一种智能调光防弹玻璃及其制备工艺的制作方法

本发明属于特种玻璃，主要涉及一种智能调光防弹玻璃及其制备工艺。

背景技术：

1、随着多种多样的玻璃类型的出现及经济水平的不断提升，单一性能的玻璃逐渐不再满足大众日益增长的需求，复合型玻璃产品已涌入普通消费者市场，研发具有多种性能的复合特种玻璃非常有必要。近年来，智能调光防弹复合特种玻璃逐渐在玻璃行业被应用，该玻璃集防弹与智能调光于一身，不再像传统的方式需要将两种单一的玻璃（防弹玻璃和调光玻璃）同时安装使用才能实现相应的防弹调光功能。

2、防弹玻璃是由玻璃（或有机玻璃）和优质工程塑料经特殊加工得到的一种复合型材料，通常是由玻璃的厚度和中间层材料构成，通过特殊工艺加工，使其具有一定防弹能力，能保证人身及财物安全的玻璃产品。

3、近年来，在国家政策的引领和激励下，国内各大高校、科研院所、企业和个人潜心研究积极创新，在功能玻璃研究领域取得了多项突破性成果，总体来说，或技术还不够成熟，或核心技术、装备还掌握在少数企业手中，目前还缺乏价格低廉的具有功能性的玻璃产品，其中，调光和防弹性能是在众多功能中最需要突破的。因为大气环境因素的影响，具有调节光线、抗紫外线功能的玻璃发展成大众所迫切希望的产品；同时，在安全隐患随处可见的现代生活，不论对特定场所还是大众环境，都对玻璃具有防弹和雾化性的需求日益增长。因此，实现如调光、防弹等功能性玻璃国产化迫在眉睫。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种智能调光防弹玻璃及其制备工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，提供如下技术方案：一种智能调光防弹玻璃及其制备工艺，包括：

3、s1、智能调光防弹玻璃的整体结构设计：

4、智能调光防弹玻璃结构整体分为八层，其中，第一层为为第一玻璃层，第二层为pvb层，第三层为第二玻璃层，第四层为第一eva层，第五层为液晶膜，第六层为第二eva层，第七层为第三玻璃层，第八层为绝热膜；

5、s2、液晶膜的设计：

6、采用半经验 scf-mo方法或密度泛函理论 dft，对液晶分子的结构进行量子化学分析，给出液晶化合物的稳定几何构型、电子结构和生成热、偶极矩、前线分子轨道能级等分子的基本性质，筛选和调配出实现瞬间智能调光的新型液晶膜；

7、s3、绝热膜的设计：

8、对隔热掺锑二氧化锡（ato）粒子的表面进行修饰，以增强红外紫外线的吸收率；采用含氟有机硅基涂料替代传统涂料，以增强耐候性和耐污性；研究 ato粒径、含量、ξ-电位，涂料粘度、涂膜厚度等对绝热膜的光热性能（可见光透射比、遮蔽系数、紫外线阻隔率及近红外线阻隔率）的影响，以设计出新型玻璃绝热膜。

9、在上述技术方案中，进一步的，在步骤s1中，采用无机玻璃与聚碳酸酯(pc)叠加结合的传统产品及以试验验证为主的传统设计方法，通过建立数值模型对玻璃的防弹原理和性能进行分析，采用8 mm超白浮法玻璃来作为第一玻璃层、第二玻璃层以及第三玻璃层的结构设计，提高玻璃结构的透光性，以及能达到在使防弹玻璃受弹后，不仅缓冲击而且阻止子弹穿透；

10、pvb层的厚度为0.76 mm，以提高玻璃结构的抗冲击性；

11、第一eva层、第二eva层的厚度为0.76 mm eva，使玻璃结构达到超高透明性。

12、在上述任一技术方案中，进一步的，在步骤s1中，防弹玻璃结构建模如下:

13、建立由外到内按超白浮法玻璃/聚乙烯醇缩丁醛(pvb)/超白浮法玻璃/乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(eva)/液晶膜/乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(eva)/超白浮法玻璃/绝热膜的智能调光防弹玻璃模型,并参考《gb 17840-1999 防弹玻璃》中关于考核防弹玻璃力学性能的要求，建立弹径 7.62mm、质量 7.91g 的步枪子弹模型。

14、在上述任一技术方案中，进一步的，在步骤s1中，

15、a) 数值模拟算法

16、基于守恒定律和控制方程，在离散的空间网格和时间点上求出所有控制方程的解，根据坐标系选取lagrangian 算法，并通过严格控制网格质量避免计算终止情况发生，智能调光防弹玻璃的有限元模型为 400 mm×400 mm×29 mm 的三维实体结构，利用六面体网格对模型进行离散，小单元尺寸为 0.5 mm×0.5 mm×0.5 mm，厚度方向多为 24 层；

17、b) 材料强化模型

18、根据防弹玻璃各组成材料的力学特点与目前现有的强化与失效准则模型，确定有限元模型中的材料状态方程；

19、c) 损伤与失效模型

20、采用johnson-cook 失效模型进行分析；

21、d) 防弹玻璃及侵彻子弹材料本构

22、根据防弹玻璃各层不同材料属性，并结合动力学分析软件 autodyn 中提供的材料本构关系与材料数据库。

23、在上述任一技术方案中，进一步的，在步骤d）中，超白浮法玻璃采用 linear 状态方程与反应脆性材料力学性能的johnson-holmquist 强化与失效模型。

24、在上述任一技术方案中，进一步的，在步骤d）中，eva 板、pvb 板采用 linear 状态方程、elastic 强化模型以及 principal strain失效模型。

25、在上述任一技术方案中，进一步的，在步骤d）中，子弹材料选用与实际弹头性能相近的 steel4340，采用 linear 状态方程与考虑应变率效应的 johnson-cook 屈服模型描述与失效模型。

26、在上述任一技术方案中，进一步的，在步骤s3中，

27、采用硅烷偶联剂 kh570改性隔热 ato 粉体，通过机械-超声的方法制备ato 浆料，用共混法调配纳米涂料，通过刷涂或喷涂工艺将隔热涂料涂覆于载玻片上；

28、涂料利用自身的流平性在玻璃表面均匀流平，在室温下干燥，硬化后，分析测试涂料的光热性能（可见光透射比、遮蔽系数、紫外线阻隔率及近红外线阻隔率）；

29、研究涂料绝热性能的影响因素，并对涂料成膜后涂层的硬度、附着力、耐水性、耐酸性和耐碱性等基本涂层性能进行表征，最后，优化操作工艺参数，设计出新型玻璃绝热膜。

30、在上述任一技术方案中，进一步的，采用玻璃自动切割机、直线双边数控磨边机、玻璃自动清洗机、预热热压机以及自然循环红外加热高压釜自动化设备进行生产智能调光防弹玻璃。

31、本发明的有益效果是：

32、本项目在总结比较前人研究的基础上，综合考虑复杂度、实现难易等因素，进行理论分析和建立数值分析模型，设计具有八层结构的特种玻璃，通过液晶膜的具体分析研究以及对子弹穿透的防弹性能研究，根据现有防弹和调光玻璃产品提出了将二者合一的复合玻璃方案，并设计实现了高于现有防弹玻璃及调光玻璃性能指标的产品设计开发。

33、通过深入研究对比不同防弹玻璃的防弹结构和不同的液晶材料和防弹膜结合的效果，拟通过理论分析、建立数值分析模型，确定产品的数准字结构，综合实验得出最优的结构使其防弹性能达到国家标准 gb 17840 中的最优标准。研究开发新的液晶材料，同pdlc 及 及 slc 对比获得最佳效果的液晶材料，使液晶膜的调光性能高于现有标准 jct_2129-2012 和 和 gbt_35847-2018 的调光能力。同时产品能实现很好的绝热能力，最终实现优越的智能调光防弹特种玻璃产品。