入kh550改性玻璃纤维，kh550水解后形成的硅醇基可与玻璃纤维表面羟基结合，其氨基可与聚氨酯中的异氰酸酯基反应或产生界面作用，提高玻璃纤维与聚氨酯基体的相容性及界面结合强度，减少纤维团聚和界面缺陷；改性玻璃纤维能够承担并分散冲击载荷，发挥裂纹桥联和偏转作用，与含砜基透明芳纶共同提高中间膜的韧性和抗冲击性能；良好的分散状态还可减少纤维团聚造成的可见光散射，有利于保持中间膜的透光性。

16、可选的，所述步骤s2中，将中间膜平铺于一片预处理的玻璃基材表面，再覆盖第二片预处理玻璃基材，使两片玻璃基材通过中间膜完全贴合后，送入真空预压装置中，在-0.08mpa真空度和50~60℃条件下保持20~30min后，辊压得到预复合坯件，放入高压釜中，升温至130~135℃，在0.5mpa压力下保温保压60~80min，降温至40~50℃，泄压，取出，冷却至室温，修边、打磨，得到夹胶玻璃基材；所述预处理的玻璃基材由低铁浮法玻璃依次置于异丙醇、无水乙醇和去离子水中超声清洗10~15min，在60℃下干燥30~40min得到。

17、本发明对低铁浮法玻璃进行预处理，有利于去除其表面杂质及水分，提高玻璃表面洁净度，促进中间膜与玻璃基材充分贴合，减少层间气泡和空隙，有利于提高夹胶玻璃的层间结合稳定性和透光性。

18、可选的，所述步骤s3中，将10~12质量份聚乙烯醇1799、0.9~1质量份5-磺基水杨酸二水合物和0.5~0.6质量份过硫酸铵加入100~110质量份去离子水中，在85~90℃下搅拌4~5h冷却至室温，得到pva涂布液；按照0.45~0.7g/100cm2的用量将pva涂布液倒在夹胶玻璃基材外表面，刮涂成膜，在50~60℃下干燥10~12h，在外表面形成pva涂层，冷却至室温，得到高透光夹胶玻璃。

19、优选的，将pva涂布液倒在夹胶玻璃基材外表面前，先将夹胶玻璃基材的待涂覆外表面依次使用无水乙醇和去离子水清洗，并在60℃下干燥后进行了低温等离子体处理4~6min。

20、本发明通过清洗和干燥去除待涂覆表面的杂质及水分，并利用低温等离子体处理提高玻璃表面活性和表面能，改善pva涂布液的润湿铺展性及涂层附着力，使pva涂层更加连续、均匀，减少缩孔、脱落等缺陷，有利于提高防雾效果及使用稳定性。

21、本发明还提供了一种高透光夹胶玻璃，由上述制备方法制备得到，包括依次层叠设置的第一玻璃层、中间膜、第二玻璃层和pva涂层；所述中间膜厚度为0.16~0.2mm；所述pva涂层厚度为4~6μm。

22、本发明通过该层状结构以中间膜连接并约束两侧玻璃层，有利于吸收冲击能量、减少玻璃破裂后的碎片飞散；通过控制中间膜和pva涂层厚度，可兼顾层间增强、防雾效果及可见光透过性能。

23、本发明的上述技术方案至少包括以下有益效果：

24、1、本发明以聚四氢呋喃二醇、4,4′-二环己基甲烷二异氰酸酯和1,4-丁二醇构建聚氨酯体系，并引入含砜基透明芳纶制备夹胶玻璃中间膜。聚氨酯赋予中间膜良好柔韧性，芳纶中的刚性芳香结构起增强作用，其酰胺基和砜基可与聚氨酯分子链形成氢键及偶极相互作用，改善两相相容性和界面结合，促进载荷传递并抑制裂纹扩展，从而提高抗冲击性能。同时，芳香环和酰胺羰基可通过π→π跃迁和n→π跃迁吸收部分紫外光，减缓聚氨酯分子链断裂、氧化及黄变，有利于保持夹胶玻璃的长期透光性能。

25、2、本发明在玻璃外表面形成由聚乙烯醇、5-磺基水杨酸二水合物和过硫酸铵组成的pva涂层。5-磺基水杨酸二水合物可与pva侧链羟基形成氢键，增强分子链间结合；过硫酸铵受热产生的活性自由基可对pva分子链产生一定的活化作用，并有利于提高pva分子链之间的结合程度，从而改善涂层的结构稳定性。同时，涂层中保留的亲水基团可使凝结水铺展为连续均匀的透明水膜，减少微小水滴造成的光散射。因此，该涂层能够在保持良好透明性的同时，提高夹胶玻璃的防雾性能。