制備透明氣凝膠的方法、用于冰箱的透明氣凝膠玻璃以及冰箱的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于材料技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，本發(fā)明涉及一種制備透明氣凝膠的方法、用于冰箱的透明氣凝膠玻璃以及冰箱。
【背景技術(shù)】
[0002]目前家用冰箱的箱體和門(mén)，為了達(dá)到保冷的效果，大多采用異氰酸酯和聚醚多元醇為基本原料進(jìn)行發(fā)泡形成硬質(zhì)聚氨酯，該聚氨酯泡沫塑料的導(dǎo)熱系數(shù)為0.02-0.03W/(πι.10。然而，聚氨酯泡沫具有以下缺點(diǎn):1、發(fā)泡過(guò)程中采用的物理發(fā)泡劑，如氟氯烴化合物和環(huán)戊烷等，前者會(huì)破壞臭氧層，后者則為易燃易爆品；2、由于聚氨酯的不透明性，限制了其在冰箱透明門(mén)體上的應(yīng)用。
[0003]目前具有透明展示性的玻璃系列中隔熱效果最好的為真空玻璃，但存在以下缺點(diǎn)為:1、為了抵抗大氣壓，在兩層玻璃之間設(shè)有支撐物，導(dǎo)致真空玻璃整體導(dǎo)熱系數(shù)較大(導(dǎo)熱系數(shù)為0.3-0.6W/(m?k))，因此隔熱效果有限，造成冰箱的較大能耗;2、真空玻璃的導(dǎo)熱系數(shù)對(duì)真空度十分敏感，而內(nèi)部支撐物結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定，使它受外力作用容易破損產(chǎn)生漏氣，導(dǎo)致保溫隔熱性能大幅下降。
[0004]二氧化硅氣凝膠是目前世界上已知的密度最低和熱導(dǎo)率最小的固體材料，在常溫常壓下的熱導(dǎo)率一般小于0.020W/(m.k)，在真空狀態(tài)下熱導(dǎo)率可低至0.004W/(m.k)，而空氣在常溫真空狀態(tài)下的熱導(dǎo)率則為0.026W/(m.k)。因此氣凝膠玻璃比現(xiàn)在的真空玻璃、Low-e玻璃、貼膜玻璃、熱反射玻璃等的熱導(dǎo)率都要低。同時(shí)，由于構(gòu)成氣凝膠骨架的顆粒尺寸為l-20nm，比可見(jiàn)光的波長(zhǎng)要小，因此氣凝膠還具有較好的透光性，且其對(duì)紅外與可見(jiàn)光的煙滅系數(shù)比達(dá)到100以上，因此可制成對(duì)可見(jiàn)光透明，紅外不透明的玻璃材料。另一方面，聲音在空氣中傳播速度為340m/s，而在氣凝膠中的傳播速度僅為100-120m/s，因此氣凝膠玻璃還具有良好的降噪效果。這些優(yōu)勢(shì)使得氣凝膠玻璃在冰箱門(mén)體上的應(yīng)用具有巨大潛力。
[0005]但目前制備的氣凝膠玻璃具備以下缺點(diǎn):1、制備工藝復(fù)雜且制備條件苛刻，超臨界干燥設(shè)備價(jià)格昂貴;2、制備出的氣凝膠玻璃產(chǎn)品無(wú)法保證高透光性，大多為半透明狀態(tài)，不具備良好的展示性。
[0006]因此，現(xiàn)有的有關(guān)氣凝膠玻璃技術(shù)有待進(jìn)一步改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問(wèn)題之一。為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種制備透明氣凝膠的方法、用于冰箱的透明氣凝膠玻璃以及冰箱，采用該方法得到的透明氣凝膠具有良好的透光性、疏水性和吸氣儲(chǔ)氣性能，并且其孔隙率不小于85%，可見(jiàn)光透過(guò)率不低于85%，導(dǎo)熱系數(shù)不大于0.0lOW/(m.k)，傳熱系數(shù)不大于0.58ff/(m2.k)，體積密度在100-180Kg/m3，從而將其應(yīng)用于產(chǎn)品上例如冰箱門(mén)用玻璃時(shí)，可以在提尚冰箱展不性的同時(shí)達(dá)到尚效節(jié)能的效果。
[0008]在本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種制備透明氣凝膠的方法。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該方法包括:
[0009](I)將硅源、有機(jī)溶劑、表面改性劑與水進(jìn)行混合，以便得到混合物料；
[0010](2)將所述混合物料與含草酸的醇溶液進(jìn)行混合，以便得到溶膠；
[0011 ] (3)將所述凝膠與含氨水的醇溶液進(jìn)行混合，以便得到凝膠；
[0012](4)將所述凝膠在醇溶液中進(jìn)行老化處理；
[0013](5)將步驟(4)得到的老化后的凝膠加入到改性劑中進(jìn)行改性處理；
[0014](6)將步驟(5)得到的改性后的凝膠在二氧化碳?xì)夥障逻M(jìn)行干燥處理，以便得到透明氣凝膠，
[0015]其中，在步驟(I)中，所述硅源、所述有機(jī)溶劑、所述表面改性劑和所述水按照摩爾比為1:3?15:1?10:1?10進(jìn)行混合。
[0016]由此，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制備透明氣凝膠的方法得到的透明氣凝膠具有良好的透光性、疏水性和吸氣儲(chǔ)氣性能，并且其孔隙率不小于85 %，可見(jiàn)光透過(guò)率不低于85%，導(dǎo)熱系數(shù)不大于0.010胃/(111.k)，傳熱系數(shù)不大于0.58W/(m2.k)，體積密度在100_180Kg/m3，從而將其應(yīng)用于產(chǎn)品例如冰箱門(mén)用玻璃時(shí)，可以在提高冰箱展示性的同時(shí)達(dá)到高效節(jié)能的效果。
[0017]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的制備透明氣凝膠的方法還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0018]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，在步驟(I)中，所述硅源為選自正硅酸乙酯、正硅酸甲酯和水玻璃中的至少一種。由此，可以顯著提高氣凝膠透光性。
[0019]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，在步驟(I)中，所述有機(jī)溶劑為選自無(wú)水乙醇、無(wú)水甲醇和無(wú)水丙酮中的至少一種。由此，可以顯著降低氣凝膠的導(dǎo)熱系數(shù)和傳熱系數(shù)。
[0020]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，在步驟(I)中，所述表面改性劑為選自三甲基氯硅烷、六甲基二硅氮烷、二甲基甲酰胺、甲基三乙氧基硅烷和甲基三甲氧基硅烷中的至少一種。由此，可以進(jìn)一步降低氣凝膠的導(dǎo)熱系數(shù)和傳熱系數(shù)。
[0021]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，在步驟(2)中，所述混合物料與所述含草酸的醇溶液混合后溶液的PH為I?3。由此，可以進(jìn)一步提高氣凝膠的透光性。
[0022]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，在步驟(3)中，所述凝膠與所述含氨水的醇溶液混合后溶液的pH為11?13。由此，可以進(jìn)一步提高氣凝膠的透光性。
[0023]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，在步驟(4)中，所述老化處理是在50?65攝氏度下進(jìn)行36?48小時(shí)。由此，可以進(jìn)一步提高氣凝膠的透光性。
[0024]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，在步驟(5)中，所述改性處理的時(shí)間為24?36小時(shí)。由此，可以進(jìn)一步提高氣凝膠的透光性。
[0025]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述改性劑為選自二甲基甲酰胺、三甲基氯硅烷、六甲基二硅氮烷和正己烷中的至少一種。由此，可以進(jìn)一步提高氣凝膠的透光性。
[0026]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述改性劑為二甲基甲酰胺和正己烷的混合溶液。由此，可以進(jìn)一步提高氣凝膠的透光性。
[0027]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，在步驟(6)中，所述干燥處理是按照下列程序升溫進(jìn)行的:
[0028]從室溫升至65攝氏度并在65攝氏度下保溫1-2小時(shí)，然后升至80攝氏度并在80攝氏度下保溫1-2小時(shí)，接著升至120攝氏度并在120攝氏度下保溫3-5小時(shí)，最后升至150攝氏度并在150攝氏度下保溫1-2小時(shí)，其中，各溫度段之間的升溫速度分別獨(dú)立地為1-5攝氏度/分鐘。由此，可以進(jìn)一步提高氣凝膠的透光性。
[0029]在本發(fā)明的第二個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種用于冰箱的透明氣凝膠玻璃。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該用于冰箱的透明氣凝膠玻璃包括:
[0030]上玻璃板和下玻璃板，所述上玻璃板和所述下玻璃板之間形成放置空間，所述上玻璃板和所述下玻璃板中的至少之一上具有排氣槽，并且所述排氣槽連通所述放置空間和外界空間；
[0031]氣凝膠組件，所述氣凝膠組件設(shè)置在所述放置空間中，并且所述氣凝膠組件與所述排氣槽接觸，其中，所述氣凝膠組件為采用上述所述制備透明氣凝膠的方法得到的；
[0032]封裝材料，所述封裝材料包覆所述上玻璃板、所述下玻璃板、所述氣凝膠組件以及所述排氣槽，并且所述下玻璃板的下表面和所述上玻璃板的上表面未被所述封裝材料包覆。
[0033]由此，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于冰箱的透明氣凝膠玻璃具有較低的導(dǎo)熱系數(shù)(不大于0.01W(m.k))和較高的透光度，與普通真空玻璃相比，具有隔熱效果好，能耗低的特點(diǎn)，從而可以在提尚冰箱展不型的同時(shí)達(dá)到尚效節(jié)能的效果。
[0034]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的用于冰箱的透明氣凝膠玻璃還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0035]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述封裝材料包括PVB封裝材料和錫鉍合金封裝材料，其中，所述PVB封裝材料包覆所述氣凝膠組件的外表面，所述錫鉍合金封裝材料包覆所述PVB封裝材料、所述上玻璃板、所述下玻璃板和所述排氣槽。由此，可以顯著提高該氣凝膠玻璃的使用壽命。
[0036]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述上玻璃板和所述下玻璃板分別獨(dú)立地為選自鋼化玻璃和鍍膜玻璃中的至少一種。由此，可以得到不同顏色和不同透光率的透明氣凝膠玻璃，若鍍膜玻璃選擇導(dǎo)電膜玻璃，則還可以對(duì)玻璃進(jìn)行加熱，從而實(shí)現(xiàn)除霜、除霧及用作液晶顯示屏的效果。
[0037]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述上玻璃板和所述下玻璃板的厚度分別獨(dú)立地為I?20_。由此，既可以避免玻璃受損，又利于安裝。
[0038]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述氣凝膠組件的厚度為5?20mm。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，氣凝膠的厚度越厚，隔熱性能越好，但會(huì)犧牲一