[发明专利]一体化透明绝热SiO2气凝胶复合玻璃及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及建筑节能玻璃技术领域。具体涉及一体化透明绝热SiO₂气凝胶复合玻璃及其制备方法。

背景技术

目前，我国建筑能耗占能源总消耗的1/3左右，建筑单位面积能耗是国外气候条件相近发达国家的2～3倍。在建筑围护结构中，通过采光玻璃窗或采光顶等能耗占整个建筑围护结构能耗的50％左右。现有技术的解决方案主要是在中空玻璃的基础上，通过低辐射镀膜玻璃或各种热反射贴膜以及真空玻璃等产品达到隔热保温目的。在低辐射镀膜玻璃或各种热反射贴膜产品技术中，其中以低辐射镀膜玻璃节能效果最佳。这类低辐射涂层材料主要有纳米ITO、纳米ATO、纳米BTO等，其中隔热效果最好的为纳米ITO。这类低辐射纳米涂层材料是通过阻隔太阳能辐射进入室内而达到隔热的目的。对于我国南方炎热地区夏季，涂覆于玻璃表面的低辐射纳米涂层因能充分阻隔太阳辐射能进入室内，显著减少空调能耗而达到节能目的。然而，对于我国北方寒冷地区冬季，低辐射纳米涂层玻璃由于仅能起到阻碍室内热量向窗外的热辐射损失以达到节约采暖能耗的作用，但我国北方寒冷地区冬季，室内外温差大，通过玻璃围护结构的热传递损耗大，其节能状况并未改善多少。此外，由于低辐射镀膜玻璃又阻隔了大部分太阳辐射能进入室内，未能有效地利用可再生能源来达到最大化的节能目的。总之，冬季采暖节能效果并不令人满意。而对于真空玻璃，由于密封技术要求高，且实际应用中，容易造成漏气，实际寿命短。因此，大大限制了节能玻璃的大范围使用，未能实现建筑的普遍节能。

气凝胶(aerogel)是由胶体粒子或高聚物分子相互聚集构成纳米多孔网络结构，并在孔隙中充满气态分散介质的一种高分散固态材料。气凝胶独特的纳米结构使得它具有许多的特性，如低热导率、低声速、低密度和高比表面积等，具有优异的隔热、隔音性能的材料。SiO₂气凝胶是其中最典型的一种纳米多孔材料，具有非常低的热导率以及很好的可见光和近红外光的透过率，对太阳辐射能透过率高于90％，且对中远红外线阻隔性能良好，能有效阻隔冬季室内热量向室外的热辐射传递损失，且隔热保温性能又好于现有的任何材料，是我国北方寒冷地区冬季理想的透明隔热保温材料。然而SiO₂气凝胶的强度较低、耐磨性差，整体气凝胶材料成本高，现工业化产品多为粉体材料，这给SiO₂气凝胶的应用带来局限性。目前，解决这一问题普遍采用复合的方法来扩大SiO₂气凝胶的应用范围。中国专利CN1171094A(一种含有气凝胶的复合材料、其制备方法和应用)与CN1546312A(含有气凝胶和粘合剂的复合材料、其制备方法及其应用)采用气凝胶与树脂复合压制成板材。中国专利1622852A(耐热气凝胶绝缘复合材料及其制备方法、气凝胶粘合剂组合物及其制备方法)使用水性树脂与气凝胶复合，由于水性涂料中含水量大，施工周期长，且隔热性能低，隔热效果不理想。中国专利CN1546312A(气凝胶复合柔性保温隔热薄膜及其制备方法)使用有机硅树脂与气凝胶复合，并采用涂布的方法制造隔热涂层，但液态树脂极易浸入到SiO₂气凝胶的纳米孔洞中，使得涂层整体的隔热性能降低。中国专利CN101143981A(一种含有气凝胶颗粒的粉末涂料及其制备方法)使用气凝胶颗粒与热固性树脂或热塑性树脂混合后再经过熔融挤出工艺得到气凝胶和树脂的混合物，最后经过多次破碎、筛选后得到含有气凝胶的粉末涂料。该方法获得的含有气凝胶的粉末涂料仅适用于静电喷涂工艺制备的隔热隔声涂层，但该涂层无法获得良好的太阳光透过率，不适用于在玻璃表面形成透明隔热涂料。

中国专利CN101774769A公开了《一种制备夹层冻干胶绝热玻璃的方法》，虽然简化了夹胶玻璃的制备工艺流程，该方法是通过在玻璃模具中先形成湿凝胶，然后进行干燥处理，然后再用玻璃盖住制成夹胶玻璃。该方法虽可简化流程，降低生产成本，但是，实际工程应用中，不利于与现有节能玻璃制造技术之间的融合，而且，由该玻璃模具结构形成的湿凝胶在干燥过程中易发生不均匀的收缩现象，容易导致气凝胶与玻璃之间出现局部脱离现象，由于玻璃与气凝胶之间存在间隙，存在对流导致的热传递现象，降低了玻璃的绝热特性。

发明内容

本发明的目的是提供一种太阳光透过率高、隔热保温性能好、工艺更简化、成本更低、容易与现有节能玻璃制造技术融合的更实用的一体化透明绝热SiO₂气凝胶复合玻璃及其制备方法。