几种新型环保节能玻璃
钱小龙031071班03107123
关键词：玻璃；新型；节能；环保.
1 引言
21世纪，能源开发与节约是主题，建筑节能已提到国家议事日程。到2000年底能够达到建筑节能设计标准的建筑累计数仅占全部城乡建筑总面积的0.5%，占城市既有采暖居住建筑面积的9%，绝大部分新建建筑仍是高能耗建筑。因此，具有很多特殊的功能特点的新型玻璃，在建筑装饰、环保节能领域发挥着越来越重要的作用。新型玻璃的发展一步步走向节能化、高效化、功能化。
2 微晶玻璃
2.1微晶玻璃
微晶玻璃又称微晶玉石或陶瓷玻璃，它是把加有晶核剂或不加晶核剂的特定组成的玻璃，在有控条件下进行晶化热处理，使原单一的玻璃相形成了有微晶相和玻璃相均匀分布的一种复合材料。建筑微晶玻璃是指那些可应用于建筑材料领域的微晶玻璃。
2.2微晶玻璃的研究现状
微晶玻璃的主要性能特点有：耐风化性、耐磨性和抗腐蚀性；独特的抗冻性、抗渗透性和耐污染性；结构致密，组织均匀、无层理性和片理性，而且可加热软化制得各种弧面或曲面的板材[1]。
建筑微晶玻璃自1959年试验成功后，在世界各国得到了飞速发展。在欧美最先作为建筑装饰材料而进行工业化生产的是矿渣微晶玻璃和岩石微晶玻璃。前苏联于20世纪60年代中期就报导了炉渣微晶玻璃作为建材已实用化；捷克斯洛伐克于20世纪70年代初，通过熔融铸造玄武岩，制成了耐磨性地板材料；美国于20世纪70年代初生产出了建筑岩石微晶玻璃装饰板。他们主要是利用矿渣、岩石以及其它玻璃原料混合熔化，采用平板玻璃的成型方法首先生产出平板，再经热处理和抛光加工成为微晶玻璃装饰板，到20世纪70年代末又相继研制出了以硅灰石为主晶相的高档微晶玻璃装饰板。
大致来看，微晶玻璃的生产工艺有两种，压延示和烧结法。目前微晶玻璃均采用烧结法，而且不加入晶核剂。它利用了不加晶核剂的非均相结晶化机理，在一定条件下，使这种物理过程形成一个新的平衡。汤李缨[2]等利用烧结法制备了粉煤灰微晶玻璃，这种微晶玻璃板材研磨抛光后表面光泽度好，花纹清晰
美观，机械强度高，化学稳定性好，可用作建筑物的高级装饰材料。
2.3微晶玻璃对环境的改善及不足
上世纪末，研发人员研制成功了以废玻璃为主要原料采用直接烧结法进行微晶玻璃装饰材料工业化生产的技术，攻克了压延法生产高档矿渣微晶玻璃装饰板工业化生产的技术难关。与此同时，清华大学材料学院、武汉工业大学、中科院上海硅酸盐研究所、西北轻工业
大学等单位的科研人员，经过艰苦努力，已成功地掌握了采用粉煤灰、煤矸石、各种工业尾矿、冶炼炉渣、黄河泥砂、废玻璃为主要原料生产微晶玻璃装饰板的关键技术。这不仅可以大大降低产品的生产成本，而且可以变废为宝，从而起到了保护环境的作用。
国内微晶玻璃的生产技术仍有待完善，产品的成材率一直停留在低水平。主要表现在：晶化好的板出炉后发生炸裂；研磨抛光的板材表面针孔多；有些成品存放一段时间后自然开裂。生产高档装饰板的一些关键原料只能采用化工原料而不能用矿物原料来替代；产品单位能耗居高不下。目前虽然微晶玻璃的颜也有几种，如白、深灰、浅灰、湖蓝等，但与天然石材、陶瓷墙地砖相比，还是太少。尤其是黑、红系列几乎没有。整体产业的技术水平低下也是限制微晶玻璃发展的主要原因。
2.4微晶玻璃的研究方向与应用前景
微晶玻璃因其可用矿石、工业尾矿、冶金矿渣、粉煤灰、煤矸石等作为主要生产原料，且生产过程中无污染，故是一种新型绿材料，可广泛用于石材幕墙及室内高档装饰。在防腐工程中，可用微晶玻璃装饰板代替铸石砌筑耐酸池，贮槽，电解槽，造纸工业的蒸煮锅，酸性水解锅，硫酸吸收塔，干燥塔，反应器；石油化工设备的内衬等以及防酸性气体和液体的地面、墙壁；其他行业也有大量的工业防腐工程。
目前，CaO-Al2O3-SiO2系统微晶玻璃作为微晶玻璃中的一个品种，具有机械强度高、耐磨性好、耐侵蚀、光泽度高、吸水率低、无放射性、泽均匀等诸多优点，是一种优良的替代天然石材的新型装饰材料，应用前景十分广阔[3]。
3 镀膜玻璃
3.1镀膜玻璃的研究现状
新型镀膜玻璃是在玻璃表面涂镀一层或多层金属、合金或金属化合物薄膜，以改变玻璃的光学性能，满足某种特定要求。镀膜玻璃可分为热反射玻璃和低辐射玻璃（Low-E）。镀膜玻璃的生产方法很多，主要有真空磁控溅射法、真空蒸发法、化学气相沉积法以及溶胶—凝胶法等。目前，热反射玻璃和低辐射玻璃都基本上采用真空磁控溅射法和化学气相沉积法两种生产方法。
国际上比较著名的真空磁控溅射法设备生产厂家有美国的BOC公司和德国的Leybold 公司，化学气相沉积法的著名生产厂家有英国的Pilkingto公司等。
低辐射镀膜玻璃按照工艺方法可分为在线低辐射镀膜玻璃和离线低辐射镀膜玻璃。秦皇岛耀华玻璃股份公司率先通过自主开发研究，成功地掌握了在线Low-E玻璃生产的原料配方，并在此基础上于2003年与美国阿托菲纳(A T-OFINA)公司签订了共同开发Low-E玻璃的合作协议[4]。该工艺所生产Low-E玻璃膜层牢固耐用，能使建筑物的节能效果保持长期稳定性。
3.2镀膜玻璃对环境的改善和不足
热反射玻璃一般是在玻璃表面镀一层或多层诸如铬、钛或不锈钢等金属或其化合物组成的薄膜。热反射镀膜玻璃有较好的对光学的控制性能，对波长在0.5-2.3微米范围内的太阳光有良好的反射和吸收能力，能够明显减少太阳光的辐射热能向室内的传递，保持室内温度的稳定。因此，也称为阳光控制玻璃，主要用于玻璃幕墙。
工程设计人员可根据不同功能的建筑来选用不同性能的镀膜，以调节室内光线和控制辐射热。实验[5]对比表明，6 mm厚的热反射玻璃有较强烈的热反射性能，可有效地反射太阳光线，减少太阳光带来的热辐射，其合计接收能量仅为33%。
低辐射玻璃是在玻璃表面镀由多层银、铜或锡等金属或其化合物组成的薄膜系，在这些
膜层中，银膜主要起到低辐射性的作用，其它膜层起加强连接和保护等作用。这种玻璃对近红外线辐射具有低反射率，对远红外线辐射具有高反射率[6]。同时对可见光有较高的透射率，并具有良好的隔热性能。。但由于膜层强度较差，一般都制成中空玻璃使用，所以也称为Low-E中空玻璃。
3.2镀膜玻璃的研究方向和应用前景
镀膜玻璃主要用于建筑和汽车、船舶等交通工具中，如何提高镀膜玻璃对红外线的反射率是镀膜玻璃的节能关键所在。目前国内常用的磁控溅射镀膜玻璃的不同膜系为：单层金属膜、氧化物—金属—氧化物膜、氧化物—氮化钛—氧化物膜。其中氧化物—氮化钛—氧化物膜热反射玻璃，是一种较好的全天候镀膜玻璃，对不同天气条件下的建筑物均有利[7]，未来在这种膜系下的研究必将成为热点。
在西欧发达国家，镀膜玻璃的年使用量的增长率高于20 %。德国政府于1995年立法规定，所有重新装修和新建的建筑物门窗幕墙都必须采用Low-E中空玻璃，以减少普通玻璃因热损失过大而造成的能源浪费。我国建筑耗能占全国耗能总量的五分之一以上，而建筑耗能的50 %以上是由窗户散失的，据统计2000年，整个建筑耗能高达1.79亿吨标准煤。所以未来几年，低辐射玻璃将是镀膜玻璃发展的重点。1996年发布的“中华人民共和国建设部建筑节能技术政策”中规定：从1996年起到2000年新设计采暖居住建筑应完成1980~1981年在当地通用设计能耗水平基础上节能50 %，2005年起新建采暖居住建筑应在此基础上再节能30 %。这就为镀膜玻璃，特别是低辐射玻璃的大量应用提供了政策依据。中国北京申奥
成功，大规模的场馆建设对绿建材、绿环保提出了更高的要求，也给节能玻璃的广泛应用带来了契机，将有广阔的发展前景。
4 泡沫玻璃
4.1泡沫玻璃的研究现状与环境现状
泡沫玻璃是由碎玻璃、发泡剂、改性添加剂和发泡促进剂等，经过细粉碎和均匀混合后，再经过高温熔化、发泡、退火而制成的，含有大量直径为1mm~2mm的均匀气泡的新型玻璃材料。它的使用温度范围为-250℃至480℃，为A级不燃材料[8]。由于泡沫玻璃的原料是废弃的各种颜平板或瓶罐玻璃碎块，属于废物利用；生产过程不产生“三废”，生产的产品具有显著的环保效益。
泡沫玻璃主要用于外墙外保温、外墙内保温、屋面保温和地面保温等多种构造，不仅集传统保温隔热材料的优势于一身，且具有容量小、强度高、耐腐蚀、耐火性好、吸水率和导热率低等诸多特点，是一种既保温又保冷的材料，广泛适用于各种场所，是未来建筑的最理想的节能环保型保温材料之一。虽然其他新型隔热材料层出不穷，但是泡沫玻璃以其永久性、安全性、高可靠性在低热绝缘、防潮工程、吸声等领域占据着越来越重要的地位。
4.1泡沫玻璃的对环境的改善和不足
我国近10年期间建节能建筑约22亿m2，每年竣工约2亿m2，这还不包括既有建筑、工业建筑、农村住宅的节能改造面积，也就是说，仅外墙一项，每年的保温面积约为2亿m2以上，须使用保温材料一千万m3以上。事实上，我国泡沫玻璃的年产量不足5万m2，加工成型材、板材成品率不足一半。绝大多数泡沫玻璃产品用于化工绝热领域，用于建筑保温的不到1万m3，在建筑外墙保温领域占有的份额不到千分之一。这就是为什么建筑业内对泡沫玻璃作为保温材料知之甚少，泡沫玻璃外墙保温体系几乎难以见到的主要原因。我国泡沫玻璃用于外墙外保温一直处于尝试阶段，所应用的工程实例也屈指可数，虽然使用效果受到了一致好评，但并没有得以推广。其深层次的原因，是我国泡沫玻璃生产与研究领域存在的诸多问
题。
4.1泡沫玻璃的研究方向和前景
国内的泡沫玻璃生产，主要原材料是回收的废玻璃，由于玻璃成分时有波动，必然导致质量不稳，成品率下降，成本升高。美国采用池窑专门熔制低硼硅酸盐玻璃来作为生产隔热泡沫玻璃的原料，化学成份稳定，不含杂质，玻璃料性好，制品的强度高，成品率和合格率较高。虽然原料成本比国内略高，但泡沫玻璃中原料成本仅占很少部分。采用专门熔制的玻璃作为原料，使泡沫玻璃的成品率由50%提高到80%以上，综合成本大为降低。有研究表明可在泡沫玻璃生产过程中填加粉煤灰。粉煤灰是热电厂产生
的一种固体废物，我国每年的产生量有约1.6亿吨，且每年不断递增，占地大，严重威胁生态环境。考虑将二者结合起来投入生产，从而在更大程度上实现废物资源化。
此外，相对于其他外墙保温体系，泡沫玻璃法没有成本优势，尽管使用寿命的延长可以使相对成本减少，但对于只顾眼前利益的开发商也没有吸引力。必须通过新工艺、新技术，进一步降低成本，提高质量，才有可能在环境保温领域占有一席之地。
5 结语
随着材料生产技术的发展和完善，将会有更多新型节能玻璃出现，并且向着节能环保、高效智能、超优特性的方向发展。例如英国伦敦大学的科学家，已经发明出一种表面涂抹了二氧化钒和钨的混合物的“智能玻璃”，这种玻璃能够有选择性的吸收或反射红外线，从而起到冬暖夏凉的效果[9]。尽管新节能筑玻璃的发展还面临着许多的问题，但是在广大科研工作者的努力下，新型节能玻璃必将在社会的更多领域发挥作用。
汽车玻璃膜参考文献：
[1] 刘金彩，曾利.建筑微晶玻璃的应用与发展[J]. 山东建材,2005,(01):30-32.
[2]汤李缨，程金树，全健.烧结粉煤灰微晶玻璃装饰板材的研究[J]. 粉煤灰综合利用,1999,(1):14-16.
[3]郑伟宏，程金树，全健.Y2O3掺杂CaO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃的研究[J].玻璃与搪瓷,2007,35(1):1-5.
[4]傅欣，段学臣.透明隔热反射玻璃发展近况[J]. 稀有金属与硬质合金,2008,36(4):58-60.
[5]宋岩丽，几种镀膜玻璃的性能比较及应用[J]. 建筑技术与应用,2009,(05):9-11.
[6]张加勇，窦玉博.一种新型建筑节能产品——低辐射镀膜玻璃[J]. 21世纪建筑材料,2009,(01):24-27.
[7]彭政国.热反射镀膜玻璃[J].中国建材,2001,(11):40-41.
[8]侯文虎，顾旭鹏，张镛.泡沫玻璃在地面保温体系中的应用研究[J]. 砖瓦,2009,(05):35-37.
[9]张鹏.新型建筑节能玻璃[J]，玻璃专栏,2008,12,17-21.
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