抗紫外安全玻璃的研究进展

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　　抗紫外安全玻璃主要是两块玻璃板之间夹有一透明抗紫外粘接层，称作抗紫外中间膜。抗紫外安全玻璃的中间膜是用聚乙烯醇缩丁醛(PVB)作基材，将纳米材料和PVB混合溶解，制作成抗紫外中间膜，中间膜粘接两块玻璃构成层合安全玻璃，简单结构见图1。

　　为了提高耐冲击性和耐穿透性，抗紫外安全玻璃有材料的变化、层数的变化以及各厚度的调整。现在是0.38mm和0.76mm, 0.38mm的中间膜主要用于建筑和汽车，0.76mm的中间膜主要应用于防盗、防弹等用途。近数10年，随着氟利昂等氟氯烷类物质使用量剧增，造成臭氧层的破坏与空洞，使得阳光中到达地面的紫外线增强。紫外线虽然具有促进动

　　物体内维生素D的合成、杀菌和保健等功效，但是其会对设施设备（词条“设备”由行业大百科提供）造成老化，皮肤的损害，免疫功能的下降和引起皮肤癌和白内障等危害。Woods等研究发现，紫外线的照射可导致33.3%的正常人发生免疫抑制，而在皮肤肿瘤患者中其发生率可高达90%。在幼年和青年时期，过多地暴露于太阳光和晒伤的形成会在很大程度上增加患基底细胞癌和鳞状细胞癌的危险。随着经济的快速发展和人们健康意识的增强，如何抵御紫外线辐射己引起人们的广泛关注。现今很多国家都广泛地开展关于紫外线的危害的研究工作，且加强紫外线强度的监测、预测，并大力研究紫外辐射的防护问题，因此，抗紫外安全玻璃应运而生，应用领域十分广阔。

　　1 抗紫外安全玻璃的研究现状

　　安全玻璃自20世纪30年代开始兴起，由于其优良的性能,各国都竞相发展。在欧洲、美国、日本等汽车工业和建筑业发达国家发展较快，使得每年以约10%以上的速度增长。而中国在1957年上海耀华玻璃厂建成开始，玻璃业逐渐开始发展和增速，每年约几倍甚至几十倍速度增长，近年来由于汽车产业和房地产等建筑业的兴起，安全玻璃的需求量和生产量逐年以极大的速度增加，每年产量约2500万m2，成为玻璃生产大国。虽然普通的安全玻璃己在各个领域广泛应用，但抗紫外安全玻璃起步较晚，近几年研究比较热门，这主要是纳米技术的诞生促进了抗紫外安全玻璃的发展。纳米技术在20世纪80年出现，90年代迅速发展和应用。

　　当材料粒径达到纳米级后，其体积效应和表面效应使得磁性、光吸收、催化性和电导性等特别突出。正因如此，有许多纳米材料具有良好的吸收紫外线的效果，如纳米TiO2,纳米SiO2,纳米A1203和纳米Zn0等，将这些材料应用到防护紫外线方面效果极其突出。但是由于纳米材料价格昂贵，只在高档物品及贵重资料方面有所应用，而日常生活方面使用较少，这阻碍了其广泛应用。近年来对TiO2氏研究最多，技术也相对成熟，科学家也都致力于这些材料的研究，会将纳米材料逐渐运用到抗紫外安全玻璃的应用研究中，造福普通大众。

　　2 抗紫外安全玻璃的抗紫外机理

　　现在抗紫外安全玻璃抗紫外机理主要有两种:一种，是吸收屏蔽理论，另一种是光致变引起物质颜色变化。

　　2.1吸收屏蔽理论

　　纳米材料的电子结构是由充满电子的价电子带和没有电子的空轨道形成的传导带构成。价带和导带之间的能量差值，称为禁带宽度。当纳米材料受到紫外线照射时，价带的电子激发至导带，发生空穴，形成电子—空穴对。电子一空穴对在材料内迅速移动，而且具有极强的化学活性。激活的电子一空穴对迅速发生各种氧化还原反应后重新结合，将紫外线以热和光的形式释放掉能量。根据光散射理论，光的散射能力和折射率与颗粒粒径有关，颗粒越小，对光的屏蔽能力和折射率越大，对光的散射能力越大。如纳米金红石型Ti02的禁带宽度约为3.0eV,折射率为2.71;纳米Zn0的禁带宽度约为3.2 eV,折射率为2.03,当受到紫外线照射时，二者具有很强的紫外线吸收屏蔽能力。

　　2.2光致变色理论

　　光致变色物质是近年来研究得较热的一种功能性染料。所谓光致变色就是指一种物质M受到紫外线照射后，可发生光化学反应得到产物N，而M和N的颜色明显不同，一般M是无色透明的物质，而N是有颜色物质，可以有效地阻碍紫外线的通过。在紫外光照停止时，N就能可逆地自动恢复到原来的物质M，保证光线的通过。将这种物质掺杂到PVB中制成夹层安全玻璃，那么这种玻璃除具有本身的一些性能外，还具有调光作用和光致变色性能。刘辉等将光致变色吲哚琳螺毗喃化合物掺杂到PVB中，制成了一种具有光致变色性能的夹层安全玻璃。在正常情况下，夹层玻璃无色透明，而在紫外光照射下，夹层玻璃变成红色，阻止紫外线的通过。

　　3 抗紫外安全玻璃的制备方法

　　制备抗紫外安全玻璃分两步进行:第一步是纳米材料和PVB制成悬浮液，将其制成均匀透明的抗紫外膜片;第二步是玻璃片与抗紫外膜片的处理加工，形成抗紫外安全玻璃。

　　3.1 制备悬浮液，合成抗紫外膜片

　　纳米颗粒直径在1~100nm之间，使得颗粒比表面积大，比表面能高，属于热力不稳定休系，在制备和处理过程中极易发生粒子凝并、团聚现象，导致应用对纳米颗粒进行分散.目前纳米材料的分散方法主要有以下3种。

　　(1)机械分散法:利用高速分散机或精磨机，在剪切力或撞击力作用下，使纳米颗粒在基体中达到有效地分散。机械分散法可以实现颗粒团聚体的解团，效果并不理想。其原因在于尽管使团聚颗粒在强制剪切力作用下解团，但颗粒间的吸附引力尤存，解团后又可能迅速团聚长大。朱协彬等利用球磨法将ITO粉体在无水乙醇体系分散制各的ITO浆液，与PVB树脂、PVPK30分散剂和异丙醉等制备了ITO/PVB涂料，结果发现ITO颗粒分散均匀，具有高的紫外吸收率，制各了抗紫外安全玻璃。

　　(2)超声波分散法:利用超声空化时产生的局部高温、高压或强冲击波和微射流等，弱化微粒间的微粒作用能，有效地对纳米材料进行超处理，以达到均质、分散、乳化和粉碎等目的。超声波分散法可以使团聚体解团破碎，效果比机械分散法理想，但颗粒间的吸附引力依然存在.静止后迅速团聚。黄燕等研究了纳米氧化锡锑(ATO)在水中的分散性能，结果发现超声波可以获得小粒径且分布窄的分散液，分散效果比机械分散法的效果好。

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