[发明专利]一种热色智能调光节能玻璃及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种随着环境温度变化实现热量调节的节能玻璃及其制备方法，可以广泛的应用于建筑节能门窗以及车船门窗领域。

背景技术：

中空玻璃是由两层或多层平板玻璃构成。四周用高强高气密性复合粘结剂，将两片或多片玻璃通过框架经密封胶粘接、密封。中间充入干燥气体，框内充以干燥剂，以保证玻璃片间空气的干燥度。是一种良好的隔热、隔音、美观适用、并可降低建筑物自重的建筑材料。主要用于需要采暖、空调、防止噪音或结露以及需要无直射阳光和特殊光的建筑物上。广泛应用于住宅、饭店、宾馆、办公楼、学校、医院、商店等需要室内空调的场合。也可用于火车、汽车、轮船、冷冻柜的门窗等处。

夹层玻璃的通常结构为在两张无机玻璃板之间夹有树脂胶片，主要用于建筑门窗、车船门窗。夹层玻璃与普通的单片玻璃板相比，其耐冲击性更为优越，玻璃破损不容易造成人身伤害。因此夹层玻璃作为要求安全感或安全性的窗玻璃使用。结合各种树脂胶片，夹层玻璃可以实现玻璃复合体的降低噪音、提升隔热效果的优越性能。在高端玻璃门窗应用领域，不但要求玻璃具有良好的耐冲击性能，还需要玻璃具有良好的隔热保温性能，因此非常有必要将在夹层玻璃基础上合成中空结构的玻璃产品，其隔音以及隔热效果进一步的体现。

氧化钒是一种具有相变特性的过渡金属氧化物。氧化钒单晶材料在68℃可以发生相转变，从低温的单斜半导体态转变为高温下的四方金属态，即发生M相(低温相)到R相(高温相)的转变。在相结构转变的同时，氧化钒材料的光学，电学，磁学等物理性能也发生突变。在光学方面，氧化钒由于结构的转变可以由低温的红外透明态到高温的红外反射态的转变，从而达到反射红外线和太阳光的目的，最终实现随着温度环境改变而进行的太阳能的调节。氧化钒的相转变温度可以通过掺杂剂的含量进行调节，从25℃至68℃。因此，用氧化钒制备的薄膜可以实现智能调节太阳光和红外线的目的，在节能涂层、光存储材料、激光防护等方面有着广泛的用途。

目前常用的制备氧化钒薄膜的方法主要有磁控溅射法、化学气相沉积法、溶胶凝胶法等。从制备的工艺流程方面可分为高温一次性沉积薄膜和低温或常温沉积后进行快速热处理退火，包括通过化学喷涂法直接在玻璃基片上制备、通过磁控溅射法在高温玻璃基体上沉积薄膜、以及常温下磁控溅射薄膜后在诸如辐射灯管等热源下进行快速退火获得具有相变功能的薄膜。基于氧化钒薄膜结晶温度环境的要求，尤其大面积批量生产的制备温度范围400℃～600℃，专利文献CN102285766A采用高温化学喷涂、专利文献CN104099563A采用高温环境下直接溅射沉积薄膜，其生产效率以及衬底耐温或安全性能方面具有诸多的缺陷，表现在上述的温度环境中制备其玻璃衬底的耐温性能受到影响，出现玻璃破损或应力的明显损耗，或者沉积薄膜的效率非常低下。另一方面专利文献CN104060236A以及申请号为201410856240.1的专利文件提供的常温沉积薄膜后快速退火的方式可以更好的解决玻璃破损以及应力损耗的问题。

另外一方面，相关的研究表明氧化钒热色智能膜层退火的保温时间越长，则其光热学性能越好。基于红外辐射退火工艺路线而言，与退火时间长短相关的膜层因素，在于膜层的厚度以及透过率。为了获得更高可见光透过率的氧化钒热色智能膜层，通常在膜层厚度方面需要更加精确以及趋于更薄，膜层越薄则透过率也相对较高。但是膜层薄则同等条件下退火的时间会延长，导致膜层对辐射射线的有效吸收率降低，膜层越薄达到晶化的退火温度时间越长。在这个过程中玻璃基体被加热的时间较长，吸收的总热量较多，特别对于钢化玻璃基片而言更容易出现钢化应力损耗的问题，专利文献CN104060236A中已经对此做了详细的分析说明。研究过程中还发现普通平板玻璃采用红外辐射退火前后出现玻璃破损的几率较小，而且较长时间加热不会产生所谓的应力退化问题。针对化学钢化玻璃基片而言，因应力的形成原因与物理钢化玻璃表面应力形成的原因不同，其在红外辐射灯管的退火环境中也不会出现短时间的钢化应力的损耗。因此可以在普通玻璃基片上或者化学钢化玻璃基片上沉积非晶态的氧化钒热色涂层，而后采用红外辐射退火方式获得具有更高可见光透过率的相变功能的热色涂层。

发明内容

基于氧化钒热色智能玻璃复合体制备遇到的技术问题以及相关的应用需求，本发明采取的技术方案是通过设计合理的氧化钒复合膜层(热色智能膜层)结构，在多种玻璃基片上沉积非晶态氧化钒膜层及其保护层，经快速退火处理后与另一个玻璃基片通过框架粘结形成中空玻璃结构复合体，得到热色智能调光节能玻璃。这样的玻璃复合体可以增加玻璃的耐冲击等安全性能，延长氧化钒复合膜层的使用寿命，其次多种基片材料的选择可以满足不同环境玻璃强度的需求。