平板玻璃表面涂料的研究及应用

    溶胶-凝胶法作为一种涂装新工艺很早就开始用于玻璃表面的涂装，具有成本低廉、操作方便等特点，可应用于金属、玻璃和瓷器等的表面涂装。同时，利用溶胶-凝胶技术制备的涂料可显著提高基材的机械、热学、光学、电学等性能，该类涂料还具有耐磨、耐剥离、耐分层和保护底材不受外力影响等功能；突出优点是容许玻璃在温度低于硅酸盐熔化点以下使用，能保证涂料在玻璃表面成膜时有较小的粒经（＜100nm＝，使涂膜均匀，容易将金属氧化物涂料涂装在玻璃基材上。Nikoli L等研究SiO2溶胶-凝胶涂料对碱玻璃基材强度的影响，结果表明，SiO2涂料的微结构取决于SiO2溶胶结构。Vroon ZAEP 等以醇盐为溶剂分别制备了氧化钒和氧化钨涂料，将这两种涂料在K-玻璃表面制膜后，发现氧化钒涂膜均匀一致较好，且具有优异的电变色性能。在氧化钒/氧化钛涂料中，当氧化钛含量达到40%以上时，涂膜蓄电量可达到45mc/cm2。


    目前，溶胶-凝胶法可应用于制作单组分或多组分涂料，特别是有机-无机杂化涂料，以及透明导电和防静电涂料、氟化涂料和染料复合材料等，将这些涂料涂装在玻璃表面，可使玻璃具有显色、防反射、选择反射、选择吸收、增滑、防污等性能。


    2 平板玻璃涂料应用研究进展

    2.1普通装饰性涂料

    透明玻璃涂料具有着色牢固、不龟裂、不脱落、色彩鲜艳、经久耐用等优点，将其涂于平板玻璃表面干燥成膜后，可以拼镶成各种艺术图案，广泛用于各类建筑物的门窗、天花板装饰，以及高层建筑物的幕墙装饰。如石尔雅等利用St-MMA-MAA三元共聚物与环氧树脂、有机混合溶剂、固化剂和色料按照一定的比例混合，配制出一种透明有色玻璃涂料；Sinha等则将含有羧基官能团的苯乙烯-马来酸酐共聚物、丙烯酸共聚物树脂、增滑添加剂和化学交联剂混合配制成固含量不＜10％的水性混合液，该涂料可在室温下交联形成光滑致密的涂膜，涂膜具有良好的耐磨性、耐热水性和耐久性。由于共聚物树脂中的羧基可以保证它在水中有较好的分散性，同时在交联成膜后，涂膜表面的羧基使涂膜具有一定的亲水性，从而使得在其表面涂墨或贴各种标签更加容易。


    2.2低辐射（Low-E）涂料

    低辐射玻璃是20世纪90年代以来出现的另外一种新型节能玻璃。它利用高科技的镀膜技术，在玻璃表面镀上了特殊的金属化合物薄膜，可以反射红外、远红外辐射，阻挡热量的传递。同时，低辐射玻璃仍然保持了很好的透光性，在阻挡热量传递的同时，不影响室内的光亮。低辐射玻璃为了保护膜层，一般做成中空或夹层玻璃来使用。这使得其成为当今最理想的节能窗玻璃材料。如孟庆林等将纳米ATO与水性聚氨酯通过一定的工艺制备出纳米隔热涂料，在常温下涂覆于玻璃表面制成低辐射玻璃，其光学性能分析表明其具有较好的隔热效果，6mm厚白玻璃涂布后遮阳系数SC＜0.67,且可见光透过率较高，＞63%，并且玻璃表面光滑平整可视性好，具有良好的市场前景。


    目前，在玻璃上使用的低辐射涂料几乎都是银基涂膜。然而以银为涂膜的低辐射涂料在耐久性方面较差，为了保证玻璃对一定范围的可见光有较好的透明度，同时防止银涂膜免受腐蚀，还需在涂层中引入具有高折射性能的材料（如SnO2，ZnO，Si3N4，TiO2）作为防反射和保护层。


    真空涂装法在涂装低辐射涂膜上具有非常优异的涂装性能，且受内在环境因素的影响较小，故它在玻璃表面的涂装方面占优势。目前，世界每年对绝缘玻璃安装组件的生产量达到2亿m2，其中通过真空涂装的低辐射玻璃大约占30%。


    目前，市场上拥有很多种不同设计组合的低辐射玻璃涂料。高光透射性、高环境稳定性和低辐射涂料是玻璃涂料未来的发展方向。在玻璃工业中，低辐射玻璃在建筑上的应用仍然显得非常昂贵。这样，低辐射玻璃涂料在光学性能，成本等方面仍有很大的提升空间。


    2.3防反射（AR）涂料

    AR涂料一般是由单层或多层涂膜叠加构成。单层只对某一波长的可见光起作用，多层则可对较大波长范围的可见光起作用，减少反射损失。它可以将玻璃对较大范围的可见光的反射值降到0.1%～0.3％。目前一般通过2种方法来降低玻璃的反射率：(1)非均相涂层，利用非均相表面涂层，可以降低2种介质之间的折射指数差距，从而降低光反射率；(2)干扰型多层叠加涂膜。


    早期的干扰型AR涂料由TiO2/SiO2-TiO2-SiO2三层涂膜组成，将其应用于硅酸盐玻璃上具有较好的光学效果。这种不同配比的TiO2和SiO2溶胶可以制得折射指数在1.458～2.22（对550nm可见光）的涂膜。折射指数随TiO2含量呈线性增长。将这种涂料浸涂于玻璃表面后，以400～500℃高温进行处理，冷却即可得到产品。这种产品可应用在玻璃展览柜油画的玻璃框架等方面。


    Yoldas通过Al(OR)3配制了Al2O3溶胶，待分散后，以浸涂的方式涂装在玻璃板上，最后在300～500℃高温下进行热处理，得到厚度约1/4λ，多孔低折射指数的Al2O3涂膜。这种AR涂膜可应用于CRT，玻璃太阳能收集器等方面。Yamaguchi N等利用溶胶-凝胶，将多孔Al2O3溶胶浸涂于硅酸盐玻璃表面，然后通过热水处理后得到一种性能优良的AR涂膜。Ballif C等系统研究了利用溶胶-凝胶法制得SiO2防反射涂层，经研究得出这一系统可以节省3.4%～3.7％的能量。


    目前，CRT、平板玻璃展览柜等对AR涂料的需求量持续增长，且市场上又出现一种叫做ARAS系统，它是将防反射涂料与透明导电层结合起来，可以减少CRT前电磁波辐射量，也可以减少CRT上灰尘的积累。


    2.4其它新型玻璃建材

    在新型玻璃建材的开发和应用方面，日本的东陶TOTO、旭硝子公司推出TiO2基薄膜自洁玻璃以及TiO2光催化陶瓷等建材产品。此外，英国皮尔金顿公司、美国PPG公司也已经开发出各种类型的憎水、亲水、防油、防污染的自洁净玻璃，并已在北美、欧洲、澳大利亚、日本等地区推出。据统计，全世界利用TiO2光催化剂制备的环保功能建材产品的销售产值达42亿～84亿美元，其中，TiO2基薄膜自洁净玻璃产品占数亿美元的可观产值。国内，中国建材科学研究院、清华大学、复旦大学等已开始研发并试制TiO2光催化自洁玻璃产品。


    目前，市场相继出现各种功能型玻璃，如太阳能集热器玻璃、太阳能电池玻璃、低辐射防光污染玻璃、光催化降解玻璃、防菌自洁玻璃以及调热玻璃、热致变色玻璃、光致变色玻璃等。


    3 结论

    目前，国内市场上性能优异的装饰性彩色玻璃涂料较多，水性彩色玻璃涂料较少，且主要依靠进口。玻璃涂料的发展，必须顺应当今世界涂料工业的潮流，向水性化和功能化方向发展。尽管有机硅、有机氟材料应用于玻璃表面可赋予玻璃新的优异性能，但产品价格仍偏高，今后的工作重点是降低此类含氟硅的玻璃涂料产品的成本。


    Low-E涂料，AR涂料等在等离子表面工程应用中越来越广泛，在改进建筑玻璃光学性质方面作用较大。新型玻璃建材（如TiO2基薄膜自洁玻璃等）及高效涂装技术将在玻璃产业中发挥重要作用。

上一页12下一页

此文由 中国幕墙网 www.alwindoor.com 收集整理,未经许可不得转载!
我要评论 (已有*人参与评论)
上一篇：真空玻璃热工参数与建筑节能 下一篇：玻璃澄清剂配合料质量与熔窑寿命	【回到顶部】