制备透明气凝胶的方法、用于冰箱的透明气凝胶玻璃以及冰箱的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于材料技术领域，具体而言，本发明涉及一种制备透明气凝胶的方法、用于冰箱的透明气凝胶玻璃以及冰箱。
【背景技术】
[0002]目前家用冰箱的箱体和门，为了达到保冷的效果，大多采用异氰酸酯和聚醚多元醇为基本原料进行发泡形成硬质聚氨酯，该聚氨酯泡沫塑料的导热系数为0.02-0.03W/(πι.10。然而，聚氨酯泡沫具有以下缺点:1、发泡过程中采用的物理发泡剂，如氟氯烃化合物和环戊烷等，前者会破坏臭氧层，后者则为易燃易爆品；2、由于聚氨酯的不透明性，限制了其在冰箱透明门体上的应用。
[0003]目前具有透明展示性的玻璃系列中隔热效果最好的为真空玻璃，但存在以下缺点为:1、为了抵抗大气压，在两层玻璃之间设有支撑物，导致真空玻璃整体导热系数较大(导热系数为0.3-0.6W/(m?k))，因此隔热效果有限，造成冰箱的较大能耗;2、真空玻璃的导热系数对真空度十分敏感，而内部支撑物结构的不稳定，使它受外力作用容易破损产生漏气，导致保温隔热性能大幅下降。
[0004]二氧化硅气凝胶是目前世界上已知的密度最低和热导率最小的固体材料，在常温常压下的热导率一般小于0.020W/(m.k)，在真空状态下热导率可低至0.004W/(m.k)，而空气在常温真空状态下的热导率则为0.026W/(m.k)。因此气凝胶玻璃比现在的真空玻璃、Low-e玻璃、贴膜玻璃、热反射玻璃等的热导率都要低。同时，由于构成气凝胶骨架的颗粒尺寸为l-20nm，比可见光的波长要小，因此气凝胶还具有较好的透光性，且其对红外与可见光的煙灭系数比达到100以上，因此可制成对可见光透明，红外不透明的玻璃材料。另一方面，声音在空气中传播速度为340m/s，而在气凝胶中的传播速度仅为100-120m/s，因此气凝胶玻璃还具有良好的降噪效果。这些优势使得气凝胶玻璃在冰箱门体上的应用具有巨大潜力。
[0005]但目前制备的气凝胶玻璃具备以下缺点:1、制备工艺复杂且制备条件苛刻，超临界干燥设备价格昂贵;2、制备出的气凝胶玻璃产品无法保证高透光性，大多为半透明状态，不具备良好的展示性。
[0006]因此，现有的有关气凝胶玻璃技术有待进一步改进。
【发明内容】
[0007]本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种制备透明气凝胶的方法、用于冰箱的透明气凝胶玻璃以及冰箱，采用该方法得到的透明气凝胶具有良好的透光性、疏水性和吸气储气性能，并且其孔隙率不小于85%，可见光透过率不低于85%，导热系数不大于0.0lOW/(m.k)，传热系数不大于0.58ff/(m2.k)，体积密度在100-180Kg/m3，从而将其应用于产品上例如冰箱门用玻璃时，可以在提尚冰箱展不性的同时达到尚效节能的效果。
[0008]在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备透明气凝胶的方法。根据本发明的实施例，该方法包括:
[0009](I)将硅源、有机溶剂、表面改性剂与水进行混合，以便得到混合物料；
[0010](2)将所述混合物料与含草酸的醇溶液进行混合，以便得到溶胶；
[0011 ] (3)将所述凝胶与含氨水的醇溶液进行混合，以便得到凝胶；
[0012](4)将所述凝胶在醇溶液中进行老化处理；
[0013](5)将步骤(4)得到的老化后的凝胶加入到改性剂中进行改性处理；
[0014](6)将步骤(5)得到的改性后的凝胶在二氧化碳气氛下进行干燥处理，以便得到透明气凝胶，
[0015]其中，在步骤(I)中，所述硅源、所述有机溶剂、所述表面改性剂和所述水按照摩尔比为1:3?15:1?10:1?10进行混合。
[0016]由此，根据本发明实施例的制备透明气凝胶的方法得到的透明气凝胶具有良好的透光性、疏水性和吸气储气性能，并且其孔隙率不小于85 %，可见光透过率不低于85%，导热系数不大于0.010胃/(111.k)，传热系数不大于0.58W/(m2.k)，体积密度在100_180Kg/m3，从而将其应用于产品例如冰箱门用玻璃时，可以在提高冰箱展示性的同时达到高效节能的效果。
[0017]另外，根据本发明上述实施例的制备透明气凝胶的方法还可以具有如下附加的技术特征:
[0018]在本发明的一些实施例中，在步骤(I)中，所述硅源为选自正硅酸乙酯、正硅酸甲酯和水玻璃中的至少一种。由此，可以显著提高气凝胶透光性。
[0019]在本发明的一些实施例中，在步骤(I)中，所述有机溶剂为选自无水乙醇、无水甲醇和无水丙酮中的至少一种。由此，可以显著降低气凝胶的导热系数和传热系数。
[0020]在本发明的一些实施例中，在步骤(I)中，所述表面改性剂为选自三甲基氯硅烷、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种。由此，可以进一步降低气凝胶的导热系数和传热系数。
[0021]在本发明的一些实施例中，在步骤(2)中，所述混合物料与所述含草酸的醇溶液混合后溶液的PH为I?3。由此，可以进一步提高气凝胶的透光性。
[0022]在本发明的一些实施例中，在步骤(3)中，所述凝胶与所述含氨水的醇溶液混合后溶液的pH为11?13。由此，可以进一步提高气凝胶的透光性。
[0023]在本发明的一些实施例中，在步骤(4)中，所述老化处理是在50?65摄氏度下进行36?48小时。由此，可以进一步提高气凝胶的透光性。
[0024]在本发明的一些实施例中，在步骤(5)中，所述改性处理的时间为24?36小时。由此，可以进一步提高气凝胶的透光性。
[0025]在本发明的一些实施例中，所述改性剂为选自二甲基甲酰胺、三甲基氯硅烷、六甲基二硅氮烷和正己烷中的至少一种。由此，可以进一步提高气凝胶的透光性。
[0026]在本发明的一些实施例中，所述改性剂为二甲基甲酰胺和正己烷的混合溶液。由此，可以进一步提高气凝胶的透光性。
[0027]在本发明的一些实施例中，在步骤(6)中，所述干燥处理是按照下列程序升温进行的:
[0028]从室温升至65摄氏度并在65摄氏度下保温1-2小时，然后升至80摄氏度并在80摄氏度下保温1-2小时，接着升至120摄氏度并在120摄氏度下保温3-5小时，最后升至150摄氏度并在150摄氏度下保温1-2小时，其中，各温度段之间的升温速度分别独立地为1-5摄氏度/分钟。由此，可以进一步提高气凝胶的透光性。
[0029]在本发明的第二个方面，本发明提出了一种用于冰箱的透明气凝胶玻璃。根据本发明的实施例，该用于冰箱的透明气凝胶玻璃包括:
[0030]上玻璃板和下玻璃板，所述上玻璃板和所述下玻璃板之间形成放置空间，所述上玻璃板和所述下玻璃板中的至少之一上具有排气槽，并且所述排气槽连通所述放置空间和外界空间；
[0031]气凝胶组件，所述气凝胶组件设置在所述放置空间中，并且所述气凝胶组件与所述排气槽接触，其中，所述气凝胶组件为采用上述所述制备透明气凝胶的方法得到的；
[0032]封装材料，所述封装材料包覆所述上玻璃板、所述下玻璃板、所述气凝胶组件以及所述排气槽，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装材料包覆。
[0033]由此，根据本发明实施例的用于冰箱的透明气凝胶玻璃具有较低的导热系数(不大于0.01W(m.k))和较高的透光度，与普通真空玻璃相比，具有隔热效果好，能耗低的特点，从而可以在提尚冰箱展不型的同时达到尚效节能的效果。
[0034]另外，根据本发明上述实施例的用于冰箱的透明气凝胶玻璃还可以具有如下附加的技术特征:
[0035]在本发明的一些实施例中，所述封装材料包括PVB封装材料和锡铋合金封装材料，其中，所述PVB封装材料包覆所述气凝胶组件的外表面，所述锡铋合金封装材料包覆所述PVB封装材料、所述上玻璃板、所述下玻璃板和所述排气槽。由此，可以显著提高该气凝胶玻璃的使用寿命。
[0036]在本发明的一些实施例中，所述上玻璃板和所述下玻璃板分别独立地为选自钢化玻璃和镀膜玻璃中的至少一种。由此，可以得到不同颜色和不同透光率的透明气凝胶玻璃，若镀膜玻璃选择导电膜玻璃，则还可以对玻璃进行加热，从而实现除霜、除雾及用作液晶显示屏的效果。
[0037]在本发明的一些实施例中，所述上玻璃板和所述下玻璃板的厚度分别独立地为I?20_。由此，既可以避免玻璃受损，又利于安装。
[0038]在本发明的一些实施例中，所述气凝胶组件的厚度为5?20mm。发明人发现，气凝胶的厚度越厚，隔热性能越好，但会牺牲一