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CN109528030A - 一种双层玻璃真空保温器皿的制备工艺 - Google Patents

一种双层玻璃真空保温器皿的制备工艺 Download PDF

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CN109528030A CN201811505439.4A CN201811505439A CN109528030A CN 109528030 A CN109528030 A CN 109528030A CN 201811505439 A CN201811505439 A CN 201811505439A CN 109528030 A CN109528030 A CN 109528030A
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Abstract

本发明公开了一种双层玻璃真空保温器皿的制备工艺，该双层玻璃真空保温器皿一体成型有内胆和外壳，内胆和外壳之间形成夹层，包括以下步骤：(A)在外壳底部设置抽真空的通气孔，夹层通过通气孔与外部连通；(B)将水性透明涂料从通气孔倒入夹层内，均匀流过内胆外壁和外壳内壁，在内胆外壁和外壳内壁上获得涂层；(C)将吸气片从通气孔装入夹层内；(D)将器皿底部朝下置于抽真空设备中，加热并对夹层抽真空；(E)对通气孔进行封堵。本发明制备的水性透明涂料透明性好、防紫外线功能强，并且附着力好，紫外线屏蔽率在99％以上，使得该双层玻璃真空保温器皿具有优异的隔热效果，且夹层真空度高，保温效果好。

Description

一种双层玻璃真空保温器皿的制备工艺
技术领域
本发明属于保温器皿的制备技术领域，具体涉及一种双层玻璃真空保温器皿的制备工艺。
背景技术
保温器皿一般是由陶瓷或不锈钢加上真空层制作而成的容器，顶部有盖，密封严实，真空绝热层能使装在内部的水等液体延缓散热，以达到保温的目的，例如保温杯、保温瓶等，双层玻璃器皿因其洁净透明的外观效果而受到消费者的喜爱，但目前的双层玻璃器皿在生产封口时,经过高温将玻璃管溶化,然后模具成型,成型过程中,整个器皿都受热,中间夹层中的空气部分释放，因而，仅具有保温隔热的功能，而不是真空保温，保温效果不理想。
另外，紫外线照射在地面上的波长范围为290-400nm，包括范围为290-320nm的短波长UV-B和320-400nm的UV-A，且UV-A占绝大多数，UV-A极易穿过云层和玻璃，而目前的双层玻璃器皿不具备防紫外线功能，隔热效果差。
发明内容
本发明的目的在于：针对上述现有双层玻璃器皿保温效果差以及隔热效果差的问题，本发明提供一种双层玻璃真空保温器皿的制备工艺。
本发明采用的技术方案如下：
一种双层玻璃真空保温器皿的制备工艺，该双层玻璃真空保温器皿一体成型有内胆和外壳，内胆和外壳之间形成夹层，包括以下步骤：
(A)在外壳底部设置抽真空的通气孔，夹层通过通气孔与外部连通；
(B)将水性透明涂料从通气孔倒入夹层内，均匀流过内胆外壁和外壳内壁，在内胆外壁和外壳内壁上获得涂层；
(C)将吸气片从通气孔装入夹层内；
(D)将器皿底部朝下置于抽真空设备中，加热并对夹层抽真空；
(E)对通气孔进行封堵，并取出；
所述水性透明涂料的制备方法为：
(a)将丙烯酸、纳米二氧化钛、纳米氧化锌加入水中，加入浓度为80-85wt％的浓硫酸并加热，丙烯酸中的羧基与纳米二氧化钛、纳米氧化锌表面的羟基反应，获得引入有纳米二氧化钛、纳米氧化锌的功能单体；
(b)在反应釜中加入去离子水和乳化剂，搅拌混匀，加入丙烯酸酯类单体、功能单体、引发剂，升温至70-80℃，滴加硅烷偶联剂，保温反应2-4h；
(c)降温至50-60℃，加入中和剂，调节pH为6.5-7.0，过滤，即得水性丙烯酸树脂；
(d)将所述水性丙烯酸树脂加入去离子水中，然后加入分散剂、流平剂、助溶剂、消泡剂、成膜助剂，混合均匀即得水性透明涂料。
本发明通过在内胆外壁和外壳内壁上形成涂层以达到防紫外线的目的，该涂层由水性透明涂料制成，且添加有纳米二氧化钛和纳米氧化锌，纳米二氧化钛和纳米氧化锌都是性能优异的无机紫外线屏蔽剂，纳米二氧化钛在UV-B具有有效的吸收范围，在UV-A波段效果不好，纳米氧化锌则在UV-A波段具有较好的吸收效果，但是，纳米二氧化钛和纳米氧化锌表面均存在羟基，极易团聚，而现有防紫外线玻璃涂料制备时，直接加入纳米二氧化钛和纳米氧化锌，或者进行简单的搅拌、超声等操作促进其分散，停止操作后，仍然会团聚，透明性和防紫外效果都较差。本发明水性透明涂料同样引入纳米二氧化钛和纳米氧化锌，所不同的是，本发明首先将纳米二氧化钛和纳米氧化锌通过键合反应引入丙烯酸中，再将其与丙烯酸酯类单体聚合形成水性丙烯酸树脂，通过水性丙烯酸树脂在水中较好的分散性，而大大缓解纳米二氧化钛和纳米氧化锌团聚的问题，最终制备的水性透明涂料透明性好、防紫外线功能强，并且附着力好。
进一步地，水性丙烯酸树脂的原料配比为：乳化剂0.5-1份、丙烯酸酯类单体30-50份、功能单体1-5份、引发剂0.3-0.5份、硅烷偶联剂0.5-1份、去离子水70-80份。
进一步地，水性透明涂料的原料配比为：水性丙烯酸树脂20-50份、分散剂2-4份、流平剂0.5-1份、助溶剂0.2-0.5份、消泡剂0.6-1份、成膜助剂3-5份、去离子水100份。
进一步地，丙烯酸酯类单体为丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯或丙烯酸甲酯。
进一步地，引发剂为偶氮二异丁腈或偶氮二异庚腈。
进一步地，硅烷偶联剂为乙烯基三甲基硅烷、乙烯基三乙基硅烷或乙烯基三氯硅烷。
进一步地，中和剂为三乙胺、N，N-二甲基乙醇胺、乙二醇胺或乙醇胺。
进一步地，步骤(C)中，吸气片为由生物质炭层和钯层间隔设置的多层结构。现有吸气片多由钯制成，块状金属钯能吸收大量氢气，常温下，1体积海绵钯可吸收900体积氢气，1体积胶体钯可吸收1200体积氢气，但是，钯在40～50℃，吸收的氢气即大部释出，本发明吸气片为由生物质炭层和钯层间隔设置的多层结构，生物质炭是指由富含碳的生物质在无氧或缺氧条件下经过高温裂解生成的一种具有高度芳香化、富含碳素的多孔固体颗粒物质，它含有具有丰富的孔隙结构、较大的比表面积且表面含有较多的含氧活性基团，生物质炭对CO、CO2等气体具有强大的吸附能力，一方面，辅助钯吸收气体，并且对碳氮具有很好的固定作用，吸收后不易重新释放，另外，当环境温度较高，导致钯吸收的氢气释放时，由于钯与生物质炭形成层状结构，释放的氢大部分被生物质炭吸附，显著降低环境高温对真空度的影响。
进一步地，可在内胆底部形成用于安装吸气片的凹槽。
进一步地，通气孔的直径为6mm。现有技术中，通气孔的直径通常小于1mm，难以抽真空，真空度较低，本发明增大通气孔的直径，可获得较高的真空度，提高保温效果。
进一步地，步骤(D)中，加热温度为350℃-480℃。本发明在350℃下抽真空，夹层的真空度可达2.0×10-3Pa，升温至480℃，真空度可达2.0×10-4Pa，远优于现有保温器皿。
进一步地，步骤(E)中，采用与通气孔配合的封堵块进行封堵，封堵块由纯铝制成。通气孔可设计为喇叭口形状，且直径从外至内逐渐减小，纯铝较软，不易损伤外壳，且封堵块设有密封圈，保证封堵块与通气孔之间的密封性。外壳底部还可设置与通气孔连通的嵌入槽，以使封堵块封堵后与外壳底部处于同一水平面，外表美观。
进一步地，内胆上部靠近器皿口部的位置设有封水口，且封水口呈颈缩状。可在器皿盖底部设置与封水口上部配合密封的隔热块，避免热量经器皿盖散失，进一步提高保温效果。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1.本发明水性透明涂料首先将纳米二氧化钛和纳米氧化锌通过键合反应引入丙烯酸中，再将其与丙烯酸酯类单体聚合形成水性丙烯酸树脂，通过水性丙烯酸树脂在水中较好的分散性，而大大缓解纳米二氧化钛和纳米氧化锌团聚的问题，最终制备的水性透明涂料透明性好、防紫外线功能强，并且附着力好，紫外线屏蔽率在99％以上，使得该双层玻璃真空保温器皿具有优异的隔热效果；
2.本发明通过在器皿底部设置通气孔，对夹层抽真空，真空度高，保温效果好。
附图说明
图1是本发明双层玻璃真空保温器皿结构示意图。
图中标记：1-外壳，2-内胆，3-封水口，4-夹层，5-吸气片，6-通气孔，7-嵌入槽。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
下面结合图1对本发明作详细说明。
实施例1
一种双层玻璃真空保温器皿的制备工艺，该双层玻璃真空保温器皿一体成型有内胆2和外壳1，内胆2上部靠近口部的位置设有封水口3，且封水口3呈颈缩状，内胆2和外壳1之间形成夹层4，包括以下步骤：
(A)在外壳1底部设置抽真空的通气孔6，夹层4通过通气孔6与外部连通，且通气孔6的直径为6mm；
(B)将水性透明涂料从通气孔6倒入夹层4内，均匀流过内胆2外壁和外壳1内壁，在内胆2外壁和外壳1内壁上获得涂层；
(C)将吸气片5从通气孔6装入夹层4内；其中，吸气片5为由生物质炭层和钯层间隔设置的四层结构，顶部和底部均为生物质炭层；
(D)将器皿底部朝下置于抽真空设备中，加热至350℃，并对夹层4抽真空，真空度为2.2×10-3Pa；
(E)采用封堵块对通气孔6进行封堵，通气孔6设计为喇叭口形状，且直径从外至内逐渐减小，纯铝较软，不易损伤外壳1，且封堵块设有密封圈，保证封堵块与通气孔6之间的密封性；外壳1底部还设置有与通气孔6连通的嵌入槽7，以使封堵块封堵后与外壳1底部处于同一水平面，外表美观；
所述水性透明涂料的制备方法为：
(a)将丙烯酸、纳米二氧化钛、纳米氧化锌加入水中，加入浓度为80wt％的浓硫酸并加热，丙烯酸中的羧基与纳米二氧化钛、纳米氧化锌表面的羟基反应，获得引入有纳米二氧化钛、纳米氧化锌的功能单体；
(b)在反应釜中加入70份去离子水和0.5份十二烷基硫酸钠，搅拌混匀，加入31份丙烯酸乙酯、1.2份功能单体、0.3份偶氮二异丁腈，升温至70℃，滴加0.5份乙烯基三甲基硅烷，保温反应3h；
(c)降温至50℃，加入三乙胺，调节pH为7.0，过滤，即得水性丙烯酸树脂；
(d)将所述25份水性丙烯酸树脂加入100份去离子水中，然后加入2.1份均聚羧酸盐分散剂、0.5份水性丙烯酸酯共聚物、0.3份醚醇类溶剂、0.6份有机硅消泡剂、3份二丙二醇丁醚，混合均匀即得水性透明涂料。
实施例2
一种双层玻璃真空保温器皿的制备工艺，该双层玻璃真空保温器皿一体成型有内胆2和外壳1，内胆2上部靠近口部的位置设有封水口3，且封水口3呈颈缩状，内胆2和外壳1之间形成夹层4，包括以下步骤：
(A)在外壳1底部设置抽真空的通气孔6，夹层4通过通气孔6与外部连通，且通气孔6的直径为6mm；
(B)将水性透明涂料从通气孔6倒入夹层4内，均匀流过内胆2外壁和外壳1内壁，在内胆2外壁和外壳1内壁上获得涂层；
(C)将吸气片5从通气孔6装入夹层4内；其中，吸气片5为由生物质炭层和钯层间隔设置的四层结构，顶部和底部均为生物质炭层；
(D)将器皿底部朝下置于抽真空设备中，加热至400℃，并对夹层4抽真空，真空度为6×10-4Pa；
(E)采用封堵块对通气孔6进行封堵，通气孔6可设计为喇叭口形状，且直径从外至内逐渐减小，纯铝较软，不易损伤外壳1，且封堵块设有密封圈，保证封堵块与通气孔6之间的密封性；外壳1底部还设置有与通气孔6连通的嵌入槽7，以使封堵块封堵后与外壳1底部处于同一水平面，外表美观；
所述水性透明涂料的制备方法为：
(a)将丙烯酸、纳米二氧化钛、纳米氧化锌加入水中，加入浓度为80wt％的浓硫酸并加热，丙烯酸中的羧基与纳米二氧化钛、纳米氧化锌表面的羟基反应，获得引入有纳米二氧化钛、纳米氧化锌的功能单体；
(b)在反应釜中加入75份去离子水和0.8份十二烷基磺酸钠，搅拌混匀，加入42份丙烯酸丁酯、3份功能单体、0.35份偶氮二异丁腈，升温至75℃，滴加0.65份乙烯基三乙基硅烷，保温反应2.5h；
(c)降温至52℃，加入乙二醇胺，调节pH为7.0，过滤，即得水性丙烯酸树脂；
(d)将所述35份水性丙烯酸树脂加入100份去离子水中，然后加入3份均聚羧酸盐分散剂、0.7份聚醚改性聚硅氧烷聚合物、0.35份醚醇类溶剂、0.8份有机硅消泡剂、4份二丙二醇甲醚，混合均匀即得水性透明涂料。
实施例3
一种双层玻璃真空保温器皿的制备工艺，该双层玻璃真空保温器皿一体成型有内胆2和外壳1，内胆2上部靠近口部的位置设有封水口3，且封水口3呈颈缩状，内胆2和外壳1之间形成夹层4，包括以下步骤：
(A)在外壳1底部设置抽真空的通气孔6，夹层4通过通气孔6与外部连通，且通气孔6的直径为6mm；
(B)将水性透明涂料从通气孔6倒入夹层4内，均匀流过内胆2外壁和外壳1内壁，在内胆2外壁和外壳1内壁上获得涂层；
(C)将吸气片5从通气孔6装入夹层4内；其中，吸气片5为由生物质炭层和钯层间隔设置的四层结构，顶部和底部均为生物质炭层；
(D)将器皿底部朝下置于抽真空设备中，加热至480℃，夹层4真空度为2.1×10- 4Pa；
(E)采用封堵块对通气孔6进行封堵，通气孔6可设计为喇叭口形状，且直径从外至内逐渐减小，纯铝较软，不易损伤外壳1，且封堵块设有密封圈，保证封堵块与通气孔6之间的密封性；外壳1底部还设置有与通气孔6连通的嵌入槽7，以使封堵块封堵后与外壳1底部处于同一水平面，外表美观；
所述水性透明涂料的制备方法为：
(a)将丙烯酸、纳米二氧化钛、纳米氧化锌加入水中，加入浓度为80wt％的浓硫酸并加热，丙烯酸中的羧基与纳米二氧化钛、纳米氧化锌表面的羟基反应，获得引入有纳米二氧化钛、纳米氧化锌的功能单体；
(b)在反应釜中加入80份去离子水和0.85份十二烷基硫酸钠，搅拌混匀，加入47份丙烯酸乙酯、4.2份功能单体、0.5份偶氮二异丁腈，升温至80℃，滴加0.8份乙烯基三乙基硅烷，保温反应2h；
(c)降温至58℃，加入三乙胺，调节pH为6.8，过滤，即得水性丙烯酸树脂；
(d)将所述48份水性丙烯酸树脂加入100份去离子水中，然后加入3.8份均聚羧酸盐分散剂、0.9份水性丙烯酸酯共聚物、0.5份醚醇类溶剂、1份有机硅消泡剂、5份二丙二醇丁醚，混合均匀即得水性透明涂料。
如上所述即为本发明的实施例。本发明不局限于上述实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种双层玻璃真空保温器皿的制备工艺，该双层玻璃真空保温器皿一体成型有内胆(2)和外壳(1)，内胆(2)和外壳(1)之间形成夹层(4)，其特征在于，包括以下步骤：
(A)在外壳(1)底部设置抽真空的通气孔(6)，夹层(4)通过通气孔(6)与外部连通；
(B)将水性透明涂料从通气孔(6)倒入夹层(4)内，均匀流过内胆(2)外壁和外壳(1)内壁，在内胆(2)外壁和外壳(1)内壁上获得涂层；
(C)将吸气片(5)从通气孔(6)装入夹层(4)内；
(D)将器皿底部朝下置于抽真空设备中，加热并对夹层(4)抽真空；
(E)对通气孔(6)进行封堵，并取出；
所述水性透明涂料的制备方法为：
(a)将丙烯酸、纳米二氧化钛、纳米氧化锌加入水中，加入浓度为80-85wt％的浓硫酸并加热，丙烯酸中的羧基与纳米二氧化钛、纳米氧化锌表面的羟基反应，获得引入有纳米二氧化钛、纳米氧化锌的功能单体；
(b)在反应釜中加入去离子水和乳化剂，搅拌混匀，加入丙烯酸酯类单体、功能单体、引发剂，升温至70-80℃，滴加硅烷偶联剂，保温反应2-4h；
(c)降温至50-60℃，加入中和剂，调节pH为6.5-7.0，过滤，即得水性丙烯酸树脂；
(d)将所述水性丙烯酸树脂加入去离子水中，然后加入分散剂、流平剂、助溶剂、消泡剂、成膜助剂，混合均匀即得水性透明涂料。
2.根据权利要求1所述的一种双层玻璃真空保温器皿的制备工艺，其特征在于，所述丙烯酸酯类单体为丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯或丙烯酸甲酯。
3.根据权利要求1所述的一种双层玻璃真空保温器皿的制备工艺，其特征在于，所述引发剂为偶氮二异丁腈或偶氮二异庚腈。
4.根据权利要求1所述的一种双层玻璃真空保温器皿的制备工艺，其特征在于，所述硅烷偶联剂为乙烯基三甲基硅烷、乙烯基三乙基硅烷或乙烯基三氯硅烷。
5.根据权利要求1所述的一种双层玻璃真空保温器皿的制备工艺，其特征在于，所述中和剂为三乙胺、N，N-二甲基乙醇胺、乙二醇胺或乙醇胺。
6.根据权利要求1所述的一种双层玻璃真空保温器皿的制备工艺，其特征在于，所述步骤(C)中，吸气片(5)为由生物质炭层和钯层间隔设置的多层结构。
7.根据权利要求1所述的一种双层玻璃真空保温器皿的制备工艺，其特征在于，所述步骤(D)中，加热温度为350℃-480℃。
8.根据权利要求1所述的一种双层玻璃真空保温器皿的制备工艺，其特征在于，所述步骤(E)中，采用与通气孔(6)配合的封堵块进行封堵，封堵块由纯铝制成。
9.根据权利要求1所述的一种双层玻璃真空保温器皿的制备工艺，其特征在于，所述内胆(2)上部靠近口部的位置设有封水口(3)，且封水口(3)呈颈缩状。
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