一種具有自潔功能、抗紫外線的隔音玻璃及其制備方法與流程

本發明涉及薄膜應用領域，具體涉及一種具有自潔功能、抗紫外線的隔音玻璃及其制備方法。

背景技術：

眾所周知，人如果長時間暴曬太陽，紫外線會使皮膚加速老化，從而產生皺紋、產生色斑、致使皮膚變得粗糙或引發一些皮膚疾病，例如皮膚炎、皮膚癌等等。另外，強太陽光照還會導致房屋以及汽車內的一些飾品老化、褪色，縮短其使用時間。然而目前大多汽車、儲物室、海景房等的窗戶上使用的普通玻璃一般功能較少、對于紫外線吸收欠佳，抗污能力較差、不易清潔。并且隔音效果不好，室內或車內易受外界噪音干擾。為了減少紫外線及噪音對人們的生活及身體帶來不良影響，探尋使建筑物玻璃以及汽車車窗玻璃具有強吸收紫外線和隔音功能是必不可少的。

目前，已經有多種技術來制備具有吸收紫外線能力的玻璃，例如，中國公開專利CN103613280A公開了一種紫外線吸收涂層的涂液和紫外線吸收玻璃，該紫外線吸收玻璃的紫外線吸收涂層包含SiO₂和紫外線吸收劑，所述紫外線吸收涂層還包括用于儲存和釋放紫外線吸收劑中被紫外線激發電子的氧化物MO_z，其中M＝V，Mn，Fe，Co，Ni，Zr，Nb，Mo，Ru，Ir，Rh，Pd，W，Re，Bi，In，Ga，Os；1≤z≤4。此種玻璃可以保護紫外線吸收劑和SiO₂基體，防止紫外線吸收玻璃變色或失透。然而該玻璃不具備隔音和自潔的功能。

中國公開專利CN103097320A公開了一種夾層玻璃，即在兩片玻璃中間加一層PVB(聚乙烯醇縮丁醛)膜，該夾層膜具有吸收紫外線的功能。然而，此夾層玻璃制備工藝較復雜，提高了生產制造成本。

另外，經檢索發現常用于制造防紫外線鍍膜玻璃的方法包括磁控濺射、化學氣相沉積法以及溶膠-凝膠方法。

技術實現要素：

為解決現有技術存在的問題，本發明提供一種具有自潔功能、抗紫外線的隔音玻璃及其制備方法，該玻璃不僅對紫外線吸收能力強，實現抗紫外線功能，從而有效防止紫外線對皮膚的傷害及致癌性，并達到凈化空氣的作用。此外，該玻璃還具有自潔功能和隔音效果，自潔功能使得玻璃易于清潔，減輕清潔玻璃的麻煩；隔音性能可以對外界噪音起到一定的屏蔽作用，從而使室內的感覺變得柔和。本發明的制備方法簡單，薄膜摻雜比例更容易調節，做出的薄膜均勻致密，硬度高。制備工藝參數容易控制，可再現性良好。

為實現上述目的，本發明采用以下技術手段：

一種具有自潔功能、抗紫外線的隔音玻璃，包括：內透明基板、外透明基板以及設于內透明基板和外透明基板之間的真空隔音層，內透明基板表面依次設置內抗紫外線薄膜層和內自潔功能層，外透明基板表面依次設置外抗紫外線薄膜層和外自潔功能層；

內外抗紫外線薄膜層為摻有V₂O₅的SiO₂薄膜；

內外自潔功能層為TiO₂薄膜或納米銀薄膜。

該隔音玻璃吸收光線的波長為100-350nm，紫外線吸收率為90％-95％。

所述的內外抗紫外線薄膜層是SiO₂與V₂O₅采用同腔共蒸方式蒸鍍制成；其中SiO₂作為主體材料通過電子束蒸發方式蒸鍍；V₂O₅作為客體材料通過真空蒸鍍方式蒸鍍。

所述的內外自潔功能層是TiO₂采用電子束方式蒸鍍制得。

所述的真空隔音層內部為真空腔體，真空腔體是由微小支撐物或表面設置凸起的有機玻璃制成，內外透明基板通過密封材料密封。

內外透明基板為硅酸鈉玻璃或塑料。

一種具有自潔功能、抗紫外線的隔音玻璃的制備方法，包括以下步驟：

1)將內玻璃基板依次放入洗潔精、丙酮、酒精、去離子水中分別超聲清洗，取出后用氮氣烘干；

2)將烘干好的內玻璃基板轉入蒸鍍室同時采用真空蒸鍍V₂O₅以及電子束蒸發SiO₂，形成SiO₂和V₂O₅組成的內抗紫外線薄膜層，得到蒸鍍內抗紫外線薄膜層的內玻璃基板；

3)將蒸鍍內抗紫外線薄膜層的內玻璃基板放入烘干箱烘干；

4)將烘干好的玻璃片再放入真空室采用電子束方式蒸發TiO₂，制備內自潔功能層；得到了具有自潔功能、抗紫外線的玻璃片；

5)將外玻璃基板依次按照與上述1)、2)、3)和4)所述的方法制備得到另外一片具有自潔功能、抗紫外線的玻璃片；

6)將兩個玻璃片之間通過微小支撐物或表面設置凸起的有機玻璃支撐且形成間隙，將間隙內抽成真空后，將兩片半成品使用密封材料密封，形成具有自潔功能、抗紫外線的隔音玻璃。

步驟2)中，V₂O₅與SiO₂的摻雜濃度比為3:4；蒸發壓強為2.5×10^-4─5.0×10^-4Pa。

步驟3)中，蒸發電流為20─25mA，蒸發壓強為1.2×10^-4─2.6×10^-4Pa。

抗紫外線薄膜層的厚度為70-100nm；自潔功能層厚度為10-20nm；真空隔音層厚度為1-1.7mm。

本發明與現有技術相比，具有以下優點：

本發明具有自潔功能、抗紫外線的隔音玻璃片，由透明基板、真空隔音層、抗紫外線薄膜層和自潔功能層組成；該玻璃包括透明基板以及分布在其上的抗紫外線薄膜層、具有自潔功能的薄膜層和真空隔音層，所述的抗紫外線薄膜層位于玻璃與具有自潔功能薄膜層之間。透明基板可以實現普通玻璃的所有功能；第一層抗紫外線薄膜層由摻有V₂O₅等的SiO₂薄膜，或其它具有吸收紫外線功能的薄膜層組成，可以大量吸收紫外入射光，降低有害紫外線的入射量，吸收率達到百分之九十以上，有效屏蔽有害光，對人體有較強的保護功能。此外，第二層薄膜自潔功能層為超親水性氧化物TiO₂薄膜以及能把有機物轉化為二氧化碳和水的納米銀等薄膜，不僅具有保護作用，而且具有增透作用，還具有一定自潔功能，抗污效果顯著，減少清潔頻率。本發明的自清潔原理為：對于TiO₂薄膜，TiO₂在紫外線的作用下能夠產生良好的光催化特性從而具有超親水特性，使得很小的水滴會聚成較大水滴，在重力作用下脫落，從而使得沾染在其上的污漬易被水沖走，使玻璃具有自潔功能。中間層為真空隔音層，聲音靠介質傳播，而真空層可對外界噪音起到有效的屏蔽作用，從而使室內的感覺變得柔和。

本發明的具有自潔功能、抗紫外線的隔音玻璃，可以吸收波長為100-350nm的光線，吸收率高達90％以上，從而有效防止紫外線對皮膚的傷害及致癌性。同時，本發明玻璃表面的TiO₂薄膜層具有超親水性的自潔功能，減少了清潔玻璃表面的麻煩。

本發明的制備方法簡單，采用同腔共蒸方式蒸鍍V₂O₅等的SiO₂薄膜，再用電子束方式蒸鍍金屬氧化物TiO₂。此方法摻雜方便、比例更容易調節，做出的薄膜均勻致密，硬度高。制備工藝參數容易控制，可再現性良好。

【附圖說明】

圖1為本發明具有自潔功能、抗紫外線的隔音玻璃的剖面示意圖。

其中，A1和A分別為內外玻璃基板，中間D為真空隔音層，B1和B分別為內外抗紫外線薄膜層，C1和C分別為內外自潔功能層。

圖2為本發明的不同濃度摻雜對吸收紫外線影響的模擬仿真圖。

【具體實施方式】

下面結合附圖對本發明作詳細描述：

如圖1所示，本發明一種具有自潔功能、抗紫外線的隔音玻璃，包括內透明基板A1、外透明基板A以及設于內透明基板和外透明基板之間的真空隔音層D，貼近內、外透明基板由內而外分別依次包括抗紫外線薄膜層B1和B和自潔功能層C1和C，玻璃片對紫外線吸收率達90％-95％。

透明基板A和A1為普通玻璃或具有柔性功能的其它透明基板；

抗紫外線薄膜層B和B1為摻有V₂O₅等的SiO₂薄膜，或其它具有吸收紫外線功能的薄膜層。SiO₂與V₂O₅采用同腔共蒸方式蒸鍍；V₂O₅作為客體材料通過真空蒸鍍方式蒸鍍。SiO₂作為主體材料通過電子束蒸發方式蒸鍍；

自潔功能層C和C1為TiO₂薄膜，以及能把有機物轉化為二氧化碳和水的納米銀等薄膜層，采用電子束方式蒸鍍。。

上述具有自潔功能、抗紫外線的隔音玻璃的制備方法，包括以下步驟：

1)將透明基板A依次放入洗潔精、丙酮、酒精、去離子水中分別超聲清洗10-15min，取出后用氮氣烘干；

2)將清洗好的透明基板轉入蒸鍍室同時采用真空蒸鍍V₂O₅等以及電子束蒸發SiO₂，形成抗紫外線薄膜層，此膜層由所述的氧化物SiO₂和V₂O₅組成；共蒸鍍產生的抗紫外線薄膜厚度為70-100nm。

3)將蒸鍍好的基板放入烘干箱烘干；

4)將烘干好的基板再放入真空室采用電子束方式蒸發TiO₂等薄膜，電子束蒸發材料TiO₂等的厚度為10-20nm。完成具有自潔功能的薄膜層；至此，制備得到具有自潔功能、抗紫外線的玻璃片。

5)將透明基板A1依次按照與上述1)、2)、3)和4)所述的方法制備得到另外一種具有自潔功能、抗紫外線的玻璃。

6)將兩片制備得到的具有自潔功能、抗紫外線的玻璃使用密封材料密封，中間通過支撐物隔離出厚度為1-1.7mm空隙，此空間抽成真空。

其中，透明基板作為薄膜載體，選用材料為硅酸鈉玻璃或其它具有柔性的透明基板。所述抗紫外線薄膜層由摻有V₂O₅等的SiO₂薄膜組成。所述自潔功能層位于抗紫外線薄膜層的上表面，主要由含超親水特性的氧化物TiO₂薄膜或者能把有機物轉化為二氧化碳和水的其它薄膜組成。

TiO₂在紫外線的作用下能夠產生良好的光催化特性從而具有超親水特性，使得很小的水滴會聚成較大水滴，在重力作用下脫落，從而使得沾染在其上的污漬易被水沖走，使玻璃具有自潔功能。

本發明一種具有自潔功能、抗紫外線的隔音玻璃的具體制備過程如下，現以部分材料為例進行說明，當然不限于以下材料。

玻璃基板A為高平整度的硅酸鈉玻璃。抗紫外線薄膜層為蒸鍍室采用同時真空蒸鍍V₂O₅以及電子束蒸發SiO₂，完成的薄膜層V₂O₅:SiO₂。自潔功能層為超親水性氧化物TiO₂薄膜，不僅具有保護作用，而且具有增透作用。真空隔音層中間是有機玻璃，然后用濃度為1％-60％丙酮浸泡有機玻璃，再通過絲網印刷把這層有機玻璃做出凸凹形狀，形成支撐物。

實施例1

所述具有自潔功能、抗紫外線的玻璃制備過程如下：

1、將鈉鈣玻璃依次放入洗潔精、丙酮、酒精、去離子水中分別超聲清洗十分鐘，取出后用氮氣烘干。

2、將清洗好的玻璃基板轉入蒸鍍室同時采用真空蒸鍍V₂O₅以及電子束蒸發SiO₂，形成紫外線薄膜層，此膜層由所述的氧化物SiO₂和V₂O₅組成，膜厚控制為70-100nm，V₂O₅摻雜濃度為10％的SiO₂，摻雜濃度為V₂O₅:SiO₂＝3:4，蒸發壓強為5.0×10^-4Pa；。

3、將蒸鍍好的玻璃片放入烘干箱烘干；

4、將烘干好的玻璃片再放入真空室采用電子束方式蒸發TiO₂，完成具有自潔功能的薄膜層，膜厚為10-20nm，蒸發電流為20mA，蒸發壓強為2.6×10^-4Pa。

至此，制備得到具有自潔功能、抗紫外線的玻璃片。

5、將另外一塊鈉鈣玻璃依次按照與上述1)、2)、3)和4)所述的方法制備得到另外一種具有自潔功能、抗紫外線的玻璃。

6、將兩片制備得到的具有自潔功能、抗紫外線的玻璃使用密封材料密封，中間通過支撐物隔離出厚度為1.0mm空隙，此空間抽成真空。

實施例2

所述具有自潔功能、抗紫外線的玻璃制備過程如下：

1、將鈉鈣玻璃依次放入洗潔精、丙酮、酒精、去離子水中分別超聲清洗15分鐘，取出后用氮氣烘干。

2、將清洗好的玻璃基板轉入蒸鍍室同時采用真空蒸鍍V₂O₅以及電子束蒸發SiO₂，形成紫外線薄膜層，此膜層由所述的氧化物SiO₂和V₂O₅組成，膜厚控制為80-100nm，V₂O₅摻雜濃度為37.5％的SiO₂，摻雜濃度為V₂O₅:SiO₂＝3:4，蒸發壓強為5.0×10^-4Pa；。

3、將蒸鍍好的玻璃片放入烘干箱烘干；

4、將烘干好的玻璃片再放入真空室采用電子束方式蒸發TiO₂，完成具有自潔功能的薄膜層，膜厚為15-20nm，蒸發電流為20mA，蒸發壓強為2.6×10^-4Pa。

至此，制備得到具有自潔功能、抗紫外線的玻璃片。

5、將另外一塊鈉鈣玻璃依次按照與上述1)、2)、3)和4)所述的方法制備得到另外一種具有自潔功能、抗紫外線的玻璃。

6、將兩片制備得到的具有自潔功能、抗紫外線的玻璃使用密封材料密封，中間通過支撐物隔離出厚度為1.5mm空隙，此空間抽成真空。

實施例3

所述具有自潔功能、抗紫外線的玻璃制備過程如下：

1、將鈉鈣玻璃依次放入洗潔精、丙酮、酒精、去離子水中分別超聲清洗20分鐘，取出后用氮氣烘干。

2、將清洗好的玻璃基板轉入蒸鍍室同時采用真空蒸鍍V₂O₅以及電子束蒸發SiO₂，形成紫外線薄膜層，此膜層由所述的氧化物SiO₂和V₂O₅組成，膜厚為70-80nm，V₂O₅摻雜濃度為50％的SiO₂，摻雜濃度為V₂O₅:SiO₂＝3:4，蒸發壓強為5.0×10^-4Pa；。

3、將蒸鍍好的玻璃片放入烘干箱烘干；

4、將烘干好的玻璃片再放入真空室采用電子束方式蒸發TiO₂，完成具有自潔功能的薄膜層，膜厚為10-18nm，蒸發電流為20mA，蒸發壓強為2.6×10^-4Pa。

至此，制備得到具有自潔功能、抗紫外線的玻璃片。

5、將另外一塊鈉鈣玻璃依次按照與上述1)、2)、3)和4)所述的方法制備得到另外一種具有自潔功能、抗紫外線的玻璃。

6、將兩片制備得到的具有自潔功能、抗紫外線的玻璃使用密封材料密封，中間通過支撐物隔離出厚度為1.7mm空隙，此空間抽成真空。

如圖2所示，本發明的不同摻雜濃度影響吸收紫外線的模擬仿真圖：

抗紫外線薄膜層由摻有V₂O₅的SiO₂薄膜組成，我們通過改變V₂O₅的摻雜濃度模擬繪制薄膜層對紫外線(100-350nm)的吸收譜，通過吸收譜可以清晰的看到不同比例濃度薄膜的吸收情況。由圖可知，總體來說V₂O₅摻雜SiO₂薄膜對紫外線有較強的吸收能力。而對于可見光(390-780nm)則基本不吸收或者吸收較少。這樣可以保證本發明的具有自潔功能、抗紫外線的玻璃對紫外線的吸收效果，同時不影響可見光的透射，不影響室內或者車內的光線。比較圖2中各條曲線，我們發現純SiO₂薄膜對紫外線的吸收雖然在50nm處出現最大峰值。但其吸收光波的范圍非常窄，僅局限于10-100nm范圍的短波。當摻雜V₂O₅后，SiO₂薄膜層的吸收光波長范圍明顯增大，尤其是當V₂O₅摻雜濃度為37.5％和50％時，對40-320nm范圍的光波都有較好的吸收。眾所周知，波長290-320nm的中波致癌性最強，曬紅及曬傷作用是其它頻段光波的1000倍。而V₂O₅摻雜濃度為37.5％和50％的SiO₂薄膜層對其均有較好的吸收效果，可有效保護人體皮膚，防止紫外線所造成的皮膚皺紋、老化、黑斑甚至致癌等現象發生。

本發明的具有自清潔功能、抗紫外線的隔音玻璃，可以使所需波長光線的透過率高達90％以上，從而有效防止紫外線對皮膚的傷害及致癌性，并達到凈化空氣的作用。同時，本發明玻璃表面的TiO₂薄膜層具有超親水性的自潔功能，減少了清潔玻璃表面的麻煩。隔音層可以對各類噪音起到一定的屏蔽作用，使室內的感覺變得柔和。

以上所述僅為本發明的一種實施方式，不是全部或唯一的實施方式，本領域普通技術人員通過閱讀本發明說明書而對本發明技術方案采取的任何等效的變換，均為本發明的權利要求所涵蓋。