一种反射率可调节的low‑E玻璃的制备方法与流程

本发明涉及一种反射率可调节玻璃。

背景技术：

我国建筑能耗的总量逐年上升，在能源总消费量中的比例已从上世纪七十年代末的10％，上升到27.25％，建筑能耗已经成为影响我国经济发展的软肋。而通过玻璃门窗损失的能量占整个建筑能量损耗的51％，比重相当巨大。建筑节能势在必行。

在建筑节能方面，主要考虑两部分的热辐射，太阳辐射和物体辐射。太阳以电磁波的形式不间断的向地球输送大量的光和热，其辐射的能量主要分布在可见光区和红外光区，辐射能量的97％集中在0.3-2.5μm波段的范围内。物体辐射主要是由于吸收太阳辐射后温度上升，同时自身又以红外光波形式向外辐射能量，物体辐射能量集中在2.5μm以上。若不考虑物体自身热辐射，以窗户为临界，在夏天或南方地区，我们希望太阳光中的部分可见光进入室内，近红外段高反射；而在冬季或者高纬度地区，我们希望大部分太阳光可以进入室内，这就要求近红外段部分反射、部分透过，以增加室内温度。因此，不同温带区域，使用的low-e玻璃有所不同，其差别主要是控制近红外段即0.9-2.5μm范围内的反射率。目前产品可分为高透型玻璃和遮阳型玻璃，分别用于不同温带地区，但对于冬、夏季温差较大的地区，例如东北，两季最高温差可达到65℃左右，使用固定某一类型的玻璃无法满足实际需求。

在low-e玻璃中，主要是通过金属层(银、金、铜等)作为反射层，提高红外段的反射率，从而降低辐射率。若能动态改变金属层的反射率即可以实现对low-e玻璃辐射率的调节，可根据需要自行调节，满足不同区域环境的使用需求。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有low-e玻璃不能满足不同温带区域和气候需求的技术问题，提供了一种反射率可调节的low-e玻璃的制备方法。

一种反射率可调节的low-e玻璃的制备方法如下：

一、基底ito玻璃的清洗：

将ito玻璃置于甲醇、丙酮、超纯水中超声清洗20-40min，除去其表面的污染物，用氮气吹干；

二、制备金属膜层：

将经过步骤一处理的ito玻璃垂直置于反应容器中，加入金属膜系前驱体、柠檬酸和聚乙烯吡咯烷酮组成电解液，采用三电极体系，以铂丝作为对电极，银丝为参比电极，经过步骤一处理的ito玻璃作为工作电极，在恒电压-3.0v～-0.5v的条件下沉积10ms～450s，随后在-0.1v～-1.0v下沉积180s～3600s，在ito玻璃表面得到金属膜层；

所述金属膜系前驱体在电解液中浓度为0.01mol/l～5.0mol/l，所述柠檬酸在电解液中浓度为0.05mol/l～5.0mol/l，所述聚乙烯吡咯烷酮在电解液中浓度为1.0mol/l～6.5mol/l；

三、玻璃封装：

在金属膜层表面涂覆一层聚乙烯醇溶胶，并与ito玻璃相对叠加，四周用固化胶进行粘合；

四、调节反射率：

在ito玻璃两端施加0.1v～2v电压，时间为8s～1200s，再施加-2v～0v电压，时间为10s～1200s，得到反射率可调节的low-e玻璃。

步骤二中所述金属膜系前驱体为氯金酸、硝酸银或氯化铜。

本发明利用low-e玻璃中的金属膜系，在施加不同电压的情况下，使金属层发生溶解沉积，从而在基底表面控制金属颗粒的生长/溶解过程，由于生成具有岛状结构的金属颗粒，因此在可见光范围内可实现高透过，而红外段可实现反射，通过控制岛状结构的数量可实现对其红外波段反射率的调节，即满足不同温度环境下对反射率的特殊要求，在0.9-2.5um波段其平均反射率范围可在5％-60％范围内调控。这一发明在不添加任何其它材料的基础上，通过调节材料自身形貌的变化，实现了对low-e玻璃反射率的动态调控，为low-e玻璃在不同温带的推广应用提供了更为广阔的发展空间。此方面研究未见报道。

本发明所得low-e玻璃的红外段反射率可达30％-60％。

附图说明

图1是本发明沉积时间与所得low-e玻璃的反射率的关系曲线。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。

具体实施方式一：一种反射率可调节的low-e玻璃的制备方法如下：

一、基底ito玻璃的清洗：

将ito玻璃置于甲醇、丙酮、超纯水中超声清洗20-40min，除去其表面的污染物，用氮气吹干；

二、制备金属膜层：

将经过步骤一处理的ito玻璃垂直置于反应容器中，加入金属膜系前驱体、柠檬酸和聚乙烯吡咯烷酮组成电解液，采用三电极体系，以铂丝作为对电极，银丝为参比电极，经过步骤一处理的ito玻璃作为工作电极，在恒电压-3.0v～-0.5v的条件下沉积10ms～450s，随后在-0.1v～-1.0v下沉积180s～3600s，在ito玻璃表面得到金属膜层；

所述金属膜系前驱体在电解液中浓度为0.01mol/l～5.0mol/l，所述柠檬酸在电解液中浓度为0.05mol/l～5.0mol/l，所述聚乙烯吡咯烷酮在电解液中浓度为1.0mol/l～6.5mol/l；

三、玻璃封装：

在金属膜层表面涂覆一层聚乙烯醇溶胶，并与ito玻璃相对叠加，四周用固化胶进行粘合；

四、调节反射率：

在ito玻璃两端施加0.1v～2v电压，时间为8s～1200s，再施加-2v～0v电压，时间为10s～1200s，得到反射率可调节的low-e玻璃。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤二中所述金属膜系前驱体为氯金酸、硝酸银或氯化铜。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同的是步骤二中在恒电压-3.0v的条件下沉积10ms，随后在-0.1v下沉积180s。其它与具体实施方式一或二之一相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是步骤二中在恒电压-2.0v～-1.5v的条件下沉积1s～350s，随后在-1.0v下沉积200s～3000s。其它与具体实施方式一至三之一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是步骤二中所述金属膜系前驱体在电解液中浓度为0.01mol/l，所述柠檬酸在电解液中浓度为0.05mol/l，所述聚乙烯吡咯烷酮在电解液中浓度为1.0mol/l。其它与具体实施方式一至四之一相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是步骤二中所述金属膜系前驱体在电解液中浓度为0.02mol/l～4.5mol/l，所述柠檬酸在电解液中浓度为0.1mol/l～4mol/l，所述聚乙烯吡咯烷酮在电解液中浓度为2.0mol/l～5.5mol/l。其它与具体实施方式一至五之一相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是步骤二中所述金属膜系前驱体在电解液中浓度为0.1mol/l～4.0mol/l，所述柠檬酸在电解液中浓度为0.5mol/l～3.0mol/l，所述聚乙烯吡咯烷酮在电解液中浓度为3.0mol/l～5mol/l。其它与具体实施方式一至六之一相同。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是步骤二中所述金属膜系前驱体在电解液中浓度为5.0mol/l，所述柠檬酸在电解液中浓度为5.0mol/l，所述聚乙烯吡咯烷酮在电解液中浓度为6.5mol/l。其它与具体实施方式一至七之一相同。

具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是步骤四在ito玻璃两端施加0.5v～1.5v电压，时间为50s～1000s，再施加-1.5v～0v电压，时间为120s～800s。其它与具体实施方式一至八之一相同。

具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是步骤四中在ito玻璃两端施加1v电压，时间为500s，再施加-1.2v电压，时间为1000s。其它与具体实施方式一至九之一相同。

采用下述实验验证本发明效果：

实验一：

一种反射率可调节的low-e玻璃的制备方法如下：

一、基底ito玻璃的清洗：

将ito玻璃置于甲醇、丙酮、超纯水中超声清洗30min，除去其表面的污染物，用氮气吹干；

二、制备金属膜层：

将经过步骤一处理的ito玻璃垂直置于反应容器中，加入氯金酸、柠檬酸和聚乙烯吡咯烷酮组成电解液，采用三电极体系，以铂丝作为对电极，银丝为参比电极，经过步骤一处理的ito玻璃作为工作电极，在恒电压-1.0v的条件下沉积30ms，随后在-0.1v下沉积300s，在ito玻璃表面得到金属膜层；

所述氯金酸在电解液中浓度为0.015mol/l，所述柠檬酸在电解液中浓度为2.6mol/l，所述聚乙烯吡咯烷酮在电解液中浓度为3.8、4mol/l；

三、玻璃封装：

在金属膜层表面涂覆一层聚乙烯醇溶胶，并与ito玻璃相对叠加，四周用固化胶进行粘合；

四、调节反射率：

在ito玻璃两端施加1.5v电压，时间为10s(此时金属膜层将溶解，并以金属离子的形式存在于pva溶胶中，此时由于金属膜层溶解，红外段反射率降低此时为低反射率态)，再施加-1.0v电压，时间为120s(pva中的金属离子被还原在ito基底表面，形成岛状结构，红外段反射率增强，其平均反射率为30％)，得到反射率可调节的low-e玻璃。

实验二：

一种反射率可调节的low-e玻璃的制备方法如下：

一、基底ito玻璃的清洗：

将ito玻璃置于甲醇、丙酮、超纯水中超声清洗30min，除去其表面的污染物，用氮气吹干；

二、制备金属膜层：

将经过步骤一处理的ito玻璃垂直置于反应容器中，加入硝酸银、柠檬酸和聚乙烯吡咯烷酮组成电解液，采用三电极体系，以铂丝作为对电极，银丝为参比电极，经过步骤一处理的ito玻璃作为工作电极，在恒电压-3.0v的条件下沉积20s，随后在-0.1v下沉积3000s，在ito玻璃表面得到金属膜层；

所述硝酸银在电解液中浓度为0.1mol/l，所述柠檬酸在电解液中浓度为1.5mol/l，所述聚乙烯吡咯烷酮在电解液中浓度为3mol/l；

三、玻璃封装：

在金属膜层表面涂覆一层聚乙烯醇溶胶，并与ito玻璃相对叠加，四周用固化胶进行粘合；

四、调节反射率：

在ito玻璃两端施加1.0v电压，时间为10s(此时金属膜层将溶解，并以金属离子的形式存在于pva溶胶中，此时由于金属膜层溶解，红外段反射率降低此时为低反射率态)，再施加-1.0v电压，时间为250s(pva中的金属离子被还原在ito基底表面，形成岛状结构，红外段反射率增强至40％。)，得到反射率可调节的low-e玻璃。

实验三：

一种反射率可调节的low-e玻璃的制备方法如下：

一、基底ito玻璃的清洗：

将ito玻璃置于甲醇、丙酮、超纯水中超声清洗30min，除去其表面的污染物，用氮气吹干；

二、制备金属膜层：

将经过步骤一处理的ito玻璃垂直置于反应容器中，加入氯化铜、柠檬酸和聚乙烯吡咯烷酮组成电解液，采用三电极体系，以铂丝作为对电极，银丝为参比电极，经过步骤一处理的ito玻璃作为工作电极，在恒电压-3.0v的条件下沉积10s，随后在-0.2v下沉积2400s，在ito玻璃表面得到金属膜层；

所述氯化铜在电解液中浓度为1.0mol/l，所述柠檬酸在电解液中浓度为2.5mol/l，所述聚乙烯吡咯烷酮在电解液中浓度为3.2mol/l；

三、玻璃封装：

在金属膜层表面涂覆一层聚乙烯醇溶胶，并与ito玻璃相对叠加，四周用固化胶进行粘合；

四、调节反射率：

在ito玻璃两端施加1.2v电压，时间为8s(此时金属膜层将溶解，并以金属离子的形式存在于pva溶胶中，此时由于金属膜层溶解，红外段反射率降低此时为低反射率态)，再施加-1.2v电压，时间为1000s(pva中的金属离子被还原在ito基底表面，形成岛状结构，红外段反射率增强至60％)，得到反射率可调节的low-e玻璃。