【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及玻璃领域，尤其是涉及一种高透明度隔热隔音气凝胶玻璃及其制备方法和应用。
技术介绍
1、建筑能耗占全国总能耗的30%，而窗户能耗是建筑能耗的重要组成部分。气凝胶玻璃幕窗具有优异的隔热隔音效果，因此在绿色节能建筑领域受到青睐。
2、例如，爱彼爱和新材料有限公司开发了一种气凝胶颗粒填充复合玻璃，系使用高透光气凝胶颗粒填充在两块玻璃之间，得到一种气凝胶复合玻璃，可以作为超市、商场等公共建筑屋顶采光瓦使用，其缺点是该复合玻璃的透光性能差。
3、爱彼爱和公司还开发了一种气凝胶块体填充复合玻璃，将大块的全透明气凝胶安装到两块玻璃之间充当芯材。该产品制备工艺难度大，制造成本高，良品率低，芯材在超临界干燥过程中易开裂，导致产品成为残次品或报废。
4、航天特种材料及工艺技术研究所研制了一种纤维素气凝胶复合玻璃，可以做到大尺寸无裂纹，然而纤维素气凝胶耐候性差，使用2～3年后玻璃窗透光度劣化严重。
5、 其他如浙江纳诺、cabot等公司均有气凝胶采光板、气凝胶玻璃幕墙/幕窗产品（michel a. aegerter, nicholas leventis, matthias m. koebel (2011). aerogelhandbook. [m], pgs27、849、872、876、885~887）。
6、但是，制造低成本、高良率、无裂纹、高透明度气凝胶夹芯玻璃仍然存在技术难度，据此需要一种理想的解决方法。
技术实现思路
1、本
2、为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、一种高透明度隔热隔音气凝胶玻璃，玻璃中间设有透明的气凝胶夹心层，气凝胶夹心层包括格子型骨架和填充在骨架中的气凝胶块，格子型骨架的原料为硅橡胶，气凝胶块的胶粒尺寸及孔径孔隙为20~50 nm，孔隙率为90~95%；气凝胶块的硅源前驱体包括正硅酸乙酯和二甲基二乙氧基硅烷，两者的摩尔比为(1.4-5.7):1。
4、采用正硅酸乙酯、二甲基二乙氧基硅烷的混合硅源作为硅源前驱体，由于二甲基二乙氧基硅烷分子中含有有机基团，其中甲基化学键（主要是si-c键）稳定地嵌入硅氧网络中，形成了有机－无机杂化的结构。其引入到硅氧网络中可以提供更多的柔性链段，这些柔性链段可以吸收和分散应力，从而提高气凝胶的弹性模量和抗变形能力，改善气凝胶的机械性能及赋予气凝胶一定的弹性，从而赋予本专利技术气凝胶更好的吸声性能。在生产安装组合过程中，也可有效避免气凝胶损坏，提高成品良品率。
5、正硅酸乙酯和二甲基二乙氧基硅烷的不同反应速率和交联特性可以用来控制气凝胶孔隙的大小。teos通常会形成较小的孔隙，而dmdeos由于其较大的有机基团，可能会导致较大的孔隙。通过调整两者的比例，可以获得所需孔径的气凝胶。气凝胶中的孔径如果接近或小于光的波长，光线在材料中传播时的散射会减少，因此可以提高材料的透明度。通过控制teos和dmdeos的比例和反应条件，可以得到具有较小孔径和均匀孔隙分布的气凝胶，从而减少光散射，提高透明度。同时气凝胶和空气之间的折射率差异越小，界面上的光反射就越少，透明度就越高。通过调整teos和dmdeos的比例，可以在一定程度上调节气凝胶的折射率，使其更接近空气的折射率，从而减少光的反射和散射。
6、作为优选，气凝胶块为六棱柱、长方体或三棱柱。
7、 作为进一步优选，气凝胶为六棱柱，边长40-60 mm、高度3-9 mm；格子型骨架为蜂窝格子型骨架，蜂窝格子的形状与气凝胶的形状适配。气凝胶块的尺寸过小，会提高组装工作量，降低组装效率；气凝胶块的尺寸过大，气凝胶容易开裂，对玻璃的透光性、隔热性等都有影响，降低良品率。
8、作为优选，气凝胶块和格子型骨架之间通过胶粘剂固定，所述胶粘剂为无色透明且光透过率在90%以上的光学透明硅橡胶，以实现更好的气凝胶/玻璃的较好组装与固定，且不影响整体外观质量及透明度。
9、 作为优选，玻璃为钢化玻璃、浮法玻璃、镀膜玻璃、贴膜玻璃、low-e玻璃中的一种，可以根据使用环境、用途选择合适类型的玻璃；玻璃厚度优选为6 mm。
10、本专利技术还提供一种高透明度隔热隔音气凝胶玻璃的制备方法，包括以下步骤：以正硅酸乙酯和二甲基二乙氧基硅烷为硅源前驱体，制备气凝胶块；将气凝胶块放入硅橡胶格子型骨架中固定得到透明的气凝胶夹心层，气凝胶块和骨架的格子形状适配，在气凝胶夹心层的两侧固定玻璃，制得气凝胶玻璃。
11、作为优选，气凝胶块的制备方法为：
12、（1）将正硅酸乙酯、二甲基二乙氧基硅烷、水、无水乙醇配置成硅源前驱体溶液；
13、（2）先用酸调ph值进行水解反应，再依次加入氨水、氟化铵得到凝胶溶液；
14、（3）倒入定型模具中得到湿凝胶，用乙醇置换溶剂得到醇凝胶，干燥得气凝胶块。
15、 作为优选，步骤（2）用盐酸溶液调ph值为2-3，室温下搅拌≥2 h进行水解反应；滴加氨水溶液，调ph值至中性，搅拌均匀后加入氟化铵水溶液，继续搅拌，得到凝胶溶液。
16、 作为优选，步骤（3）置换溶剂为：向湿凝胶中注入无水乙醇，保持乙醇浸没湿凝胶上表面，静置≥24h使得凝胶老化，更换新鲜无水乙醇浸泡≥24h，每6 h更换一次新鲜的无水乙醇，得到醇凝胶。
17、 作为优选，步骤（3）干燥采用二氧化碳超临界干燥，包括以下步骤：将醇凝胶置入二氧化碳超临界釜中，釜中加入液体二氧化碳，使液面完全浸没醇凝胶的上表面，控制釜内温度为45±5 ℃，压力为8.5±0.5 mpa，30 min后打开泄压阀，以25 kpa/min的速度释放釜内压力至常压，取出气凝胶块。
18、作为优选，格子型骨架的制备方法为：将羟基封端聚二甲基硅氧烷硅橡胶与正硅酸乙酯、气相二氧化硅加入溶剂中，加入催化剂，搅拌得到羟基封端聚二甲基硅氧烷硅橡胶聚合物溶液；将硅橡胶聚合物溶液转移至格子模具中，使溶剂挥发并充分交联，制得格子型骨架。
19、 作为优选，气相二氧化硅的粒径为10-30 nm。加入气相二氧化硅可调节硅橡胶的折射率，气相二氧化硅作为一种无机填料，可以均匀分散在硅橡胶基体中。由于气相二氧化硅的折射率与硅橡胶基体的折射率不同，通过调整二氧化硅的含量，可以精确控制硅橡胶格子型骨架的整体折射率，气相二氧化硅的粒径大小和分布对于光学性能有重要影响，粒子大小适当，可以减少光的散射，从而提高材料的透明度，实现更好的光学匹配，减少光在界面上的反射和折射，进一步提高透明性。
20、作为优选，硅橡胶为透明且可室温硫化的硅橡胶，优选为107硅橡胶，重均分子量为200000；溶剂为二甲苯、己烷、环己烷等非极性溶剂，优选为环己烷；催化剂为辛酸亚锡或二月桂酸二丁基锡，优选为辛酸亚锡。
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【技术保护点】
1.一种高透明度隔热隔音气凝胶玻璃，其特征在于，玻璃中间设有透明的气凝胶夹心层，气凝胶夹心层包括格子型骨架和填充在骨架中的气凝胶块，格子型骨架的原料为硅橡胶，气凝胶块的孔径为20~50 nm；气凝胶块的硅源前驱体包括正硅酸乙酯和二甲基二乙氧基硅烷，两者的摩尔比为(1.4-5.7):1。
2.根据权利要求1所述的一种高透明度隔热隔音气凝胶玻璃，其特征在于，气凝胶为六棱柱，边长40-60 mm、高度3-9 mm；格子型骨架为蜂窝格子型骨架，蜂窝格子的形状与气凝胶的形状适配。
3.根据权利要求1或2所述的一种高透明度隔热隔音气凝胶玻璃，其特征在于，气凝胶块和格子型骨架之间通过胶粘剂固定，所述胶粘剂为无色透明且光透过率在90%以上的光学透明硅橡胶。
4.一种高透明度隔热隔音气凝胶玻璃的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：用硅源前驱体制备孔径为20~50 nm的气凝胶块，硅源前驱体包括摩尔比(1.4-5.7):1的正硅酸乙酯和二甲基二乙氧基硅烷；将气凝胶块放入硅橡胶格子型骨架中固定得到透明的气凝胶夹心层，气凝胶块和骨架的格子形状适配，在气凝胶夹心层的两侧
5.根据权利要求4所述的一种高透明度隔热隔音气凝胶玻璃的制备方法，其特征在于，气凝胶块的制备方法为：
6.根据权利要求5所述的一种高透明度隔热隔音气凝胶玻璃的制备方法，其特征在于，步骤（2）用盐酸溶液调pH值为2-3，室温下搅拌≥2 h进行水解反应；滴加氨水溶液，调pH至中性，搅拌均匀后加入氟化铵水溶液，继续搅拌，得到凝胶溶液。
7.根据权利要求4所述的一种高透明度隔热隔音气凝胶玻璃的制备方法，其特征在于，硅橡胶格子型骨架的制备方法为：将羟基封端聚二甲基硅氧烷硅橡胶预聚物与正硅酸乙酯、气相二氧化硅加入溶剂中，加入催化剂，搅拌得到硅橡胶聚合物溶液；将硅橡胶聚合物溶液转移至格子模具中，使溶剂挥发并室温交联，制得硅橡胶格子型骨架。
8.根据权利要求7所述的一种高透明度隔热隔音气凝胶玻璃的制备方法，其特征在于，气相二氧化硅的粒径为10-30 nm；羟基封端聚二甲基硅氧烷硅橡胶预聚物、正硅酸乙酯、气相二氧化硅的质量比为(70~120):(2~15):(3~8)。
9.权利要求1-3任一所述的一种高透明度隔热隔音气凝胶玻璃或者权利要求4-8任一所述的制备方法制得的气凝胶玻璃在建筑玻璃或汽车玻璃的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，建筑玻璃为玻璃幕窗，其组装方法为：将气凝胶玻璃放置到铝合金龙骨框架中，通过密封材料固定，在玻璃与铝合金龙骨的接缝处涂抹密封胶，得到气凝胶玻璃幕窗。
...【技术特征摘要】
1.一种高透明度隔热隔音气凝胶玻璃，其特征在于，玻璃中间设有透明的气凝胶夹心层，气凝胶夹心层包括格子型骨架和填充在骨架中的气凝胶块，格子型骨架的原料为硅橡胶，气凝胶块的孔径为20~50 nm；气凝胶块的硅源前驱体包括正硅酸乙酯和二甲基二乙氧基硅烷，两者的摩尔比为(1.4-5.7):1。
2.根据权利要求1所述的一种高透明度隔热隔音气凝胶玻璃，其特征在于，气凝胶为六棱柱，边长40-60 mm、高度3-9 mm；格子型骨架为蜂窝格子型骨架，蜂窝格子的形状与气凝胶的形状适配。
3.根据权利要求1或2所述的一种高透明度隔热隔音气凝胶玻璃，其特征在于，气凝胶块和格子型骨架之间通过胶粘剂固定，所述胶粘剂为无色透明且光透过率在90%以上的光学透明硅橡胶。
4.一种高透明度隔热隔音气凝胶玻璃的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：用硅源前驱体制备孔径为20~50 nm的气凝胶块，硅源前驱体包括摩尔比(1.4-5.7):1的正硅酸乙酯和二甲基二乙氧基硅烷；将气凝胶块放入硅橡胶格子型骨架中固定得到透明的气凝胶夹心层，气凝胶块和骨架的格子形状适配，在气凝胶夹心层的两侧固定玻璃，制得气凝胶玻璃。
5.根据权利要求4所述的一种高透明度隔热隔音气凝胶玻璃的制备方法，其特征在于，气凝胶块的制备方法为：
【专利技术属性】
技术研发人员：鲁胜，赵栋奇，
申请(专利权)人：嘉兴齐方新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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