抗紫外安全玻璃的研究進(jìn)展
抗紫外安全玻璃主要是兩塊玻璃板之間夾有一透明抗紫外粘接層,,稱作抗紫外中間膜??棺贤獍踩AУ闹虚g膜是用聚乙烯醇縮丁醛作基材,,將納米材料和PVB混合溶解,,制作成抗紫外中間膜,中間膜粘接兩塊玻璃構(gòu)成層合安全玻璃,。
為了提高耐沖擊性和耐穿透性,,抗紫外安全玻璃有材料的變化、層數(shù)的變化以及各厚度的調(diào)整?,F(xiàn)在是0.38mm和0.76mm,0.38mm的中間膜主要用于建筑和汽車,,0.76mm的中間膜主要應(yīng)用于防盜、防彈等用途,。近數(shù)10年,,隨著氟利昂等氟氯烷類物質(zhì)使用量劇增,造成臭氧層的破壞與空洞,,使得陽光中到達(dá)地面的紫外線增強(qiáng),。紫外線雖然具有促進(jìn)動
物體內(nèi)維生素D的合成、殺菌和保健等功效,,但是其會對設(shè)施設(shè)備造成老化,,皮膚的損害,免疫功能的下降和引起皮膚癌和白內(nèi)障等危害,。Woods等研究發(fā)現(xiàn),,紫外線的照射可導(dǎo)致33.3%的正常人發(fā)生免疫抑制,,而在皮膚腫瘤患者中其發(fā)生率可高達(dá)90%,。在幼年和青年時期,過多地暴露于太陽光和曬傷的形成會在很大程度上增加患基底細(xì)胞癌和鱗狀細(xì)胞癌的危險,。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人們健康意識的增強(qiáng),,如何抵御紫外線輻射己引起人們的廣泛關(guān)注。現(xiàn)今很多國家都廣泛地開展關(guān)于紫外線的危害的研究工作,,且加強(qiáng)紫外線強(qiáng)度的監(jiān)測,、預(yù)測,并大力研究紫外輻射的防護(hù)問題,,因此,,抗紫外安全玻璃應(yīng)運而生,應(yīng)用領(lǐng)域十分廣闊,。
1抗紫外安全玻璃的研究現(xiàn)狀
安全玻璃自20世紀(jì)30年代開始興起,,由于其優(yōu)良的性能,各國都競相發(fā)展。在歐洲,、美國,、日本等汽車工業(yè)和建筑業(yè)發(fā)達(dá)國家發(fā)展較快,,使得每年以約10%以上的速度增長。而中國在1957年上海耀華玻璃廠建成開始,,玻璃業(yè)逐漸開始發(fā)展和增速,,每年約幾倍甚至幾十倍速度增長,近年來由于汽車產(chǎn)業(yè)和房地產(chǎn)等建筑業(yè)的興起,,安全玻璃的需求量和生產(chǎn)量逐年以極大的速度增加,,每年產(chǎn)量約2500萬m2,成為玻璃生產(chǎn)大國,。雖然普通的安全玻璃己在各個領(lǐng)域廣泛應(yīng)用,,但抗紫外安全玻璃起步較晚,近幾年研究比較熱門,,這主要是納米技術(shù)的誕生促進(jìn)了抗紫外安全玻璃的發(fā)展,。納米技術(shù)在20世紀(jì)80年出現(xiàn),90年代迅速發(fā)展和應(yīng)用,。
當(dāng)材料粒徑達(dá)到納米級后,,其體積效應(yīng)和表面效應(yīng)使得磁性、光吸收,、催化性和電導(dǎo)性等特別突出,。正因如此,有許多納米材料具有良好的吸收紫外線的效果,,如納米TiO2,納米SiO2,納米A1203和納米Zn0等,,將這些材料應(yīng)用到防護(hù)紫外線方面效果極其突出。但是由于納米材料價格昂貴,,只在高檔物品及貴重資料方面有所應(yīng)用,,而日常生活方面使用較少,這阻礙了其廣泛應(yīng)用,。近年來對TiO2氏研究最多,,技術(shù)也相對成熟,科學(xué)家也都致力于這些材料的研究,,會將納米材料逐漸運用到抗紫外安全玻璃的應(yīng)用研究中,,造福普通大眾。
2抗紫外安全玻璃的抗紫外機(jī)理
現(xiàn)在抗紫外安全玻璃抗紫外機(jī)理主要有兩種:一種,,是吸收屏蔽理論,,另一種是光致變引起物質(zhì)顏色變化。
2.1吸收屏蔽理論
納米材料的電子結(jié)構(gòu)是由充滿電子的價電子帶和沒有電子的空軌道形成的傳導(dǎo)帶構(gòu)成,。價帶和導(dǎo)帶之間的能量差值,,稱為禁帶寬度。當(dāng)納米材料受到紫外線照射時,,價帶的電子激發(fā)至導(dǎo)帶,,發(fā)生空穴,,形成電子—空穴對。電子一空穴對在材料內(nèi)迅速移動,,而且具有極強(qiáng)的化學(xué)活性,。激活的電子一空穴對迅速發(fā)生各種氧化還原反應(yīng)后重新結(jié)合,將紫外線以熱和光的形式釋放掉能量,。根據(jù)光散射理論,,光的散射能力和折射率與顆粒粒徑有關(guān),顆粒越小,,對光的屏蔽能力和折射率越大,,對光的散射能力越大。如納米金紅石型Ti02的禁帶寬度約為3.0eV,折射率為2.71;納米Zn0的禁帶寬度約為3.2eV,折射率為2.03,當(dāng)受到紫外線照射時,,二者具有很強(qiáng)的紫外線吸收屏蔽能力,。
2.2光致變色理論
光致變色物質(zhì)是近年來研究得較熱的一種功能性染料。所謂光致變色就是指一種物質(zhì)M受到紫外線照射后,,可發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)得到產(chǎn)物N,,而M和N的顏色明顯不同,一般M是無色透明的物質(zhì),,而N是有顏色物質(zhì),,可以有效地阻礙紫外線的通過。在紫外光照停止時,,N就能可逆地自動恢復(fù)到原來的物質(zhì)M,,保證光線的通過。將這種物質(zhì)摻雜到PVB中制成夾層安全玻璃,,那么這種玻璃除具有本身的一些性能外,,還具有調(diào)光作用和光致變色性能。劉輝等將光致變色吲哚琳螺毗喃化合物摻雜到PVB中,,制成了一種具有光致變色性能的夾層安全玻璃,。在正常情況下,夾層玻璃無色透明,,而在紫外光照射下,夾層玻璃變成紅色,,阻止紫外線的通過,。
3抗紫外安全玻璃的制備方法
制備抗紫外安全玻璃分兩步進(jìn)行:第一步是納米材料和PVB制成懸浮液,將其制成均勻透明的抗紫外膜片;第二步是玻璃片與抗紫外膜片的處理加工,,形成抗紫外安全玻璃,。
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