本發(fā)明涉及一種隨著環(huán)境溫度變化實(shí)現(xiàn)熱量調(diào)節(jié)的節(jié)能玻璃及其制備的方法，可以廣泛的應(yīng)用于建筑節(jié)能門窗以及車船門窗領(lǐng)域，尤其適用于高速列車的側(cè)面車窗。

背景技術(shù)：

隨著我國(guó)鐵路建設(shè)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃的實(shí)施，預(yù)計(jì)到2015年末中國(guó)的高速鐵路的運(yùn)營(yíng)里程達(dá)到20000km，中國(guó)兩家主要的高速列車制造商中國(guó)南車和中國(guó)北車也在全世界范圍內(nèi)開拓海外市場(chǎng)，努力將中國(guó)的高鐵推向世界。目前中國(guó)已經(jīng)或計(jì)劃新建的多條客運(yùn)專線的設(shè)計(jì)運(yùn)營(yíng)速度為300km/h，例如京津、鄭西、京廣和京滬等高速客運(yùn)專線，合適的時(shí)機(jī)高鐵的運(yùn)營(yíng)速度還會(huì)提升。

由于高速鐵路客運(yùn)專線絕大多數(shù)為雙線建設(shè)，在兩列列車會(huì)車時(shí)候，隨著列車運(yùn)行速度的提高，會(huì)車時(shí)產(chǎn)生的氣動(dòng)壓力波對(duì)列車側(cè)壁和側(cè)窗強(qiáng)度的影響、對(duì)車內(nèi)乘客舒適度的影響以及對(duì)列車運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性的影響急劇增加。由西南交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院李人憲于2010年發(fā)表在機(jī)械工程學(xué)報(bào)的研究成果對(duì)此做了深入的分析，表明隧道內(nèi)會(huì)車時(shí)側(cè)窗所承受的氣動(dòng)作用力比明線會(huì)車時(shí)要大將近一倍，隧道會(huì)車情況對(duì)列車側(cè)窗強(qiáng)度的要求更高，同時(shí)會(huì)車過程側(cè)窗玻璃破碎的主要原因是被會(huì)車負(fù)壓吸出。

高速列車車窗破損因素主要來源于玻璃自身的強(qiáng)度以及玻璃與車體粘結(jié)強(qiáng)度的影響，即玻璃自身抗沖擊強(qiáng)度是否達(dá)到要求，玻璃體與機(jī)車車窗框體的粘結(jié)強(qiáng)度是否達(dá)到要求以及粘 結(jié)膠條的耐老化問題。為了加強(qiáng)玻璃自身的抗沖擊強(qiáng)度，通常采用經(jīng)過化學(xué)鋼化表面應(yīng)力增強(qiáng)的玻璃作為門窗的基本材料，因?yàn)榛瘜W(xué)鋼化的玻璃通常可以達(dá)到500Mpa左右的表面應(yīng)力，具有較高的抗沖擊強(qiáng)度，在專利文獻(xiàn)CN103553306A以提出了增強(qiáng)車窗玻璃的強(qiáng)度的方法，可以實(shí)現(xiàn)表面達(dá)到近800Mpa的強(qiáng)度。另一方面在于增強(qiáng)玻璃體與機(jī)車車窗框體的粘結(jié)強(qiáng)度，則保障初始的粘結(jié)強(qiáng)度質(zhì)量的同時(shí)還需要保持長(zhǎng)久的品質(zhì)，采取玻璃邊緣四周絲印深色彩釉的方法阻隔太陽光中的紫外輻射的影響。從而避免玻璃體與機(jī)車車窗框體之間的粘結(jié)膠條過快的老化變質(zhì)引起玻璃會(huì)車負(fù)壓吸出破損。

針對(duì)高速列車的車窗而言提出了總體的安全性、舒適性以及節(jié)能環(huán)保的要求。安全性的問題已經(jīng)進(jìn)行預(yù)防破損的前期工作努力的分析，但是還應(yīng)該防止因玻璃破損出現(xiàn)的可能產(chǎn)生人身傷害的問題，即可以在車窗玻璃體的內(nèi)側(cè)設(shè)置防飛濺層，避免玻璃碎片飛濺傷害旅客。關(guān)于車窗節(jié)能環(huán)保的要求，已經(jīng)將LOW-E節(jié)能玻璃應(yīng)用于車窗玻璃復(fù)合體中，并且起到了較好的防止太陽光的紅外輻射。然而，相比于LOW-E膜層而言，氧化釩熱色智能膜層不斷可以實(shí)現(xiàn)隨著環(huán)境溫度的改變而調(diào)節(jié)太陽能，實(shí)現(xiàn)較高溫度(相變溫度之上)的紅外輻射的反射，阻隔部分太陽能保持車廂內(nèi)的清涼。當(dāng)溫度較低(相變溫度之下時(shí))獲得太陽能輻射促進(jìn)車廂內(nèi)環(huán)境溫度的升高，最終降低車廂內(nèi)的制冷或制熱的能耗，達(dá)到更好的節(jié)能環(huán)保的要求。因此選擇合適的方式控制相變溫度，可以獲得更好的節(jié)能效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種隨著環(huán)境溫度變化實(shí)現(xiàn)熱量調(diào)節(jié)的節(jié)能玻璃及其制備方法，可以廣泛的應(yīng)用于建筑節(jié)能門窗以及車船門窗領(lǐng)域，尤其適用于高速列車的側(cè)面車窗。該節(jié) 能玻璃抗沖擊安全性能優(yōu)良，可實(shí)現(xiàn)隨著環(huán)境溫度變化而進(jìn)行太陽能輻射能量調(diào)節(jié)達(dá)到能耗節(jié)約的目的；完全阻隔太陽能紫外輻射射線減少輻射造成的人員傷害以及室內(nèi)物件的老化變質(zhì)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種可用于高速列車側(cè)窗的節(jié)能玻璃，其特征在于，包括依次貼合的第一玻璃層、膠片、第二玻璃層、框架和內(nèi)側(cè)玻璃復(fù)合體；第一玻璃層和第二玻璃層通過膠片粘結(jié)形成外側(cè)玻璃復(fù)合體(實(shí)際形成夾層玻璃結(jié)構(gòu)的復(fù)合體)；外側(cè)玻璃復(fù)合體通過框架與內(nèi)側(cè)玻璃復(fù)合體粘結(jié)形成中空玻璃結(jié)構(gòu)；在第一玻璃層面向膠片一側(cè)表面、或第二玻璃層面向膠片的一側(cè)表面、或第二玻璃層背向膠片的一側(cè)表面附著具有相變功能的熱色智能膜層，所述熱色智能膜層包括氧化釩膜層及設(shè)置于該氧化釩膜層兩側(cè)的保護(hù)層；所述內(nèi)側(cè)玻璃復(fù)合體選自夾層玻璃、單層玻璃或貼附有防爆膜的單層玻璃；所述第一玻璃層為化學(xué)鋼化玻璃。所述內(nèi)側(cè)玻璃復(fù)合體，就材料和結(jié)構(gòu)而言提出了三種不同的構(gòu)造形式，分別為單層玻璃、貼附有防爆膜的單層玻璃、貼附有膠片實(shí)現(xiàn)防飛濺的玻璃復(fù)合體。其中所謂的通過貼附膠片實(shí)現(xiàn)防飛濺的復(fù)合玻璃體，可以是夾層玻璃，如依次通過玻璃、膠片、玻璃復(fù)合形成夾層玻璃結(jié)構(gòu)的玻璃復(fù)合體。本發(fā)明中優(yōu)選第一玻璃層為側(cè)窗玻璃最外層玻璃，列車與車廂外界空氣環(huán)境接觸的那層玻璃。

本發(fā)明中的中空玻璃結(jié)構(gòu)是指由框架隔離在夾層玻璃復(fù)合體與第三玻璃層之間形成的密封空腔結(jié)構(gòu)，可參考現(xiàn)有技術(shù)中的中空玻璃。與常規(guī)的中空玻璃類似，所述框架可以是普通框架，也可以是充填有分子篩的框架，中空玻璃產(chǎn)品常用的分子篩均可應(yīng)用于本發(fā)明。分子篩可以同時(shí)吸附中空玻璃中的水分和殘留有機(jī)物，使中空玻璃即使在很低溫度下仍然保持光潔透明，同時(shí)能充分降低中空玻璃因季節(jié)和晝夜溫差的巨大變化所承受的強(qiáng)大內(nèi)外壓力差， 延長(zhǎng)中空玻璃的使用壽命?？蚣芎穸瓤梢允?mm～30mm，中空空腔內(nèi)可以充入N2或惰性氣體，其中惰性氣體Ar是制備具有更好熱學(xué)性能節(jié)能玻璃的高性價(jià)比的氣體選擇。

所述相變功能是指，熱色智能膜層中的氧化釩，本發(fā)明尤其針對(duì)V：O原子比接近于1：2的二氧化釩熱色智能膜。在某一特定溫度發(fā)生相轉(zhuǎn)變，低溫下呈現(xiàn)紅外線和太陽光透過特性，高溫下呈現(xiàn)紅外線和太陽光反射特性。

本發(fā)明中所述各玻璃層為平板玻璃，種類不特別限定。即，可以使用鈉鈣玻璃、鉛玻璃、無堿玻璃、石英玻璃、鋁硅酸鹽玻璃、硼硅酸玻璃、磷酸鹽玻璃、碲化物玻璃、鈦酸鹽玻璃、氟化物玻璃、鋰硅酸鹽玻璃等各種玻璃材料。本發(fā)明中使用的各玻璃層可以為相同材料，也可以不同材料。

單層玻璃作為中空結(jié)構(gòu)節(jié)能玻璃的內(nèi)側(cè)面，整體的節(jié)能玻璃的制備工藝流程最簡(jiǎn)單，但是一旦列車門窗出現(xiàn)破損，強(qiáng)大的沖擊可能造成內(nèi)側(cè)玻璃片的破損，從而出現(xiàn)飛濺玻璃顆粒引起旅客的人身傷害。因此此種結(jié)構(gòu)的節(jié)能玻璃相對(duì)成本較低但同時(shí)安全性能也較低。為了改善所述的安全性能，可以通過在單層玻璃片上貼附防爆膜，減緩所述的列車側(cè)窗沖擊破損出現(xiàn)內(nèi)側(cè)玻璃片的飛濺。所述的防爆膜即所謂的高分子塑料膜(如PET膜)，PET膜自身可以無色透明或著色，在膜的表層可以鍍制具有陽光控制功能涂層的薄膜材料，也可以是無陽光控制功能涂層的PET膜材料，因與氧化釩熱色智能膜相搭配使用，總體的可見光透過率等相對(duì)較低，實(shí)際選擇無功能涂層膜材作為防爆膜則更為合適，因此優(yōu)選無陽光控制功能的PET膜材作為貼附的防爆膜。本發(fā)明防爆膜可貼附于該單層玻璃的任意一側(cè)，一般情況是將防爆膜貼附于復(fù)合玻璃體的外側(cè)，即與車廂內(nèi)部環(huán)境接觸的那一側(cè)面，相對(duì)于貼附于中空腔內(nèi)而言該位置最為簡(jiǎn)單。

為了進(jìn)一步的提升節(jié)能玻璃內(nèi)側(cè)玻璃體的安全性能，可以通過粘結(jié)膠片實(shí)現(xiàn)防飛濺的復(fù)合玻璃體，即兩層玻璃形成夾膠玻璃復(fù)合體，所謂的防飛濺即玻璃破損后其玻璃的顆粒不會(huì)脫離粘結(jié)膠片，玻璃體也不會(huì)出現(xiàn)外物的穿透情況，從而保障旅客的人身安全。

本發(fā)明中所述的節(jié)能玻璃的玻璃材料，可以選擇3mm-8mm的經(jīng)過鋼化應(yīng)力增強(qiáng)的玻璃，尤其是高速列車側(cè)窗最外層玻璃選擇經(jīng)過化學(xué)鋼化處理的應(yīng)力增強(qiáng)的玻璃，為了進(jìn)一步的提升該層玻璃的耐沖擊性能，則可以對(duì)該層玻璃實(shí)施化學(xué)鋼化和物理鋼化處理。最外層玻璃為其余層的玻璃可以都采用物理鋼化方式處理的鋼化應(yīng)力增強(qiáng)的玻璃，可以選擇經(jīng)過化學(xué)鋼化方式處理的鋼化應(yīng)力增強(qiáng)的玻璃。優(yōu)選的方案為中空玻璃外層玻璃復(fù)合體的靠中空腔的玻璃片為化學(xué)鋼化應(yīng)力增強(qiáng)的玻璃，中空玻璃內(nèi)層玻璃復(fù)合體的玻璃為物理鋼化應(yīng)力增強(qiáng)的玻璃。內(nèi)層玻璃復(fù)合體選用物理鋼化應(yīng)力增強(qiáng)的玻璃利于提高生產(chǎn)的效率，物理鋼化玻璃破碎后成小的顆粒狀，化學(xué)鋼化玻璃破損后會(huì)出現(xiàn)較大的尖角碎片，因此內(nèi)層玻璃復(fù)合體采用物理鋼化應(yīng)力增強(qiáng)的玻璃更好。

針對(duì)玻璃表面表面應(yīng)力強(qiáng)度，一般情況下化學(xué)鋼化玻璃表面應(yīng)力在500Mpa左右，通過化學(xué)鋼化離子交換時(shí)間、溶液溫度等參數(shù)的控制其表面應(yīng)力強(qiáng)度可以控制在300Mpa～850Mpa。采用物理法進(jìn)行完全鋼化的玻璃表面的應(yīng)力強(qiáng)度在100Mpa左右，通過鋼化參數(shù)的調(diào)控可以將物理鋼化玻璃應(yīng)力強(qiáng)度控制在70Mpa～130Mpa?；谒龅牟Ａб话阈枰M(jìn)行夾層復(fù)合體的制備，在采用普通浮法玻璃作為基片進(jìn)行化學(xué)鋼化浸泡之前可以通過玻璃表面拋光減薄處理消除玻璃錫面含錫成分的影響，從而使得大尺寸浮法玻璃在化學(xué)鋼化時(shí)上下面的離子交換量相同，產(chǎn)生相同的應(yīng)力，降低化學(xué)鋼化后玻璃的翹曲度，利于夾層玻璃復(fù)合體的制備。特別地，為了增強(qiáng)側(cè)窗玻璃的抗沖擊性能，可以進(jìn)一步增強(qiáng)第一玻璃層的應(yīng)力強(qiáng)度， 即將第一玻璃層經(jīng)過化學(xué)鋼化處理后再進(jìn)行物理鋼化處理。

基于玻璃的化學(xué)鋼化以及物理鋼化是屬于非常成熟的生產(chǎn)工藝，此領(lǐng)域或相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員經(jīng)過學(xué)習(xí)或時(shí)間等較為容易的掌握其相關(guān)的技術(shù)，能夠通過化學(xué)鋼化和物理鋼化制備所述表面應(yīng)力強(qiáng)度的玻璃基片，即化學(xué)鋼化和物理鋼化的生產(chǎn)工藝作為現(xiàn)有技術(shù)或公知常識(shí)。本發(fā)明中只要能夠或者所述強(qiáng)度的玻璃基片則能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的應(yīng)用效果。

對(duì)于氧化釩熱色智能膜層所在位置而言，可以選擇：

1)位于第一玻璃層面向膠片的一側(cè)；

2)位于第二玻璃層面向膠片的一側(cè)；

3)位于第二玻璃層面向中空腔的一側(cè)；

本發(fā)明中所述的熱色智能膜層是指包含氧化釩膜層在內(nèi)的復(fù)合膜層，可以是兩層膜、三層膜及其以上的膜層。設(shè)計(jì)這樣的膜層結(jié)構(gòu)主要目的在于保護(hù)氧化釩膜層，如果氧化釩膜層直接與玻璃面接觸則在膜層制備過程及其后續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)玻璃里面的Na⁺等有害成分的侵入造成氧化釩功能膜層的性能下降?；陬愃频目紤]，在氧化釩熱色智能膜層與膠片接觸的時(shí)候也需要在氧化釩膜層與膠片之間設(shè)置保護(hù)層，避免膠片中的有機(jī)物侵入功能膜層。故一般情況下熱色智能膜層至少包含三層膜層，即除氧化釩膜層外在其兩側(cè)還至少有一層保護(hù)層。所述的保護(hù)膜層可以選擇金屬膜層、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬氮氧化物等，如NiCrOx，只要能夠保持一定時(shí)間內(nèi)阻隔有害物質(zhì)的侵入以及自身不產(chǎn)生對(duì)氧化釩膜層性能的負(fù)面影響的材料都可以使用。多層膜結(jié)構(gòu)中其它介質(zhì)膜層的作用在于光熱性能、理化性能(如耐磨性)以及顏色方面的調(diào)控。

優(yōu)選地，上述熱色智能膜層包括依次設(shè)置的第一介質(zhì)層、氧化釩膜層、第二介質(zhì)層。

進(jìn)一步地，氧化釩膜層與第一介質(zhì)層或/和第二介質(zhì)之間還可以設(shè)置有紅外反射層。

進(jìn)一步地，氧化釩膜層與第二介質(zhì)層之間還可以依次設(shè)置有第一阻擋層和第二阻擋層。

進(jìn)一步地，氧化釩膜層與第一介質(zhì)層之間還可以設(shè)置有第一阻擋層。

進(jìn)一步地，本發(fā)明中所述的熱色智能膜層也可以選擇如下的常見結(jié)構(gòu)，但是并非作為該功能膜層結(jié)構(gòu)的限定。其中，玻璃指代涂布有熱色智能膜層的玻璃層。

1)玻璃/第一阻擋層/氧化釩膜層/第一阻擋層；

2)玻璃/第一介質(zhì)層/紅外反射層/氧化釩膜層/第二介質(zhì)層；

3)玻璃/第一介質(zhì)層/紅外反射層/氧化釩膜層/阻擋層1/第二介質(zhì)層；

4)玻璃/第一介質(zhì)層/紅外反射層/第一阻擋層/氧化釩膜層/第一阻擋層/第二介質(zhì)層；

5)玻璃/第一介質(zhì)層/紅外反射層/第一阻擋層/氧化釩膜層/第一阻擋層/第二阻擋層/第二介質(zhì)層；

6)玻璃/第一介質(zhì)層/紅外反射層/第二阻擋層/第一阻擋層/氧化釩膜層/第一阻擋層/第二阻擋層/第二介質(zhì)層；

7)玻璃/第一介質(zhì)層/第二阻擋層/紅外反射層/第二阻擋層/第一阻擋層/氧化釩膜層/第一阻擋層/第二阻擋層/第二介質(zhì)層；

8)玻璃/第一介質(zhì)層/氧化釩膜層/第一阻擋層1/第二介質(zhì)層；

9)玻璃/第一介質(zhì)層/第一阻擋層/氧化釩膜層/第一阻擋層/第二介質(zhì)層；

10)玻璃/第一介質(zhì)層/第一阻擋層/氧化釩膜層/第一阻擋層/第二阻擋層/第二介質(zhì)層；

11)玻璃/第一介質(zhì)層/第二阻擋層/第一阻擋層/氧化釩膜層/第一阻擋層/第二阻擋層/第二介質(zhì)層；

12)第一玻璃層/第一介質(zhì)層/氧化釩膜層/第二介質(zhì)層/第一介質(zhì)層/氧化釩膜層/第二介質(zhì)層；

13)第一玻璃層/第一介質(zhì)層/第一阻擋層/氧化釩膜層/第一阻擋層/第二介質(zhì)層/第一介質(zhì)層/第一阻擋層/氧化釩膜層/第一阻擋層/第二介質(zhì)層。

上述結(jié)構(gòu)中紅外反射層為金屬層(厚度優(yōu)選為5nm～15nm)，選自Pt、Au、Ag、Cu或Al中至少一種金屬或其合金。該金屬材料主要屬于貴重金屬材料，其中以Au、Ag、Cu為例的材料在LOW-E建筑節(jié)能玻璃中用作紅外反射材料。紅外反射層也可以為具有紅外反射作用的透明導(dǎo)電膜層(厚度優(yōu)選為10nm～150nm)，材料選自ITO、ATO、AZO、FTO或其它同類材料中的至少一種。關(guān)于上述金屬紅外反射膜層以及化合物紅外反射膜層，該領(lǐng)域的技術(shù)人員是非常容易理解和獲取的。

第一阻擋層選自NiCr、Ni、Cr、Ti、Ni合金、Cr合金中至少一種金屬對(duì)應(yīng)的金屬氧化物膜、金屬氮化物膜或金屬氮氧化物膜，它可以與氧化釩膜層保持更好的連接效果。優(yōu)選地，厚度為1nm～15nm。

第二阻擋層為選自NiCr、Ni、Cr、Ti、Ni合金、Cr合金中至少一種材料，它可以與第一阻擋層配合起到更好的阻隔外部有害元素的侵入，保障氧化釩功能膜層穩(wěn)定長(zhǎng)效的光熱學(xué)性能。優(yōu)選地，厚度為1nm～15nm。

氧化釩膜層為VOx，其中1.75≤x≤2.15，x為平均原子數(shù)。優(yōu)選地，厚度為30nm～150nm。 純VOx膜層的相變溫度為68℃，為了滿足在該溫度附近的不同相變溫度的需要，可以通過在VOx膜層中加入摻雜劑，如摻雜大半徑的金屬離子，如W、Mo離子則可以降低熱色智能膜層的相變溫度；同樣摻雜F離子也可以降低熱色智能膜層的相變溫度；此外特別情況下也可以摻雜小半徑的金屬離子，如Ti、Mg離子則可以升高熱色智能膜側(cè)相變溫度，同時(shí)在針對(duì)熱色智能膜層透過色偏黃的現(xiàn)象還有一定的改善作用。因此，所述摻雜元素選自W、Mo、Nb、Zn、Mg、F以及其它能夠改變熱色智能膜相變溫度的材料，摻雜摩爾百分比為0.5％～10％，關(guān)于可以改變熱色智能膜層相變溫度的材料對(duì)比該領(lǐng)域的技術(shù)人員是非常容易獲得的。

介質(zhì)層(包括第一介質(zhì)層和第二介質(zhì)層)為氧化物、氮化物或氮氧化物，選自TiOx(其中x＝1.7～2.7，優(yōu)選x＝2～2.6)、SixNy(其中x/y＝0.75；或者x/y＝0.76～2.3，富含Si的情況)、SiOx(其中x＝1.7～2.3，優(yōu)選為2.0)、Nb₂O₅、ZrO₂、SnO₂、ZnO₂、ZrNx、SixNyOy或ZnSnO₂中的至少一種，優(yōu)選地，厚度為30～150nm。上述第一介質(zhì)層和第二介質(zhì)層設(shè)置的主要目的在于進(jìn)行最終復(fù)合膜層外觀顏色以及整體透過率方面的調(diào)節(jié)。其應(yīng)用與目前LOW-E節(jié)能膜中的介質(zhì)膜層非常相似，作為該領(lǐng)域的技術(shù)人員對(duì)于上述介質(zhì)層材料的選取也是非常容易的。基于獲取具有相變功能的熱色智能膜需要進(jìn)行高溫條件下的退火，上述介質(zhì)膜層材料中SixNy具有優(yōu)良的耐高溫性能和耐摩擦性能，因此本發(fā)明中優(yōu)選熱色智能膜最表層以及與襯底接觸的最底層為SixNy。與玻璃一側(cè)(即氧化釩膜層與玻璃之間)和復(fù)合膜最表面采用SixNy膜層進(jìn)行保護(hù)，有助于復(fù)合膜層耐溫性能的增加。

進(jìn)一步地，所述熱色智能膜層可重復(fù)疊加一個(gè)以上。即，可以在玻璃基片上重復(fù)涂布某一結(jié)構(gòu)的熱色智能膜層。以第一介質(zhì)層/氧化釩膜層/第二介質(zhì)層這一結(jié)構(gòu)為例，可以重復(fù)涂布一個(gè)以上該結(jié)構(gòu)，形成諸如第一玻璃層/第一介質(zhì)層/氧化釩膜層/第二介質(zhì)層/第一介質(zhì)層/氧化 釩膜層/第二介質(zhì)層/膠片/第二玻璃層這樣的結(jié)構(gòu)；也可以涂覆其他的結(jié)構(gòu)，如在其上涂覆第一介質(zhì)層/紅外反射層/氧化釩膜層/第二介質(zhì)層這一結(jié)構(gòu)，形成諸如第一玻璃層/第一介質(zhì)層/氧化釩膜層/第二介質(zhì)層/第一介質(zhì)層/紅外反射層/氧化釩膜層/第二介質(zhì)層/膠片/第二玻璃層這樣的結(jié)構(gòu)。當(dāng)膜層中第一介質(zhì)層與第二介質(zhì)層選取為同樣成分的膜層時(shí)則在重復(fù)單元中相鄰的第二介質(zhì)層與第一介質(zhì)層可合并為一種成分的膜層，則相當(dāng)于一層膜層。

上述有關(guān)熱色智能膜層的膜層結(jié)構(gòu)的列舉并不是作為其具體的限制，僅是為了更好的理解其有關(guān)的膜層結(jié)構(gòu)。在實(shí)施過程中，相同名稱的膜層可以采用不同的材料和厚度，比如，在氧化釩膜層的兩側(cè)均設(shè)置有第一阻擋層，則其厚度可以各不相同，材料也可以各不相同。

關(guān)于本發(fā)明的節(jié)能玻璃所使用的膠片，只要是有效地作用于玻璃層之間的粘結(jié)，得到期望的光學(xué)性能即可，在一定的溫度或壓力條件下具有相應(yīng)的熱塑性能，夾層玻璃復(fù)合體制作成型后具有充分的高的可見光透過率。例如：聚乙烯醇縮丁醛(PVB)、乙烯乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、聚乙烯醇(PVAL)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚氨酯(PU)等，其中應(yīng)用于建筑門窗或車船玻璃門窗方面已經(jīng)非常成熟的膠片，能夠容易提高與平板玻璃的粘結(jié)性的，優(yōu)選聚乙烯醇縮丁醛(PVB)。本發(fā)明中所述的粘結(jié)膠片通常選用0.3mm～2.28mm的PVB或PU材料，本發(fā)明中的實(shí)施例采用透明的PVB材料。當(dāng)然除了選擇透明的PVB材料而外也可以選擇其他彩色的PVB材料。依據(jù)PVB行業(yè)商業(yè)化宣稱的PVB厚度，可以進(jìn)行0.38mm、0.76mm、1.14mm、1.52mm、2.28mm等多個(gè)厚度的選擇，在達(dá)到安全性能要求的同時(shí)制造成本，通常選擇0.38mm、0.76mm的PVB膠片作為夾層玻璃制品的粘結(jié)材料。

因高速列車運(yùn)行特點(diǎn)，車廂外部會(huì)產(chǎn)生較大的車輪與軌道撞擊噪音。因此為了能夠讓旅客有一個(gè)更為安靜舒適的車內(nèi)環(huán)境，所述的粘結(jié)膠片可以選擇具有隔音功能的PVB材料。如 日本積水公司生產(chǎn)的0.76mm的S-LEC-SAF隔音膜，如世外80分貝的聲音，相比于同樣厚度的普通PVB，隔音膜能夠降低約5分貝的聲音。因此本發(fā)明中使用隔音膜粘結(jié)膠片的節(jié)能玻璃復(fù)合體，高速列車行駛過程產(chǎn)生的噪音對(duì)車廂內(nèi)的影響將更小。

本發(fā)明還提供的上述可用于高速列車側(cè)窗的節(jié)能玻璃的制備方法，包括以下步驟：

(1)對(duì)玻璃基片在常溫或低溫下進(jìn)行鍍膜：按照熱色智能膜層的結(jié)構(gòu)，在第一玻璃層面向膠片一側(cè)表面、或第二玻璃層面向膠片的一側(cè)表面、或第二玻璃層面向內(nèi)側(cè)玻璃復(fù)合體的一側(cè)表面依次沉積各層材料，得到鍍膜玻璃基片；所述熱色智能膜層包括氧化釩膜層(沉積時(shí)屬于非晶態(tài)氧化釩，退火后轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)晶態(tài)，從而具有上述相變功能)及設(shè)置于該氧化釩膜層兩側(cè)的保護(hù)層。鍍膜采用濺射或涂覆的方式進(jìn)行。準(zhǔn)備好的玻璃基片進(jìn)入真空環(huán)境下進(jìn)行鍍膜，本發(fā)明可以采用諸如磁控濺射、電子束蒸發(fā)、離子束濺射、激光濺射等方法進(jìn)行沉積鍍膜，更具有商業(yè)化應(yīng)用而達(dá)到批量生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)的為磁控濺射方法，故優(yōu)選磁控濺射。依據(jù)膜層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，玻璃基片上依次沉積氧化釩膜層和各保護(hù)層，比如，當(dāng)組成為第一玻璃層/第一介質(zhì)層/第一阻擋層/紅外反射層/氧化釩膜層/第一阻擋層/第二介質(zhì)層/膠片/第二玻璃層時(shí)，依次以第一介質(zhì)層靶材、第一阻擋層靶材、紅外反射膜層靶材、氧化釩膜層靶材、第二阻擋層靶材以及第二介質(zhì)層靶材濺射鍍膜，最終形成非晶態(tài)的氧化釩膜層的復(fù)合膜層(即氧化釩熱色智能膜層)。

(2)將鍍膜玻璃基片進(jìn)行退火處理，獲得具有相變功能過的二氧化釩復(fù)合膜層，退火方式優(yōu)選輻射式加熱；依據(jù)不同的膜層結(jié)構(gòu)，其退火的環(huán)境以及氣氛要求有所不同，即可以選擇真空環(huán)境氣氛下退火也可以選擇大氣環(huán)境下退火。結(jié)合實(shí)際的生產(chǎn)其退火溫度范圍在400℃～700℃，退火時(shí)間為數(shù)十秒至數(shù)分鐘不等(如40s～420s)。真空環(huán)境氣氛下退火是在退 火真空腔體抽真空達(dá)到預(yù)定的本底真空后，往真空腔體內(nèi)充入惰性、氧化性、還原性氣氛，可選擇N₂、Ar、O₂、H₂等氣氛。依據(jù)不同的氧化釩熱色智能膜層成分以及膜層結(jié)構(gòu)選擇的退火氣氛成分不同。

(3)退火處理后，將第一玻璃層、膠片、第二玻璃層依次疊放，通過壓制(如熱壓成型)形成外側(cè)玻璃復(fù)合體。熱色智能膜層可以位于與膠片相鄰的玻璃面，也可以位于外玻璃復(fù)合體的最表面。

(4)將外側(cè)玻璃復(fù)合體、框架、內(nèi)側(cè)玻璃復(fù)合體依次疊合，使用密封膠粘結(jié)形成中空玻璃結(jié)構(gòu)，得到所述熱色智能調(diào)光節(jié)能玻璃；其中，夾層玻璃復(fù)合體中第二玻璃層位于面向內(nèi)側(cè)玻璃復(fù)合體一側(cè)，使得熱色智能膜層與膠片相鄰或位于密封空腔一側(cè)。

本發(fā)明中所述的外側(cè)玻璃復(fù)合體類似夾層玻璃結(jié)構(gòu)，其制備方法主要有兩種，其一采用輥壓的方法，其二采用抽真空方法制備夾層玻璃。

如輥壓法：依次疊放鍍膜玻璃、膠片、無鍍膜玻璃，組合好的半成品夾層玻璃，經(jīng)過加溫、輥壓使之成型。輥壓壓力為3bar～6bar，經(jīng)加熱輥壓后玻璃表面溫度達(dá)到40～75℃。然后將玻璃送入高壓釜內(nèi)進(jìn)行高溫高壓成形，高壓釜的壓力為1MPa～1.6MPa，高壓釜溫度范圍為100℃～160℃。如，可設(shè)定輥壓壓力為5bar，表面溫度約65℃，高壓釜的壓力為1.4MPa，高壓釜的溫度為145℃。本發(fā)明中的熱色智能膜層可以設(shè)置在玻璃復(fù)合體內(nèi)(即與膠片相鄰)，也可以設(shè)置于玻璃復(fù)合體外側(cè)(當(dāng)設(shè)置于玻璃復(fù)合體外側(cè)時(shí)，優(yōu)選設(shè)置于面向中空腔的一側(cè))。

如抽真空法：依次疊放鍍膜玻璃、膠片、無鍍膜玻璃，組合好的半成品夾層玻璃，放入可以保持真空密閉環(huán)境的真空袋中，最終放入高壓釜內(nèi)，其真空袋有抽氣口與外界的真空泵組想連，高壓釜在升溫升壓過程中真空袋保持持續(xù)的抽真空的狀態(tài)，經(jīng)過高溫高壓后形成夾 層復(fù)合玻璃體，其高壓釜的壓力為1MPa～1.6MPa，高壓釜溫度范圍為100℃～160℃。如，可設(shè)定輥壓壓力為5bar，表面溫度約65℃，高壓釜的壓力為1.4MPa，高壓釜的溫度為145℃。本發(fā)明中的熱色智能膜層可以設(shè)置在玻璃復(fù)合體內(nèi)(即與膠片相鄰)，也可以設(shè)置于玻璃復(fù)合體外側(cè)(當(dāng)設(shè)置于玻璃復(fù)合體外側(cè)時(shí)，優(yōu)選設(shè)置于面向中空腔的一側(cè))。

基于本發(fā)明構(gòu)造中中空結(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè)玻璃復(fù)合體的不同結(jié)構(gòu)，其節(jié)能玻璃的制備方法有所不同，其具體的制備方法結(jié)合實(shí)施案例說明。

當(dāng)內(nèi)側(cè)玻璃復(fù)合體為貼附防爆膜的單層玻璃時(shí)，該貼附防爆膜的單層玻璃可以是現(xiàn)成產(chǎn)品，還可以包括在單層玻璃上貼附防爆膜制成內(nèi)側(cè)玻璃復(fù)合體的步驟。當(dāng)防爆膜貼附于中空玻璃結(jié)構(gòu)最外表時(shí)則可以在形成中空玻璃結(jié)構(gòu)步驟完成后直接貼附在第三玻璃層表面。

當(dāng)內(nèi)側(cè)玻璃復(fù)合體為夾層玻璃時(shí)，該夾層玻璃可以是現(xiàn)成產(chǎn)品，還可以包括制備夾層玻璃的步驟。該夾層玻璃采用現(xiàn)有技術(shù)制備，如，按照玻璃、膠片、玻璃層疊，通過熱壓成型，獲得內(nèi)層玻璃復(fù)合體。

本發(fā)明中所使用的玻璃基片可以是已經(jīng)經(jīng)過鋼化應(yīng)力增強(qiáng)處理。

上述熱色智能調(diào)光節(jié)能玻璃及其制備方法具有如下的優(yōu)勢(shì)：

(1)設(shè)計(jì)的合適的氧化釩復(fù)合膜層(熱色智能膜層)被封裝在玻璃復(fù)合體內(nèi)部，具有延緩老化增加使用壽命；而且，氧化釩膜層與玻璃和膠片不直接接觸，避免了因相鄰材料成分侵入引起的性能下降等問題；

(2)相比于其它附著LOW-E膜層的夾層玻璃而言具有更好的節(jié)能效果，尤其在紅外區(qū)域具有隨著環(huán)境溫度調(diào)節(jié)光線的特性；

(3)在氧化釩鍍膜玻璃基片的選擇方面可以選取非鋼化應(yīng)力增強(qiáng)的普通玻璃和應(yīng)力增強(qiáng)的鋼化玻璃滿足不同的使用需求，特別情況下可采用化學(xué)鋼化玻璃基片作為節(jié)能玻璃制備的原材料獲得更好的抗沖擊強(qiáng)度。

(4)為了獲得更高可見光透過率等所需要的光熱學(xué)性能，退火時(shí)間方面可以適當(dāng)延長(zhǎng)，因該層玻璃被封裝于中空結(jié)構(gòu)玻璃的內(nèi)部，并且通過膠片粘結(jié)，故鋼化應(yīng)力損耗等安全性能方面的問題迎刃而解。

(5)包含氧化釩的熱色智能膜層具有優(yōu)良的阻隔紫外輻照的特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)紫外線的完全隔斷，利于減緩車窗邊緣膠條的老化而保障其抗沖擊性能，同時(shí)還可以減少玻璃邊緣為阻隔紫外射線而進(jìn)行的絲印采用的加工工序，或者減少車廂內(nèi)車窗遮陽設(shè)施的投入。對(duì)紫外射線完全隔斷也利于車廂內(nèi)旅客的身體健康，特別是紫外射線輻射強(qiáng)烈的地方。

綜上所述，本發(fā)明是選擇氧化釩熱色智能玻璃作為高速列車車窗玻璃的重要組成部分，實(shí)現(xiàn)環(huán)保節(jié)能，生產(chǎn)流程或成本的節(jié)約，促進(jìn)車窗智能材料的應(yīng)用增加人們對(duì)新材料應(yīng)用的科技觸感。

附圖說明

圖1：實(shí)施例1節(jié)能玻璃示意圖；

圖2：實(shí)施例4節(jié)能玻璃示意圖；

圖3：實(shí)施例5節(jié)能玻璃示意圖。

圖中：1.第一玻璃層，2.熱色智能膜層，3.膠片，4.第二玻璃層，5.密封膠，6.充填有分子 篩的框架，7.單層玻璃(第三玻璃層)，8.中空腔，9.防爆膜，10.膠片，11.單層玻璃(第四玻璃層)。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

結(jié)合圖1所述，該實(shí)施例的節(jié)能玻璃結(jié)構(gòu)依次包含：第一玻璃層(6mm化學(xué)鋼化基片)、熱色智能膜層(位于第一玻璃層面向膠片的一側(cè))、膠片(0.76mm透明PVB)、第二玻璃層(6mm物理鋼化玻璃基片)、充填有分子篩的框架(和密封膠)、第三玻璃層(即單片玻璃，6mm物理鋼化玻璃基片)

制備方法如下：

(1)提供玻璃基片。將1片6mm普通浮法玻璃進(jìn)行化學(xué)鋼化形成表面應(yīng)力500Mpa左右玻璃基片(第一玻璃層)，將2片6mm普通浮法玻璃進(jìn)行物理鋼化形成表面應(yīng)力100Mpa左右玻璃基片(分別為第二玻璃層和第三玻璃層)。

(2)沉積膜層。采用真空磁控濺射方法在常溫環(huán)境中于第一玻璃層表面經(jīng)過多個(gè)不同靶材沉積形成G/SixNy(30nm)/VOx(80nm)/SixNy(150nm)(G代表熱色智能膜層貼附的玻璃層，下同)的膜層結(jié)構(gòu)，其中VOx中x＝2(x為氧化釩膜層的平均氧原子數(shù)，下同)。

(3)膜層退火。在真空氣氛環(huán)境中采用紅外輻射加熱對(duì)鍍膜后的第一玻璃層進(jìn)行退火，紅外光源的功率密度為120KW/m²，退火時(shí)間65s；

(4)外側(cè)玻璃復(fù)合體制備。將退火后的玻璃基片(第一玻璃層)膜面向上放置，依次疊 放0.76mmPVB、第二玻璃層，通過輥壓方法預(yù)壓后放入高壓釜進(jìn)行高溫高壓成型形成外側(cè)玻璃復(fù)合體。

(5)制備中空玻璃結(jié)構(gòu)。將外側(cè)玻璃復(fù)合體、充填有分子篩的框架和第三玻璃層依次層疊，通過密封膠粘結(jié)，形成最終的中空玻璃結(jié)構(gòu)，其中第二玻璃層與中空腔相鄰。

如果直接采用已經(jīng)經(jīng)過所需鋼化應(yīng)力增強(qiáng)處理的玻璃基片，則可以省去(1)步驟。

框架厚度可以是6mm-30mm，中空空腔內(nèi)可以充入N2或惰性氣體，其中惰性氣體Ar是制備具有更好熱學(xué)性能節(jié)能玻璃的高性價(jià)比的氣體選擇，本實(shí)施例中充入Ar氣體。

實(shí)施例2

相比于實(shí)施例1，不同之處在于，第二玻璃層為3mm化學(xué)鋼化基片，第三玻璃層為8mm物理鋼化玻璃基片，熱色智能膜層沉積在第二玻璃層基片表面，沉積的膜層結(jié)構(gòu)為G/ITO(150nm)/VOx(150nm)/SixNy(50nm)，其中x＝2.15。退火時(shí)間70s。制備夾層過程中依次疊放第一玻璃層、0.76mmPVB、鍍膜第二玻璃層，膜面位于最上面(即最后熱色智能膜層位于中空腔一側(cè))。然后采用抽真空方式進(jìn)行高溫高壓成形形成外側(cè)玻璃復(fù)合體。

實(shí)施例3

相比于實(shí)施例1不同之處在于，采用6mm物理鋼化玻璃作為第二玻璃層，熱色智能膜層沉積在第二玻璃層基片表面，膜層結(jié)構(gòu)為G/SixNy(80nm)/NiCrOx(1nm)/VOx(30nm)/NiCrOx(15nm)/SixNy(80nm)，VOx中x＝1.75。退火時(shí)間125s。制備夾層過程中依次疊放第一玻璃層、0.76mmPVB、鍍膜第二玻璃層，膜面與PVB膠片相鄰，然后采用輥壓方式后進(jìn)行高溫高壓成形形成外側(cè)玻璃復(fù)合體，熱色智能膜層位于第二玻璃層面向膠片一側(cè)。

實(shí)施例4

相比于實(shí)施例1，不同之處在于，該實(shí)施例的節(jié)能玻璃結(jié)構(gòu)依次包含：第一玻璃層(6mm化學(xué)鋼化基片)、熱色智能膜層、膠片(0.76mm透明PVB)、第二玻璃層(6mm物理鋼化玻璃基片)、充填有分子篩的框架(和密封膠)、防爆膜、第三玻璃層(6mm物理鋼化玻璃基片)，其中防爆膜貼附于第三玻璃層上且與中空腔相鄰，在6mm化學(xué)鋼化的第一玻璃層上沉積氧化釩熱色智能膜的膜層結(jié)構(gòu)為G/SixNy(80nm)/Ni(1nm)/NiOx(1nm)/VOx(150nm)/NiCrOx(2nm)/NiCr(15nm)/SixNy(150nm)，采用紅外輻射加熱方式在大氣環(huán)境中退火。退火時(shí)間40s。

該實(shí)施例可以結(jié)合圖示2進(jìn)行說明。

制備步驟中，相應(yīng)地還包含制備貼附防爆膜的內(nèi)側(cè)玻璃復(fù)合體的步驟，具體如下：

選取6mm物理鋼化第三玻璃層，在其中一面貼附無陽光控制功能涂層的空白防爆膜，同時(shí)切除玻璃四周距離邊緣約20mm的防爆膜，實(shí)際的切除量依據(jù)中空玻璃密封膠的膠深而定，只要保持金屬間隔框兩側(cè)的部分丁基膠壓著防爆膜的四周邊緣。

相應(yīng)地，步驟(5)中，第三玻璃層貼附防爆膜的那面面向中空腔。

實(shí)施例5

相比于實(shí)施例1，不同之處在于，該實(shí)施例的節(jié)能玻璃結(jié)構(gòu)依次包含：第一玻璃層(6mm化學(xué)鋼化基片)、熱色智能膜層(位于第一玻璃層第2面)、膠片(0.76mm透明PVB)、第二玻璃層(6mm物理鋼化玻璃基片)、充填有分子篩的框架(和密封膠)、第三玻璃層(3mm物理鋼化玻璃基片)、膠片(0.76mm透明PVB)、第四玻璃層(3mm物理鋼化玻璃基片)，在第 一玻璃層上鍍膜形成熱色智能膜的結(jié)構(gòu)為G/SixNy(30nm)/FTO(10nm)/NiCrOx(10nm)/VOx(150nm)/NiOx(15nm)/NiCr(1nm)/SixNy(150nm)。退火時(shí)間60s。

制備步驟中，相應(yīng)地還包含制備內(nèi)側(cè)玻璃復(fù)合體的步驟，具體如下：

取3mm物理鋼化第三玻璃層，在上面依次疊放0.76mmPVB膠片、3mm物理鋼化第四玻璃層，通過輥壓方法預(yù)壓后放入高壓釜進(jìn)行高溫高壓成型形成內(nèi)側(cè)玻璃復(fù)合體。

相應(yīng)地，步驟(5)為：制備中空玻璃結(jié)構(gòu)。將外側(cè)玻璃復(fù)合體、充填有分子篩的框架和內(nèi)側(cè)玻璃復(fù)合體依次層疊，通過密封膠粘結(jié)，形成最終的中空玻璃結(jié)構(gòu)，其中第二玻璃層、第三玻璃層與中空腔相鄰。

實(shí)施例6

相比于實(shí)施例4而言，不同之處在于熱色智能膜層沉積在第一玻璃層基片表面，結(jié)構(gòu)為G/SixNy(30nm)/NiCr(2nm)/Ag(5nm)/NiCr(3nm)/NiCrOx(1nm)/VOx(30nm)/NiCrOx(1nm)/NiCr(5nm)/SixNy(70nm)，膠片采用0.76mm的隔音膜。高速列車行駛產(chǎn)生的噪音對(duì)車廂內(nèi)的影響進(jìn)一步減小。

實(shí)施例7

相比于實(shí)施例4，不同之處在于，該實(shí)施例的外側(cè)玻璃復(fù)合體依次包含：第一玻璃層(5mm化學(xué)鋼化玻璃基片)、熱色智能膜層、膠片(0.76mm透明PVB)、第二玻璃層(5mm物理鋼化玻璃基片)，第一玻璃層經(jīng)過化學(xué)鋼化后再進(jìn)行物理鋼化處理，最后單層表面應(yīng)力進(jìn)一步增加，最高可達(dá)到800Mpa左右。

實(shí)施例8

相比于實(shí)施例1不同之處在于，氧化釩熱色膜層的膜層結(jié)構(gòu)為G/ZrO₂(30nm)/VOx(80nm)/ZrNx(60nm)，其中VOx的x＝2。退火時(shí)間70s。

實(shí)施例9

相比于實(shí)施例8不同之處在于，氧化釩熱色膜層的膜層結(jié)構(gòu)為G/ZrO₂(30nm)/VOx(40nm)/ZrO₂(60nm)/ZrO₂(30nm)/VOx(40nm)/NiCrOx(3nm)/ZrNx(60nm)，其中VOx的x＝2。退火時(shí)間80s。

實(shí)施例10

相比于實(shí)施例8不同之處在于，氧化釩膜層摻雜W元素，其摻雜量摩爾濃度為1.5％，其膜層結(jié)構(gòu)表述為G/ZrO₂(30nm)/VOx：W(80nm)/ZrNx(60nm)，其中VOx的x＝2。相變溫度為32.5℃。其中VOx：W代表摻雜W的氧化釩膜層。

實(shí)施例11

相比于實(shí)施例4，不同之處在于，防爆膜貼附于第三玻璃層背向中空腔的一側(cè)，即防爆膜與中空腔不相鄰。相應(yīng)地，貼附防爆膜的步驟可以在完成所述中空玻璃框架結(jié)構(gòu)玻后進(jìn)行，即，將外側(cè)玻璃復(fù)合體、充填有分子篩的框架和第三玻璃層依次層疊，通過密封膠粘結(jié)，形成最終的中空玻璃結(jié)構(gòu)后，再在第三玻璃層的表面貼附防爆膜。

實(shí)施例12

相比于實(shí)施例3，不同之處在于，兩個(gè)SixNy層的材料替換為Nb₂O₅。

實(shí)施例13

相比于實(shí)施例3，不同之處在于，兩個(gè)SixNy層的材料替換為SnO₂。

本發(fā)明中實(shí)施例1至13其鍍膜基片的退火方面，采用紅外輻射退火在30s至120s時(shí)間內(nèi)可以完成晶化。

綜上所提供的實(shí)施例中玻璃基片的鋼化方式方法、玻璃厚度、PVB的厚度以及膜層結(jié)構(gòu)等相關(guān)參數(shù)的選擇僅作為一種較好能夠?qū)崿F(xiàn)某種結(jié)構(gòu)、達(dá)到一定安全性能以及一定的成本指標(biāo)的構(gòu)造形式，并非作為本發(fā)明的任何限定。