[发明专利]一种气凝胶复合玻璃的制备方法

说明书

本发明提出了一种气凝胶复合玻璃的制备方法，所述气凝胶复合玻璃是由气凝胶及粘结所述气凝胶的玻璃相组成。其制造方法包括以下步骤：（1）混料，将玻璃粉体与气凝胶混合均匀；（2）熔料，将步骤（1）得到的混合料中的玻璃粉体加热至熔化，得到半固态的混合玻璃熔液；（3）成型，将步骤（2）得到的混合玻璃熔液浇注于模具中，冷却；（4）退火。本发明公开的气凝胶复合玻璃具有较好的隔热保温性能和透光性以及良好的安全性能、隔声降噪性能，适用于绿色建筑和超低能耗建筑以及近零能耗建筑的门窗、幕墙玻璃和采光屋顶等领域。

技术领域

本发明涉及玻璃制备技术领域，特别涉及一种气凝胶复合玻璃的制备方法。

背景技术

气凝胶是一种以纳米量级超微颗粒相互聚集构成纳米多孔网络结构，并在网络孔隙中充满气态分散介质的轻质纳米固态材料。其孔隙率高达99.8%，孔洞的典型尺寸为1～40nm，比表面积为400～1200m²/g，而密度可低至3kg/m³，室温导热系数可低至0.010W/（m•K）以下，表现出优异的轻质、透光、隔热、保温、隔音、防火、抗冲击性能，以及优异的化学稳定性和不燃性。正是由于这些特点使二氧化硅气凝胶材料在热学、声学、光学、微电子、粒子探测等方面具有很广阔的应用潜力。

然而，由于常规溶胶-凝胶工艺过程复杂，且生产大尺寸完整透明气凝胶板材的综合技术门槛极高，不仅涉及到材料技术，而且还涉及工艺技术以及工艺装备技术等众多技术领域，因此，难以制备出大尺寸的完整气凝胶。此外，由于气凝胶是脆性材料，抗折强度较差，不能单独使用，只能作为中空玻璃的夹芯层使用，一定程度上限制了气凝胶在建筑透明围护结构领域的应用范围。

公开号为CN104556967A的中国专利申请公开了“二氧化硅气凝胶粉体/玻璃结合剂复合隔热材料的研制”，主要制备工艺：将二氧化硅气凝胶粉体与玻璃结合剂、聚合物混合，同时添加分散剂、润湿剂、消泡剂、增稠剂等少量助剂，混合均匀，制成浆料，然后将浆料制成固定尺寸的样品，在10～25℃下干燥固化48个小时以上，再进行热处理，第一段330～500℃，保温2～5个小时，第二段550～800℃，保温3～5个小时，然后自然冷却到常温。但是，该方法存在以下问题：（1）由于加入助剂，导致有机溶剂会进入气凝胶纳米孔洞内，破坏气凝胶的三维网络结构；（2）采用聚合物作为过渡粘结剂，由于在330～500℃下高分子聚合物分解时易产生气体，而且不易排除，从而影响了所得复合隔热材料的纯度；（3）由于本方法制得的二氧化硅气凝胶粉体/玻璃结合剂复合隔热材料是非透明的，限制了其在建筑透明围护结构方面的应用；（4）由于采用室温干燥固化及两步热处理工艺，导致工艺时间过长，生产效率低，不适合产业化生产。

发明内容

本发明为了克服现有技术的上述问题，获得高透型且具有优异隔热保温性能的气凝胶复合玻璃材料，提供一种在线生产中难以获得形状特殊且复杂的气凝胶复合玻璃的制备方法。

本发明的解决方案是：（1）采用表面具有硅羟基、内部为疏水特性的透明绝热气凝胶技术，解决气凝胶与玻璃熔液难以混合的问题。气凝胶与玻璃熔液的密度差别大，很难直接混入玻璃熔液中，通过在气凝胶的表面上形成硅羟基，同时保持内部疏水特性，增强气凝胶表面与玻璃熔液之间的界面结合作用，有利于消除分层现象，实现均匀混合，同时又保持了气凝胶的优异特性，且省去了助剂及热处理过程，更易获得高透型的气凝胶复合玻璃，此外，显著缩短工艺时间。（2）模具成型工艺，利用模具一次直接成型为各种形状及结构的玻璃，如曲面玻璃、异形玻璃等，解决了在线生产中难以制得形状特殊且复杂的玻璃等问题，节约了制造成本，同时还提高了材料的利用率。

本发明的解决方案是这样实现的：一种气凝胶复合玻璃的制备方法，包括以下步骤：

（1）混料，将玻璃粉体与气凝胶混合均匀；

（2）熔料，将步骤（1）得到的混合料中的玻璃粉体加热至熔化，得到半固态的混合玻璃熔液；

（3）成型，将步骤（2）得到的混合玻璃熔液浇注于模具中，冷却凝固；