超薄汽車防護(hù)玻璃面板增強(qiáng)及性能研究.pdf

1、防護(hù)玻璃是對(duì)各類沖擊或外力具備一定抵御能力的特種玻璃，被廣泛應(yīng)用于國(guó)防、交通、商業(yè)等領(lǐng)域。近年來(lái)國(guó)內(nèi)民用車輛由于車窗被破壞而導(dǎo)致失竊的案件越來(lái)越多;警用車輛和一些執(zhí)法車輛在群體事件中被破壞也時(shí)有發(fā)生，因此汽車防護(hù)玻璃的開(kāi)發(fā)十分必要。汽車防護(hù)玻璃不但要具有優(yōu)異的力學(xué)性能和使用性能，還要輕薄。目前的汽車防護(hù)玻璃具有較優(yōu)異的力學(xué)性能，但是仍存在厚度較厚(約4.7 mm～5.1 mm)、抗低溫變形能力差、玻璃面板強(qiáng)度低等問(wèn)題;而厚度較小的玻璃力

2、學(xué)性能不能滿足使用要求。因此，超薄汽車防護(hù)玻璃的面板增強(qiáng)及性能研究十分必要。
　　本文采用熱壓法制備出超薄汽車防護(hù)玻璃，通過(guò)離子交換法和表面鍍膜法對(duì)面板材料無(wú)機(jī)玻璃進(jìn)行增強(qiáng)，研究了離子交換和表面鍍膜工藝參數(shù)對(duì)無(wú)機(jī)玻璃力學(xué)和光學(xué)性能的影響;并研究了無(wú)機(jī)玻璃增強(qiáng)、防護(hù)玻璃復(fù)合結(jié)構(gòu)等對(duì)防護(hù)玻璃透光率、力學(xué)、熱學(xué)及低溫形變性能等的影響，同時(shí)采用COMSOL Multiphysics軟件對(duì)超薄汽車防護(hù)玻璃的透光率進(jìn)行了仿真模擬，為實(shí)驗(yàn)提供了

3、指導(dǎo)。主要研究?jī)?nèi)容如下:
　?。ㄒ唬┏∑嚪雷o(hù)玻璃面板增強(qiáng)。(1)離子交換法增強(qiáng)無(wú)機(jī)玻璃的優(yōu)化工藝參數(shù)為:離子交換溫度為410℃，交換時(shí)間為10h;此時(shí)，玻璃的抗彎強(qiáng)度提升4.17倍，玻璃表面K+擴(kuò)散深度達(dá)到25μm;離子交換對(duì)無(wú)機(jī)玻璃的透光率影響較小;同時(shí)優(yōu)化出一種離子交換熔鹽配方，其成分質(zhì)量比為:KNO3∶ Al2O3∶CsNO3∶ KOH∶ K2CO3∶硅藻土=100∶3.5∶0.4∶0.5∶2∶1.5。(2)表面鍍Al2

4、O3膜法增強(qiáng)無(wú)機(jī)玻璃的優(yōu)化工藝參數(shù)為:熱處理溫度600℃，Al2O3膜表面RMS為2.466 nm，與鍍膜前相比，抗彎強(qiáng)度提升了22 MPa。
　?。ǘ┏∑嚪雷o(hù)玻璃性能研究?？疾炝藷o(wú)機(jī)玻璃增強(qiáng)、復(fù)合結(jié)構(gòu)對(duì)防護(hù)玻璃粘結(jié)性能、透光率、抗彎強(qiáng)度、耐熱性及低溫形變性能的影響:(1)聚氨酯對(duì)物理鋼化玻璃的粘接力最大，為603.2 N;對(duì)化學(xué)鋼化玻璃次之，為441.5 N;對(duì)鍍膜玻璃最差，為359.8 N。采用不同無(wú)機(jī)玻璃作為結(jié)構(gòu)層的防

5、護(hù)玻璃透光率相差不大，其中采用離子交換玻璃作為結(jié)構(gòu)層時(shí)的透光率最高，為91.84％;采用鍍膜玻璃時(shí)的透光率最低，為87.64％。(2)復(fù)合防護(hù)玻璃相較于貼膜玻璃低溫形變性能較差;當(dāng)無(wú)機(jī)玻璃和PC板的相對(duì)厚度(δG/δPC)較大時(shí)，低溫形變性能較好;相對(duì)厚度較小時(shí)，低溫形變性能較差。綜合抗沖擊性能來(lái)看:結(jié)構(gòu)為“3mm無(wú)機(jī)玻璃/0.63 mmPU/1 mmPC”的防護(hù)玻璃在達(dá)到防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)具有最小的低溫形變，性能較好。(3)當(dāng)中間PU層較

6、厚（為1.25 mm）時(shí)，復(fù)合玻璃的耐熱性相對(duì)較好。對(duì)于普通玻璃，抗彎強(qiáng)度大于其與聚氨酯和聚碳酸酯復(fù)合之后的抗彎強(qiáng)度;對(duì)于物理鋼化玻璃，抗彎強(qiáng)度小于其與聚氨酯和聚碳酸酯復(fù)合之后的抗彎強(qiáng)度。
　?。ㄈ┏∑嚪雷o(hù)玻璃透光率仿真。采用COMSOL有限元仿真軟件，根據(jù)三維能量分布圖計(jì)算得到了對(duì)應(yīng)的透光率數(shù)值，并與實(shí)測(cè)值對(duì)比:仿真結(jié)果表明，五層模型—“空氣/無(wú)機(jī)玻璃/聚氨酯/聚碳酸酯/空氣”與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相一致，邊界條件應(yīng)考慮為“阻抗邊界條