一种节能镀膜玻璃及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种节能镀膜玻璃，以玻璃为基板，在玻璃上依次沉积二氧化钒热致变色层和二氧化硅气凝胶层。本发明专利技术结合了降低热传导和阻隔热辐射两种热传播的不同方式，提供了一种兼具隔热与热致变色功能的节能镀膜玻璃。二氧化硅气凝胶层的引入减缓了二氧化钒层的氧化，同时可以起到增透的作用。本发明专利技术还公开了该节能镀膜玻璃的制备方法，首先对玻璃基板进行亲水处理；通过溶胶‑凝胶法在亲水处理后的玻璃基板表面涂覆二氧化钒前驱体层；再通过溶胶‑凝胶法在二氧化钒前驱体层表面涂覆二氧化硅气凝胶前驱体层；最后经热处理得到节能镀膜玻璃，热处理温度为550～580℃，时间为1～10h。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及玻璃的制备领域，具体涉及一种节能镀膜玻璃及其制备方法。
技术介绍
建筑能耗在社会总能耗中占据了很大比例，而通过门窗散失的能量又是其中的最主要部分，所以玻璃节能是当前研究的热点。由于建筑玻璃具有的光学透明性和较高热导率，室内红外热辐射能的进入量多少由它决定，因此玻璃的隔热性能已经成为衡量建筑玻璃是否节能的一个重要指标。在寒冷的冬天，玻璃在获得更多的太阳直接热辐射的同时，设法减少屋内中远红外热辐射的流失，能使室内能保持较适宜的温度；而在高温的夏天，人们又希望将大量的远红外热辐射阻挡在室外，以降低空调等制冷设备的能耗负担。镀膜玻璃，它是在玻璃表面涂镀一层或多层金属、合金或金属化合物薄膜，以改变玻璃的光学性能，满足某种特定要求。镀膜玻璃按产品的不同特性，可分为：阳光控制玻璃、低辐射玻璃、导电膜玻璃等。阳光控制玻璃一般是在玻璃表面镀一层或多层诸如铬、钛或不锈钢等金属或其化合物组成的薄膜，使产品呈丰富的色彩，对于可见光有适当的透射率，对近红外线有较高的反射率，对紫外线有较高吸收率，主要用于建筑和玻璃幕墙。低辐射玻璃是在玻璃表面镀由多层银、铜或锡等金属或其化合物组成的薄膜系，产品对可见光有较高的透射率，对中远红外线有很高的反射率，具有良好的隔热性能，主要用于建筑、汽车、船舶等交通工具。导电膜玻璃是在玻璃表面涂覆氧化铟锡等导电薄膜，可用于玻璃的加热、除霜、除雾以及液晶显示屏等。阳光控制玻璃和低辐射玻璃应用较为广泛，现有的阳光控制玻璃和低辐射玻璃一般都是单层平板玻璃，具有如下缺点：抗冲击性差、搬运和安装过程中易被污染和划伤、透光性强、反射率高、光污染大、隔热隔音性能低、镀膜层易脱落影响使用寿命等。如公开号为CN102785415A的中国专利文献中公开了一种透射率可调的二氧化钒基复合薄膜、还涉及利用该二氧化钒基复合薄膜用作智能节能玻璃的应用。该透射率可调的二氧化钒基复合薄膜，包括二氧化钒薄膜，设置在该二氧化钒薄膜上的第一无机透明薄膜，和设置在该二氧化钒薄膜上的第二无机透明薄膜，该第一无机透明薄膜和第二无机透明薄膜可以相同也可以不同，独立地选自氧化锌、硫化锌、掺铝氧化锌、掺铟氧化锡、掺铟氧化锌、二氧化钛、三氧化二钛和掺氟氧化锡。采用上述设计可以提高可见光的透过率并增强太阳光的红外调控能力，获得透射率可调的二氧化钒基复合薄膜，但由于二氧化钒仅对300～2500nm波段的能量具有选择透过性，经过上述透明薄膜复合后，仍仅限于在该波段有着良好的调控性能。同时，由于第一、第二无机透明薄膜的厚度都在纳米级，因此无法起到隔热的效果。
技术实现思路
本专利技术结合了降低热传导和阻隔热辐射两种热传播的不同方式，提供了一种兼具隔热与热致变色功能的节能镀膜玻璃。本专利技术公开了一种节能镀膜玻璃，以玻璃为基板，在所述玻璃上依次旋涂二氧化钒热致变色层和二氧化硅气凝胶层。本专利技术提出SiO2气凝胶-VO2复合节能镀膜玻璃结构，从阻止直接传导和热辐射两方面实行节能措施，利用SiO2气凝胶层实现隔热，利用VO2层实现对不同波段能量的选择性透过，获得高效节能功能。其中，VO2热致变色可以实现300nm～2500nm波段的节能，但是无法阻止波长在2μm～50μm区域的热导传热，与隔热SiO2气凝胶膜复合后，可以同时阻止300nm～2500nm波段的热辐射与2μm～50μm区域的热传导，从而进一步改善节能性能；此外，二氧化硅气凝胶层在引入隔热性能的同时，阻隔二氧化钒热致变色层与空气的直接接触，减缓二氧化钒被氧化的过程，增加其功能耐久性。同时，经试验发现，以二氧化硅气凝胶层作为顶膜，可以起到增透的作用，改善VO2薄膜在可见光区域的透过率。作为优选，所述二氧化钒热致变色层的厚度为50～100nm；所述二氧化硅气凝胶层的厚度为1.0～2.0μm，孔隙率为80～88％。在气孔率和孔径结构不明显变化的前提下，较厚的气凝胶膜可以带来更好的隔热效果，即随着厚度的增加，镀膜玻璃的整体热导率较低，但是复合膜在可见光区的透过率并无明显降低。本专利技术还公开了所述节能镀膜玻璃的制备方法，包括以下步骤：(1)对玻璃基板进行亲水处理；(2)通过溶胶-凝胶法在亲水处理后的玻璃基板表面涂覆二氧化钒前驱体层；(3)通过溶胶-凝胶法在步骤(2)的二氧化钒前驱体层表面涂覆二氧化硅气凝胶前驱体层；(4)将依次涂覆二氧化钒前驱体层和二氧化硅气凝胶前驱体层的玻璃基板进行热处理；所述热处理的温度为550～580℃，时间为1～10h。作为优选，步骤(1)中，所述玻璃基板的亲水处理工艺如下：1)：将稀盐酸、双氧水和去离子水混合配置酸性溶液；2)：将氨水、双氧水和去离子水混合配置碱性溶液；3)：将玻璃基板放置在酸性溶液中，加热浸泡1～60min后取出，经洗涤后再放置在碱性溶液中，加热浸泡1～60min，取出后经洗涤、干燥得到亲水处理后的玻璃基板。作为优选，所述的酸性溶液中，稀盐酸、双氧水和去离子水的体积比为1：2：5；所述的碱性溶液中，氨水、双氧水和去离子水的体积比为1：2：5。所述的稀盐酸为质量百分数低于20％的盐酸溶液，所述的双氧水为质量百分数为27.5％～30％的过氧化氢水溶液，所述氨水的质量百分数为25％～28％。作为优选，步骤(2)中，涂覆二氧化钒前驱体层的具体步骤如下：A)、将钒源与溶剂A混合得到钒溶液，并调节钒溶液的pH值为3.5～4，搅拌均匀后加入聚乙烯吡咯烷酮，充分搅拌、静置陈化后得到钒溶胶；所述的钒源包括乙酰丙酮氧钒、硫酸氧钒；所述的溶剂A包括无水甲醇、盐酸；所述钒溶液的浓度为0.125～0.130mol/L；所述聚乙烯吡咯烷酮与钒溶液的质量比为3.20～3.28:100；B)、经步骤A)制备的钒溶胶搅拌后，涂覆在亲水处理后的玻璃基板表面，再经干燥处理得到所述的二氧化钒前驱体层。作为优选，步骤A)中，加入盐酸调节钒溶液的pH值。作为优选，步骤A)中，静置陈化的时间为1～2d。进一步优选，步骤B)中，钒溶胶搅拌后，采用旋涂的方式涂覆在亲水处理后的玻璃基板表面；所述的旋涂分为两个阶段，第一阶段的转速为300～400r/min，时间为10～15s，第二阶段的转速为2800～3000r/min，时间为25～30s；所述干燥的温度为25～40℃。分步旋涂的目的在于：低转速使得溶胶分散均匀，高转速用于控制膜厚。作为优选，步骤(3)中，旋涂二氧化硅气凝胶前驱体层的具体步骤如下：a)将硅源与溶剂B混合得到硅溶液，再与乙二酸溶液混合，搅拌均匀后，静置陈化得到硅溶胶；所述的硅源包括甲基三甲氧基硅烷，溶剂B包括无水甲醇、乙醇等；所述硅溶液中硅源浓度为1.147～1.162mol/L；所述乙二酸溶液的浓度为0.001mol/L，硅溶液与乙二酸溶液的体积比为11.3～12.5:1；b)将步骤a)得到的硅溶胶与氨水溶液混合并保证硅溶胶中NH4+含量为0.0mol，搅拌均匀后再加入干燥控制化学添加剂，搅拌均匀后静止陈化得到凝胶；所述的氨水溶液浓度为14.79～14.84mol/L；所述的干燥控制化学添加剂为丙三醇；所述的干燥控制化学添加剂与硅溶胶的摩尔比为0.1～0.15:1；c)步骤b)得到的凝胶先经磁力搅拌，再经均质搅拌器搅拌后，溶解在无水乙醇中，再涂覆在二氧化钒前驱体层表面，干燥后得到所述的二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种节能镀膜玻璃，以玻璃为基板，其特征在于，在所述玻璃上依次沉积二氧化钒热致变色层和二氧化硅气凝胶层。

【技术特征摘要】
1.一种节能镀膜玻璃，以玻璃为基板，其特征在于，在所述玻璃上依次沉积二氧化钒热致变色层和二氧化硅气凝胶层。2.根据权利要求1所述的节能镀膜玻璃，其特征在于，所述二氧化钒热致变色层的厚度为50～100nm；所述二氧化硅气凝胶层的厚度为1.0～2.0μm，孔隙率为80～88％。3.一种根据权利要求1～2任一权利要求所述的节能镀膜玻璃的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)对玻璃基板进行亲水处理；(2)通过溶胶-凝胶法在亲水处理后的玻璃基板表面涂覆二氧化钒前驱体层；(3)通过溶胶-凝胶法在步骤(2)的二氧化钒前驱体层表面涂覆二氧化硅气凝胶前驱体层；(4)将依次涂覆二氧化钒前驱体层和二氧化硅气凝胶前驱体层的玻璃基板进行热处理；所述热处理的温度为550～580℃，时间为1～10h。4.根据权利要求3所述的节能镀膜玻璃的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，涂覆二氧化钒前驱体层的具体步骤如下：A)、将钒源与溶剂A混合得到钒溶液，并调节钒溶液的pH值为3.5～4，搅拌均匀后加入聚乙烯吡咯烷酮，充分搅拌、静置陈化后得到钒溶胶；所述的钒源包括乙酰丙酮氧钒或硫酸氧钒；所述的溶剂A包括无水甲醇或盐酸；所述钒溶液的浓度为0.125～0.130mol/L mol/L；所述聚乙烯吡咯烷酮与钒溶液的质量比为3.20～3.28:100；B)、经步骤A)制备的钒溶胶搅拌后，涂覆在亲水处理后的玻璃基板表面，再经干燥处理得到所述的二氧化钒前驱体层。5.根据权利要求4所述的节能镀膜玻璃的制备方法，其特征在于，步骤B)中，钒溶胶搅拌后，采用旋涂的方式涂覆在亲水处理后的玻璃基板表面；所述的旋涂分为两个阶段，第一阶段的转速为300～400r/...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵高凌，李金，卢王威，沈鸽，韩高荣，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33