一种高保温低频隔音复合玻璃
技术领域
本发明涉及一种高保温低频隔音复合玻璃，属于建筑隔音材料技术领域。
背景技术
随着城市化的不断发展，使居住在机场、高铁以及高速公路等附近的居民常常受到昼夜往复的交通噪音影响，这属于一种低频噪音，要提升居民的生活品质，此类居住建筑就需进行专业的隔声降噪设计，提升整体外围护结构的隔声能力，降低交通噪音传入日常室内居住环境。建筑外围护的外窗相对墙体来说隔声性能要差一些，是建筑隔绝交通噪音的一个薄弱点，而普通外窗的中空玻璃对交通低频噪音隔绝又显得十分无力。
现有的隔音玻璃，如授权公告号CN207920425U的中国实用新型专利，其公开了一种隔音隔热中空玻璃窗，包括窗框和设置在窗框内的窗体，所述窗体包括三层玻璃；所述三层玻璃通过密封胶密封成一个整体，三层玻璃之间形成两个密闭空腔；任意相邻两层玻璃不平行。但是，这种隔音玻璃的任意相邻两层玻璃不平行，会造成玻璃加工带有方向性，非常规玻璃加工工艺，工艺复杂，生产效率低下，同时窗户安装后建筑立面视觉效果不好，倒影成像混乱。
另一种隔音玻璃，如公开号CN110952887A的中国发明专利申请，其公开了一种隔音玻璃，包括玻璃基体和若干谐振器单元，所述玻璃基体具有中空腔，若干所述谐振器单元分散于所述中空腔并与所述玻璃基体形成声子晶体。但是，这种玻璃中空腔体中加入若干谐振单元，并且谐振单元分散于中空腔体，非常规玻璃加工工艺，工艺复杂，生产效率低下，同时窗户安装后室内视觉效果不通透，并且整体工程通用性较差。
另一种隔音玻璃，如授权公告号CN 206571357 U的中国实用新型专利，其公开了一种隔音真空玻璃，包括真空玻璃层，所述真空玻璃层由第一钢化玻璃和第二钢化玻璃构成，第一钢化玻璃和第二钢化玻璃之间为真空间隙；所述第二钢化玻璃外部设有普通平板玻璃，普通平板玻璃与第二钢化玻璃之间为中空间隙；所述普通平板玻璃与第二钢化玻璃的中心处设有中心连接柱，中心连接柱用于普通平板玻璃和第二钢化玻璃；所述普通平板玻璃的内侧面贴有透明吸音膜。但是，该玻璃中空腔体中加入中间连接柱，中空腔体抽真空，非常规玻璃加工工艺，工艺复杂，生产效率低下，同时窗户安装后室内视觉效果不够通透，安全性以及耐久性较差，因此整体工程通用性较差。
由上述背景技术可知，居住在上述区域的居民，交通噪音是其日常生活的一个重要痛点，目前对门窗的低频隔音也缺乏系统化的研究，也未有成熟的产品去解决这个问题，同时对于北方严寒和寒冷地区极为严苛的节能规范，单中空隔音玻璃很难满足保温隔热的要求，因此改进的高保温低频隔音复合玻璃有着重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种高保温低频隔音复合玻璃，可工程批量化生产应用，安装后仍然具有玻璃通透且美观，针对现有隔音玻璃技术存在的不足，以及满足北方严寒和寒冷地区严苛的节能规范，又有较强的隔音效果。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高保温低频隔音复合玻璃，包括四层玻璃层，该四层玻璃层平行设置，分别为第一玻璃、第二玻璃、第三玻璃和第四玻璃，从左至右依次设置为第一层为第一玻璃，第二层为PVB隔音胶片，第三层为第二玻璃，第四层为小中空腔体层，第五层为第三玻璃，第六层大中空腔体层，第七层为第四玻璃，上述七层结构平行布置，第一层的第一玻璃通过第二层的PVB隔音胶片与第三层第二玻璃粘合。
根据本发明所述的复合玻璃，其中，在第三层的第二玻璃与第五层的第三玻璃之间还设置小铝合金隔条，小铝合金隔条设置在第二玻璃和第三玻璃靠近边缘的位置，并在边缘位置利用密封胶进行密封，进而形成密闭的小中空腔体层。
有利地，在该小中空腔体层中填充惰性气体氩气，填充比例大于90％，如此设置可减缓小中空腔体层的热对流和热传导，从而减弱第二玻璃与第三玻璃之间的导热能力。
根据本发明所述的复合玻璃，其中，在第五层的第三玻璃与第七层的第四玻璃之间还设置大铝合金隔条，大铝合金隔条设置在第三玻璃和第四玻璃靠近边缘的位置，并在边缘位置利用密封胶进行密封，进而形成密闭的大中空腔体层。
有利地，在该大中空腔体层中填充惰性气体氩气，填充比例大于90％，如此设置可减缓大中空腔体层8内的热对流和热传导，从而减弱第二玻璃与第三玻璃之间的导热能力。
根据本发明所述的复合玻璃，其中，第一玻璃和第二玻璃厚度相同。
有利地，第一玻璃和第二玻璃厚度为3-5mm。
根据本发明所述的复合玻璃，其中，第四玻璃比第三玻璃厚度大；且第三玻璃和第四玻璃均比第一玻璃和第二玻璃厚度大。
有利地，第三玻璃和第四玻璃厚度为4-12mm。
根据本发明所述的复合玻璃，其中，大中空腔体层比小中空腔体层厚度大。
有利地，第四层的小中空腔体层优选厚度为8-10mm，尤其是9mm；第六层的大中空腔体层优选厚度为20-30mm，尤其是25mm。
根据本发明所述的复合玻璃，其中，PVB隔音胶片为三层复合膜。
有利地，PVB隔音胶片的厚度为1-2mm。
根据本发明所述的复合玻璃，其中，三层复合膜的两个外层由PVB树脂和增塑剂及可选的加工助剂形成。
有利地，增塑剂选自二丙二醇二苯甲酸酯。
根据本发明所述的复合玻璃，其中，基于PVB树脂的重量，增塑剂的添加量为30-40wt％。
根据本发明所述的复合玻璃，其中，三层复合膜的中间层由PVB树脂、改性SiO2气凝胶和增塑剂及可选的加工助剂形成。
根据本发明所述的复合玻璃，其中，基于PVB树脂的重量，增塑剂的添加量为30-40wt％。
根据本发明所述的复合玻璃，其中，所述改性SiO2气凝胶的添加量为6-10wt％。
有利地，增塑剂选自二丙二醇二苯甲酸酯。
根据本发明所述的复合玻璃，其中，所述改性SiO2气凝胶的制备方法如下：将SiO2气凝胶使用20wt％的(3,3,3-三氟丙基)甲基二甲氧基硅烷的乙醇溶液浸泡72h；所得湿气凝胶使用乙醇洗涤3次，随后使用超临界CO2在55℃和10Mpa条件下干燥，得到所述改性SiO2气凝胶。
根据本发明所述的复合玻璃，其中，所述加工助剂包括紫外吸收剂、自由基捕获剂、红外吸收剂、抗氧化剂、渗透剂、分散剂。
有利地，所述加工助剂的含量是本领域技术人员所熟知的。
根据本发明所述的复合玻璃，其中，所述三层复合膜由两个外层和中间层的原料混合均匀后熔融，通过复合分配器挤出并流延成膜。
根据本发明所述的复合玻璃，其中，三层复合膜的中间层与每个外层的厚度比为(1.5-2.5):1。
本发明的有益效果是：本发明增强了整体玻璃使用时的安全性，并且满足严苛的节能标准；同时达到了隔绝大部分交通低频噪音的效果，并且该配置有较强的工程通用性，安装后与常规玻璃通透效果无异。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明具体实施方式的高保温低频隔音复合玻璃。
附图标记说明：
1-第一玻璃，2-PVB隔音胶片，3-第二玻璃，4-小中空腔体层，5-小铝合金隔条，6-密封胶，7-第三玻璃，8-大中空腔体层，9-第四玻璃，10-大铝合金隔条，11-密封胶。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。
参见图1所示：一种高保温低频隔音复合玻璃，包括从左至右依次设置为第一层为第一玻璃1，第二层为PVB隔音胶片2，第三层为第二玻璃3，第四层为小中空腔体层4，第五层为第三玻璃7，第六层大中空腔体层6，第七层为第四玻璃9。
该复合玻璃总共四层玻璃层，该四层玻璃层平行设置，分别为第一玻璃1、第二玻璃3、第三玻璃7和第四玻璃9。
优选的实施例是，上述四层玻璃为浮法玻璃。
第一层的第一玻璃1通过第二层的PVB隔音胶片2与第三层第二玻璃3粘合。
PVB隔音胶片2为半透明膜片，对玻璃有很好粘结力，具有透明、耐热、耐寒、机械强度高等特性，能够牢固地粘合第一层的第一玻璃1和第三层第二玻璃3。
PVB隔音胶片2对声波有阻滞作用，能够有效的降低低频噪音传导。
在本发明中，PVB隔音胶片2为三层复合膜。
其中，三层复合膜的两个外层由PVB树脂和增塑剂及可选的加工助剂形成。
有利地，增塑剂选自二丙二醇二苯甲酸酯。
基于PVB树脂的重量，增塑剂的添加量为30-40wt％。
三层复合膜的中间层由PVB树脂、改性SiO2气凝胶和增塑剂及可选的加工助剂形成。
基于PVB树脂的重量，增塑剂的添加量为30-40wt％。
有利地，增塑剂选自二丙二醇二苯甲酸酯。
所述改性SiO2气凝胶的添加量为6-10wt％。
在本发明中，所述改性SiO2气凝胶的制备方法如下：将SiO2气凝胶使用20wt％的(3,3,3-三氟丙基)甲基二甲氧基硅烷的乙醇溶液浸泡72h；所得湿气凝胶使用乙醇洗涤3次，随后使用超临界CO2在55℃和10Mpa条件下干燥，得到所述改性SiO2气凝胶。
在本发明中，所述三层复合膜由两个外层和中间层的原料混合均匀后熔融，通过复合分配器挤出并流延成膜。
有利地，所述熔融温度为125-140℃。
不希望局限于任何理论，改性SiO2气凝胶改善了PVB隔音胶片2对声波的阻滞作用，能够有效的降低低频噪音传导。
有利地，三层复合膜的中间层与每个外层的厚度比为(1.5-2.5):1。
第三层的第二玻璃3与第五层的第三玻璃7之间为小中空腔体层4，为了形成上述小中空腔体层4，在第三层的第二玻璃3与第五层的第三玻璃7之间还设置小铝合金隔条5，小铝合金隔条5设置在第二玻璃3和第三玻璃7靠近边缘的位置，并在边缘位置利用密封胶6进行密封，进而形成密闭的小中空腔体层4，在该小中空腔体层4填充惰性气体氩气，填充比例大于90％，如此设置可减缓小中空腔体层4的热对流和热传导，从而减弱第二玻璃3与第三玻璃7之间的导热能力。
第五层的第三玻璃7与第七层的第四玻璃9之间为大中空腔体层8，为了形成上述大中空腔体层8，在第五层的第三玻璃7与第七层的第四玻璃9之间还设置大铝合金隔条10，大铝合金隔条10设置在第三玻璃7和第四玻璃9靠近边缘的位置，并在边缘位置利用密封胶11进行密封，进而形成密闭的大中空腔体层8，在该大中空腔体层8填充惰性气体氩气，填充比例大于90％，如此设置可减缓大中空腔体层8内的热对流和热传导，从而减弱第二玻璃3与第三玻璃7之间的导热能力。
优选的实施例是，第一层的第一玻璃1和第三层的第二玻璃3采用了两片厚度均为4mm的玻璃，保证夹胶玻璃工艺的可行性，第二层的PVB隔音胶片2厚度为1.14mm，起到增强隔离低频噪音的效果。
第五层的第三玻璃7采用厚度为6mm的玻璃，第七层的第四玻璃9采用厚度为8mm玻璃，加大与前两层玻璃的厚度差，错开吻合效应的频率，增强玻璃隔音效果。
优选的是，第一玻璃1和第二玻璃3厚度相同，且采用厚度较薄的玻璃，例如，3-5mm，尤其是4mm，第三玻璃7和第四玻璃9厚度不同，并且均比第一玻璃1和第二玻璃3更厚，可以为4-12mm。
此外，第四层的小中空腔体层4优选厚度为8-10mm，尤其是9mm，第六层的大中空腔体层8优选厚度为20-30mm，尤其是25mm。
本发明还可存在多种组合的情况，比如：第五层的第三玻璃7可选4mm厚度的玻璃，第七层的第四玻璃9可选10mm厚度的玻璃，PVB隔音胶片2可采用1.14mm厚度，大中空腔体层8可采用厚度为20mm。
本发明利用两片厚度较薄的玻璃夹胶与两片厚度较厚且厚度不等的玻璃组合，并通过大小双空腔的铝合金隔条加氩气填充，一方面增强了整体玻璃使用时的安全性，并且满足严苛的节能标准，另一方面PVB的阻尼胶层、大小双空腔以及单片玻璃之间较大的厚度差相互作用，达到了隔绝大部分交通低频噪音的效果，并且该配置有较强的工程通用性，安装后与常规玻璃通透效果无异。
下列实施例仅仅是阐释本发明的实施方式，而非限制发明的保护范围。
实施例1
SiO2气凝胶原料来自浙江绍兴市纳诺高科有限公司。其平均孔径为30nm；孔隙率90％；比表面积800m2/g；密度0.040g/cm3；导热系数0.015W/(m.k)。按照本发明前述方法制备所述改性SiO2气凝胶。
然后分别准备三层复合膜的两个外层以及中间层的原料。前者原料包括100重量份的PVB树脂、35重量份的二丙二醇二苯甲酸酯、5重量份的抗氧化剂1010和3重量份的UV-9；后者原料包括100重量份的PVB树脂、35重量份的二丙二醇二苯甲酸酯、8重量份的改性SiO2气凝胶、5重量份的抗氧化剂1010和3重量份的UV-9。
其中，在上述原料中，所述PVB树脂的平均分子量Mn＝120000道尔顿；缩丁醛结构单元含量为80.5％；乙酰氧基结构单元含量为2.5wt％；密度为1.10g/cm3。
将两个外层以及中间层的原料混合均匀后，加入带有排气装置的捏合机中熔融，所述熔融温度为130℃。将熔融的原料混合物分别送入复合分配器的外侧层流道和中间层流道中，并在流道中铺展成膜。同时将三层的膜挤出并流延成膜，得到三层复合膜。
其中，三层复合膜的厚度为1.52mm；并且，中间层与每个外层的厚度比为2:1。
将三层复合膜作为第二层的PVB隔音胶片2，在热压下将第一层的第一玻璃1与第三层第二玻璃3粘合。
第一玻璃1和第二玻璃3厚度相同，且采用厚度4mm的浮法玻璃。
在第三层的第二玻璃3与第五层的第三玻璃7之间还设置小铝合金隔条5，小铝合金隔条5设置在第二玻璃3和第三玻璃7靠近边缘的位置，并在边缘位置利用密封胶6进行密封，进而形成密闭的小中空腔体层4，在该小中空腔体层4填充惰性气体氩气，填充比例为95％。
在第五层的第三玻璃7与第七层的第四玻璃9之间还设置大铝合金隔条10，大铝合金隔条10设置在第三玻璃7和第四玻璃9靠近边缘的位置，并在边缘位置利用密封胶11进行密封，进而形成密闭的大中空腔体层8，在该大中空腔体层8填充惰性气体氩气，填充比例为95％。
第五层的第三玻璃7采用厚度为6mm的玻璃，第七层的第四玻璃9采用厚度为8mm的浮法玻璃。
第四层的小中空腔体层4厚度为9mm，第六层的大中空腔体层8厚度为25mm。
比较例1
其余条件同实施例1，但三层复合膜的两个外层以及中间层的原料相同，均为100重量份的PVB树脂、35重量份的二丙二醇二苯甲酸酯、5重量份的抗氧化剂1010和3重量份的UV-9。
比较例2
其余条件同实施例1，但直接使用相同重量的SiO2气凝胶原料，而非所述改性SiO2气凝胶。
比较例3
其余条件同实施例1，但第五层的第三玻璃7和第七层的第四玻璃9均采用厚度为4mm的浮法玻璃。
应用性能测试
分别按照相关国家标准GB/T 8485-2008《建筑门窗空气声隔声性能分级及检测方法》对实施例1和比较例1-3的隔音复合玻璃的应用性能进行检测，分别测定各自的计权隔声量Rw和交通噪声频谱修正量(中低频)Ctr，并将Rw+Ctr作为评价隔绝交通低频噪音的效果参数。
结果如表1所示。
表1
由表1可以看出，本发明实施例1利用两片厚度较薄的玻璃夹胶与两片厚度较厚且厚度不等的玻璃组合，并通过大小双空腔的铝合金隔条加氩气填充，一方面增强了整体玻璃使用时的安全性，并且满足严苛的节能标准，另一方面特定PVB三层复合膜的阻尼胶层、大小双空腔以及单片玻璃之间较大的厚度差相互作用，达到了隔绝大部分交通低频噪音的效果，并且该配置有较强的工程通用性，安装后与常规玻璃通透效果无异。
此外，不希望局限于任何理论，改性SiO2气凝胶改善了PVB隔音胶片2对声波的阻滞作用，能够有效的降低低频噪音传导。
以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。
