一种气凝胶和温敏水凝胶复合的隔热保温玻璃制造技术

本发明专利技术公布了一种气凝胶和温敏水凝胶复合的隔热保温玻璃，所述气凝胶和温敏水凝胶复合的隔热保温玻璃的结构包括玻璃形成的空腔，空腔中以温敏水凝胶填充，气凝胶分散在温敏水凝胶中，其中，所述气凝胶是经疏水改性的多孔SiO

A kind of heat insulation glass combined with aerogels and thermosensitive hydrogels

【技术实现步骤摘要】
一种气凝胶和温敏水凝胶复合的隔热保温玻璃
本专利技术属于个人护理领域，具体涉及一种气凝胶和温敏水凝胶复合的隔热保温玻璃及其制备方法。
技术介绍
气凝胶是在保持凝胶三维网络结构不变的条件下，将其中的液体溶剂除去而形成的的一种高度多孔材料。20世纪30年代，Kistler成功制备了气凝胶；而20世纪70年代以来，溶胶-凝胶技术得以快速发展，气凝胶的相关性能，如超高孔隙率(80-99.8％)、高比表面积(100-1600㎡/g)、超低密度(0.004-0.500g/cm3)等特性，使其在光学、电学、声学、热学和催化等领域具有广阔的应用前景。气凝胶在在作为高温隔热产品方面，具有显著的优越性。其主要原理在于(1)对流：当气凝胶中的孔隙直径小于70nm时，孔隙内的空气分子就失去了自在活动的才能，相对地附着在孔隙壁上，这时产品处于近似真空状况；(2)辐射：因为气凝胶内的孔隙均为纳米级孔隙再加产品自身极低的体积密度，使产品内部孔隙壁数目趋于“无量多“，关于每一个孔隙壁来说都有遮热板的效果，因此发生近于”无量多遮热板“的效应，从而使辐射传热下降到近乎最低极限；(3)热传导：因为大量的纳米孔隙的存在，热流在固体中就只能沿着孔隙壁传递，近于无量多的孔隙壁构成了近于“无量长途径”效应，使得固体热传导的才能下降到接近最低极限。隔热保温玻璃是一种对温度具有响应性的高分子材料，其实质上是一种隔热温敏水凝胶。主要原理为：所述高分子材料通常随着外界温度的变化，其在溶液中的溶解度也会发生显著的可逆变化，带动溶液发生相变：当外界气温低于指定温度时，温敏水凝胶为透明状，太阳光可以照射，从而体系温度可以通过吸收热量而上升；当气温高于指定温度时，温敏水凝胶会变为乳白色，从而屏蔽太阳光的透射，并且显著降低近红外辐射的透过率，从而体系吸收热量过程受阻。根据以上过程，实现隔热保温的效果。目前的现有技术中，已有将气凝胶和温敏水凝胶复合制成的产品，其产品主要是将气凝胶分散在温敏水凝胶中，使得产品兼有高绝热保温性，以及隔热保温的特性。然而，将气凝胶和温敏水凝胶混合，也会存在一些弊端，比如一个最明显的缺陷在于，温敏水凝胶的长期浸泡，会使得气凝胶骨架有坍塌的可能性，若一旦气凝胶骨架结构坍塌，则会丧失大部分的纳米孔隙，从而使得产品失去原有的保温功能。这也是为何大多数的气凝胶和温敏水凝胶复合制成的产品，如最具代表性的产品——隔热保温玻璃，隔热和保温效果随着使用时间的增加，而逐渐变差的原因。因此，亟需找到一种气凝胶和温敏水凝胶复合的隔热保温玻璃，能够有效防止上述弊端的发生，从而延长隔热保温玻璃的使用寿命的方案。
技术实现思路
本专利技术公布了一种气凝胶和温敏水凝胶复合的隔热保温玻璃，其中，所述气凝胶是经疏水改性的多孔SiO2气凝胶。将这一气凝胶与温敏水凝胶复合后，可以抵抗由于液体长期浸泡所造成的对气凝胶骨架的形变影响，从而显著地加强了隔热保温玻璃的隔热和保温的特性，并且延长了隔热保温玻璃的使用寿命。本专利技术的一个目的在于公布一种气凝胶和温敏水凝胶复合的隔热保温玻璃，所述气凝胶和温敏水凝胶复合的隔热保温玻璃的结构包括玻璃形成的空腔，空腔中以温敏水凝胶填充，气凝胶分散在温敏水凝胶中，其中，所述温敏水凝胶是聚丙烯酰胺类温敏水凝胶或环氧共聚物温敏水凝胶；所述气凝胶是经疏水改性的多孔SiO2气凝胶，其制备方法如下：S1.将多孔SiO2浸泡24-48h，得到老化后的多孔SiO2；S2.将老化后的多孔SiO2与三烷基偶联剂在乙醇溶液中混合，然后加热至60-80℃；S3.将上述产物干燥，得到经疏水改性的多孔SiO2气凝胶。进一步地，所述多孔SiO2的比表面积为200-500㎡/g。进一步地，所述多孔SiO2的孔容为0.8-1.5ml/g。进一步地，所述温敏水凝胶中还包含增稠剂。进一步地，所述增稠剂选自明胶、琼脂、羧甲基纤维素、海藻酸钠、卡拉胶或羟乙基纤维素的一种或多种。进一步地，所述老化后的多孔SiO2与三烷基偶联剂的物质的量之比为1:1-1:1.5。进一步地，所述干燥是采用超临界干燥，其步骤为：在高压反应釜中加入液态二氧化碳，将S3中的产物浸泡在其中，密封，通入氮气，然后升温，升温过程中压强会随之增加；待反应釜中的二氧化碳转化成超临界流体状态后，保温3-5h，然后降至常温常压，自然冷却。进一步地，所述高压反应釜中，温度最终上升至40-60℃，压强最终上升至7.2-9.0Mpa。本专利技术另一个目的在于公布所述气凝胶和温敏水凝胶复合的隔热保温玻璃的制备方法。一种气凝胶和温敏水凝胶复合的隔热保温玻璃的制备方法，包括如下步骤：(1)将玻璃空腔中填充温敏水凝胶；(2)将气凝胶颗粒加入到温敏水凝胶中；(3)将玻璃封口。进一步地，所述玻璃封口前，进行抽真空处理。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术采用的玻璃中，是包括气凝胶和温敏水凝胶成分的产品，因此具有隔热和保温效果，并且效果显著地优于现有技术的同类产品。本专利技术采用的气凝胶是经疏水改性的SiO2气凝胶，其有如下优势：(1)一般的SiO2气凝胶均具有三维网络结构，但其三维网络结构的端基均为羟基。因此，SiO2气凝胶的分子结构中含有大量的羟基，具有强烈的亲水作用。因此一般的SiO2气凝胶浸入水中后，会有大量水分子吸附在SiO2气凝胶表面，从而易造成气凝胶的吸附大量水分子而坍塌变形。而本专利技术所公布的SiO2气凝胶，与三烷基偶联剂进行了偶联反应，其中三烷基偶联剂与羟基可以进行置换反应，将SiO2气凝胶的羟基端基置换为疏水的烷基，从而完成对SiO2气凝胶的疏水改性。经疏水改性的SiO2气凝胶，一方面其表面覆盖有易成膜的疏水烷基链，从而相当于在SiO2气凝胶和水相之间形成了一层薄膜，部分或全部屏蔽了SiO2气凝胶与水相的接触，起到了屏障作用；另一方面，疏水烷基链形成的表面，水分不易进行润湿和附着。上述两个方面，使得水分附着在经疏水改性的SiO2气凝胶的几率和程度大大降低，从而减轻了SiO2气凝胶的负载；(2)本专利技术的SiO2气凝胶为具有多孔结构的SiO2气凝胶，其比表面积在具有200-500㎡/g，孔容为0.8-1.5ml/g。这一表面积足够大，一方面，足以分摊长期浸泡的情况下水相对于SiO2气凝胶的压强，从而在一定程度上缓解水相对SiO2气凝胶的压缩形变的作用；而充足的孔容，则可以有效释放水相长时间负载于SiO2气凝胶时所积累的应力，为SiO2气凝胶的微小形变提供空间，并且不至于由于微小形变而造成SiO2气凝胶不易形变和坍塌，能在较长一段时间维持其多孔的气凝胶结构形态；另一方面，则是由于温敏性水凝胶与SiO2气凝胶的多孔结构共同作用，有利于降低对多孔的SiO2气凝胶的载荷，其机理为：水相中的聚丙烯酰胺类温敏水凝胶，或环氧共聚物温敏水凝胶，可以随着水相一起深入到具有SiO2气凝胶的多孔结构中，外界的能量照射在多孔结构中的含有温敏水凝胶的水相中，由于水凝胶物质是温敏性的，因此和水相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气凝胶和温敏水凝胶复合的隔热保温玻璃，其特征在于，所述气凝胶和温敏水凝胶复合的隔热保温玻璃的结构包括玻璃形成的空腔，空腔中以温敏水凝胶填充，气凝胶分散在温敏水凝胶中，/n其中，所述温敏水凝胶是聚丙烯酰胺类温敏水凝胶或环氧共聚物温敏水凝胶；/n所述气凝胶是经疏水改性的多孔SiO

【技术特征摘要】
1.一种气凝胶和温敏水凝胶复合的隔热保温玻璃，其特征在于，所述气凝胶和温敏水凝胶复合的隔热保温玻璃的结构包括玻璃形成的空腔，空腔中以温敏水凝胶填充，气凝胶分散在温敏水凝胶中，
其中，所述温敏水凝胶是聚丙烯酰胺类温敏水凝胶或环氧共聚物温敏水凝胶；
所述气凝胶是经疏水改性的多孔SiO2气凝胶，其制备方法如下：
S1.将多孔SiO2浸泡24-48h，得到老化后的多孔SiO2；
S2.将老化后的多孔SiO2与三烷基偶联剂在乙醇溶液中混合，然后加热至60-80℃；
S3.将上述产物干燥，得到经疏水改性的多孔SiO2气凝胶。


2.根据权利要求1所述一种气凝胶和温敏水凝胶复合的隔热保温玻璃，其特征在于，所述多孔SiO2的比表面积为200-500㎡/g。


3.根据权利要求1所述一种气凝胶和温敏水凝胶复合的隔热保温玻璃，其特征在于，所述多孔SiO2的孔容为0.8-1.5ml/g。


4.根据权利要求1所述一种气凝胶和温敏水凝胶复合的隔热保温玻璃，其特征在于，所述温敏水凝胶中还包含增稠剂。


5.根据权利要求4所述一种气凝胶和温敏水凝胶复合的隔热保温玻璃，其特征在于，所述增稠剂选自明胶、琼脂、羧甲基纤维素...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪玉慧，
申请(专利权)人：长沙凯泽工程设计有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43