2015-09-08 09:36:00 作者: 來源:中國玻璃網(wǎng) 【大 中 小】 我要評論（1）
|
【 第一幕墻網(wǎng) 】
抗紫外安全玻璃主要是兩塊玻璃板之間夾有一透明抗紫外粘接層，稱作抗紫外中間膜。抗紫外安全玻璃的中間膜是用聚乙烯醇縮丁醛作基材，將納米材料和PVB混合溶解，制作成抗紫外中間膜，中間膜粘接兩塊玻璃構成層合安全玻璃。 為了提高耐沖擊性和耐穿透性，抗紫外安全玻璃有材料的變化、層數(shù)的變化以及各厚度的調整�，F(xiàn)在是0.38mm和0.76mm,0.38mm的中間膜主要用于建筑和汽車，0.76mm的中間膜主要應用于防盜、防彈等用途。近數(shù)10年，隨著氟利昂等氟氯烷類物質使用量劇增，造成臭氧層的破壞與空洞，使得陽光中到達地面的紫外線增強。紫外線雖然具有促進動 物體內(nèi)維生素D的合成、殺菌和保健等功效，但是其會對設施設備造成老化，皮膚的損害，免疫功能的下降和引起皮膚癌和白內(nèi)障等危害。Woods等研究發(fā)現(xiàn)，紫外線的照射可導致33.3%的正常人發(fā)生免疫抑制，而在皮膚腫瘤患者中其發(fā)生率可高達90%。在幼年和青年時期，過多地暴露于太陽光和曬傷的形成會在很大程度上增加患基底細胞癌和鱗狀細胞癌的危險。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展和人們健康意識的增強，如何抵御紫外線輻射己引起人們的廣泛關注。現(xiàn)今很多國家都廣泛地開展關于紫外線的危害的研究工作，且加強紫外線強度的監(jiān)測、預測，并大力研究紫外輻射的防護問題，因此，抗紫外安全玻璃應運而生，應用領域十分廣闊。 1抗紫外安全玻璃的研究現(xiàn)狀 安全玻璃自20世紀30年代開始興起，由于其優(yōu)良的性能,各國都競相發(fā)展。在歐洲、美國、日本等汽車工業(yè)和建筑業(yè)發(fā)達國家發(fā)展較快，使得每年以約10%以上的速度增長。而中國在1957年上海耀華玻璃廠建成開始，玻璃業(yè)逐漸開始發(fā)展和增速，每年約幾倍甚至幾十倍速度增長，近年來由于汽車產(chǎn)業(yè)和房地產(chǎn)等建筑業(yè)的興起，安全玻璃的需求量和生產(chǎn)量逐年以極大的速度增加，每年產(chǎn)量約2500萬m2，成為玻璃生產(chǎn)大國。雖然普通的安全玻璃己在各個領域廣泛應用，但抗紫外安全玻璃起步較晚，近幾年研究比較熱門，這主要是納米技術的誕生促進了抗紫外安全玻璃的發(fā)展。納米技術在20世紀80年出現(xiàn)，90年代迅速發(fā)展和應用。 當材料粒徑達到納米級后，其體積效應和表面效應使得磁性、光吸收、催化性和電導性等特別突出。正因如此，有許多納米材料具有良好的吸收紫外線的效果，如納米TiO2,納米SiO2,納米A1203和納米Zn0等，將這些材料應用到防護紫外線方面效果極其突出。但是由于納米材料價格昂貴，只在高檔物品及貴重資料方面有所應用，而日常生活方面使用較少，這阻礙了其廣泛應用。近年來對TiO2氏研究最多，技術也相對成熟，科學家也都致力于這些材料的研究，會將納米材料逐漸運用到抗紫外安全玻璃的應用研究中，造福普通大眾。 2抗紫外安全玻璃的抗紫外機理 現(xiàn)在抗紫外安全玻璃抗紫外機理主要有兩種:一種，是吸收屏蔽理論，另一種是光致變引起物質顏色變化。 2.1吸收屏蔽理論 納米材料的電子結構是由充滿電子的價電子帶和沒有電子的空軌道形成的傳導帶構成。價帶和導帶之間的能量差值，稱為禁帶寬度。當納米材料受到紫外線照射時，價帶的電子激發(fā)至導帶，發(fā)生空穴，形成電子—空穴對。電子一空穴對在材料內(nèi)迅速移動，而且具有極強的化學活性。激活的電子一空穴對迅速發(fā)生各種氧化還原反應后重新結合，將紫外線以熱和光的形式釋放掉能量。根據(jù)光散射理論，光的散射能力和折射率與顆粒粒徑有關，顆粒越小，對光的屏蔽能力和折射率越大，對光的散射能力越大。如納米金紅石型Ti02的禁帶寬度約為3.0eV,折射率為2.71;納米Zn0的禁帶寬度約為3.2eV,折射率為2.03,當受到紫外線照射時，二者具有很強的紫外線吸收屏蔽能力。 2.2光致變色理論 光致變色物質是近年來研究得較熱的一種功能性染料。所謂光致變色就是指一種物質M受到紫外線照射后，可發(fā)生光化學反應得到產(chǎn)物N，而M和N的顏色明顯不同，一般M是無色透明的物質，而N是有顏色物質，可以有效地阻礙紫外線的通過。在紫外光照停止時，N就能可逆地自動恢復到原來的物質M，保證光線的通過。將這種物質摻雜到PVB中制成夾層安全玻璃，那么這種玻璃除具有本身的一些性能外，還具有調光作用和光致變色性能。劉輝等將光致變色吲哚琳螺毗喃化合物摻雜到PVB中，制成了一種具有光致變色性能的夾層安全玻璃。在正常情況下，夾層玻璃無色透明，而在紫外光照射下，夾層玻璃變成紅色，阻止紫外線的通過。 3抗紫外安全玻璃的制備方法 制備抗紫外安全玻璃分兩步進行:第一步是納米材料和PVB制成懸浮液，將其制成均勻透明的抗紫外膜片;第二步是玻璃片與抗紫外膜片的處理加工，形成抗紫外安全玻璃。 3.1制備懸浮液，合成抗紫外膜片 納米顆粒直徑在1~100nm之間，使得顆粒比表面積大，比表面能高，屬于熱力不穩(wěn)定休系，在制備和處理過程中極易發(fā)生粒子凝并、團聚現(xiàn)象，導致應用對納米顆粒進行分散.目前納米材料的分散方法主要有以下3種。 (1)機械分散法:利用高速分散機或精磨機，在剪切力或撞擊力作用下，使納米顆粒在基體中達到有效地分散。機械分散法可以實現(xiàn)顆粒團聚體的解團，效果并不理想。其原因在于盡管使團聚顆粒在強制剪切力作用下解團，但顆粒間的吸附引力尤存，解團后又可能迅速團聚長大。朱協(xié)彬等利用球磨法將ITO粉體在無水乙醇體系分散制各的ITO漿液，與PVB樹脂、PVPK30分散劑和異丙醉等制備了ITO/PVB涂料，結果發(fā)現(xiàn)ITO顆粒分散均勻，具有高的紫外吸收率，制各了抗紫外安全玻璃。 (2)超聲波分散法:利用超聲空化時產(chǎn)生的局部高溫、高壓或強沖擊波和微射流等，弱化微粒間的微粒作用能，有效地對納米材料進行超處理，以達到均質、分散、乳化和粉碎等目的。超聲波分散法可以使團聚體解團破碎，效果比機械分散法理想，但顆粒間的吸附引力依然存在.靜止后迅速團聚。黃燕等研究了納米氧化錫銻(ATO)在水中的分散性能，結果發(fā)現(xiàn)超聲波可以獲得小粒徑且分布窄的分散液，分散效果比機械分散法的效果好。 (3)化學法：添加某些化學試劑，與納米互作用，使得具有良好的分散效果。加入化學試劑有兩種效應:一是增加納米材料的空間位阻效應，使得納米顆粒難以接觸團聚;二是使納米顆粒表面帶有相同電荷，在庫侖力的作用下相互排斥阻止顆粒團聚。化學法可以有效地分散納米顆粒，達到所需的要求，但加入了化學試劑，可能會影響納米材料的性質。龔圣等以納米銻摻雜氧化錫(ATO)為原料，采用陰離子、陽離子以及非離子型表面活性劑為分散劑制備了分散穩(wěn)定的納米ATO漿料，結果發(fā)現(xiàn)添加0.6wt%的SPA分散劑的ATO分散體分散穩(wěn)定性高，可以防止團聚。將納米材料與PVB混合，使用以上3種方法將其制備成納米懸浮液，將懸浮液倒入模具中形成液膜，干燥處理形成均一、透明的抗紫外膜片。 3.2玻璃片與膜片加工成抗紫外安全玻璃 PVB薄膜嵌夾在兩片玻璃之間，經(jīng)加熱、加壓(需高壓釜)而制成抗紫外安全玻璃。生產(chǎn)工藝大致是:將清洗干凈的玻璃進行合片，在玻璃的緣套上抽真空用的橡膠套，然后送到預壓預熱室，接通真空管抽去玻璃與膠片間的空氣，與此同時進行加熱以提高抽真空效果。當橡膠內(nèi)處于真空時，大氣壓力使玻璃與膠片初步膠合。將預壓預熱后的半成品裝入蒸壓車并推入高莊釜按工藝制度進行加熱加壓，使玻璃與膠片完全膠合。 4抗紫外安全玻璃的應用 4.1抗紫外安全玻璃在建筑行業(yè)的應用 中國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，帶動了房地產(chǎn)的崛起和人們生活水平的提高，人們更加注重建筑的安全和健康。如今在建筑上可以使用各種各樣的玻璃�？棺贤獍踩Ａб獌�(yōu)于其他類玻璃，從安全和健康角度上來說，抗紫外安全玻璃比普通玻璃的強度高4倍以上，具有防彈、防爆和防盜等功能，而抗紫外效果是普通玻璃的10倍以上。即使受到極強的外力沖擊，只會出現(xiàn)放射狀的裂痕，而不會有任何碎片飛濺，可有效地防止事故發(fā)生，同時整塊玻璃仍保持原來的形狀和一定的可見度，在更換新玻璃之前的一段時間內(nèi)起到保護作用，繼續(xù)阻擋外來沖擊或風雨侵入。在軍事建筑上，抗紫外防彈玻璃極其重要，尤其在高原地帶，紫外線比較強，不僅能夠抵御槍彈乃至炮彈射擊，而且可以保護人身健康和防止設備老化;在民用建筑上，抗紫外安全玻璃透明而強度高，用簡單工具在規(guī)定時間內(nèi)無法將期破壞，能有效地防止偷盜或破壞事件發(fā)生，同時，對于活潑好動的小孩，抗紫外安全玻璃的破碎不會傷害到頑皮小孩，也可以有效保護人們的健康。在公共場所建筑領域，如博物館、檔案館等，必須使用抗紫外安全玻璃，不僅可以防止文物檔案的被盜和丟失，而且更能有效地防止紫外線對文物檔案的損害。 4.2抗紫外安全玻璃在汽車行業(yè)的應用 玻璃是構成車身的重要附件，對它的要求是具有一定的強度，破碎時不會四散傷人和抗輻射�？棺贤獍踩Ａ扑楹蟪手┲刖W(wǎng)狀不脫落不飛濺，繼續(xù)留在框內(nèi)起保護和抗輻射作用。因此，汽車前擋風玻璃多是抗紫外安全玻璃做的�？棺贤獍踩ＡЬ哂泻芨叩膹姸�、韌性，而且抗碰撞能力強、安全性好、透明度高，一旦破碎，內(nèi)外兩層玻璃的碎片仍能粘結在PVB薄膜上�？棺贤釶VB薄膜具有較大的韌性，在承受撞擊時會拱起，從而吸收一部分撞擊能量，具有一定緩沖作用。根據(jù)美國全國高速公路安全管理局的車禍統(tǒng)計，66%甩出車外的受害者是從側窗飛出的，甩出和半甩出的人有30%致死。英國伯明翰大學7年跟蹤研究表明，從車中甩出的人往往受到嚴重傷害。 5抗紫外安全玻璃存在問題和展望 抗紫外安全玻璃主要存在著3個問題:一是材料價格昂貴，阻礙其廣泛應用，由于抗紫外安全玻璃需要納米材料，納米技術剛剛起步，并不完全成熟，使得材料價格比較昂貴;二是加工合成成品的器械設備價格昂貴，使得成本大大增加，如，普通玻璃一般1m2約40元，而1m2的抗紫外安全玻璃價格在300元左右.是普通玻璃的7倍多;三是制備工藝不成熟。制備出來的抗紫外安全玻璃中抗紫外膜厚度不均一，色澤性差。雖然現(xiàn)在的抗紫外安全玻璃存在著以上3點不足，但隨著科學技術的不斷提高和社會的發(fā)展，其未來的前景是廣闊的。建筑業(yè)和汽車行業(yè)的玻璃總體的發(fā)展趨勢是節(jié)能、安全、環(huán)保、健康和時尚。而抗紫外安全玻璃本身就具有這些功能，如避免因玻璃掉落造成人身和財產(chǎn)損失，6mm厚的普通玻璃對波長380nm的紫外線防御能力為20%，而同樣厚度的夾層玻璃防紫外線的能力為90%以上，所以現(xiàn)代建筑和汽車對玻璃的要求，則能為抗紫外安全玻璃提供了巨大的發(fā)展空間。 |
