一种非隔热型复合防火玻璃及其制造方法与流程

本发明涉及玻璃产品制造技术领域，具体地说，涉及一种非隔热型复合防火玻璃及其制造方法。

背景技术：

随着社会进步和建筑业的高速发展，高层建筑雨后春笋般层出不穷，楼宇越建越高，对建筑玻璃材料的要求也越来越高，各种安全玻璃、特种玻璃逐渐走入人们视野。高层建筑如果发生火灾，都是致命的，2015年“5.25河南养老院特大火灾事故”、2010年上海静安区“11.15特大火灾事故”、2011年沈阳“2.3皇朝万鑫酒店大火”等，都是血与火的教训，历历在目，触目惊心，国家有关部委对建筑防火要求特别重视。

经过公安部组织相关专家多次验证、调研，通过大量的保温材料及系统的火灾试验研究，gb50016-2014《建筑设计防火规范》首次对不同类型、不同高度建筑保温材料的燃烧性能提出了明确、严格的要求，严禁使用易燃保温材料，限制使用可燃、难燃保温材料，大力推广使用不燃保温材料，并对建筑外窗的耐火完整性做了严格的规范，实现建筑节能与建筑防火的综合、协调发展。新规范规定建筑高度大于54m的住宅建筑，每户应有一间房间符合如下规定：应靠外墙设置，并应设置可开启外窗；内、外墙的耐火极限不应低于1.00h，该房间的门宜采用乙级防火门，外窗宜采用耐火完整性不低于1.00h的防火窗。由此可见，建筑节能耐火窗，既要具有一定的建筑节能性，满足国家法律法规的要求，同时又满足建筑设计防火规范对耐火完整性的要求。

目前，国内市场上的防火玻璃按结构可分为复合防火玻璃和单片防火玻璃。其中，单片防火玻璃又分为传统单片防火玻璃和特殊单片防火玻璃。特种单片防火玻璃是指采用的玻璃基片为特种成分的玻璃，主要有硼硅酸盐防火玻璃、铝硅酸盐防火玻璃、微晶防火玻璃，其软化温度高、热膨胀系数小，在强火焰下一般不会因高温而炸裂或变形，为防火玻璃上等佳品，但生产成本高，销售市价贵，目前市场上仍以复合夹层防火玻璃和普通单片防火玻璃为主。

单片防火玻璃一般是采用超强物理钢化工艺加工的，表面应力高，稳定性不好，不隔热，易自爆，抽检成品率不高，用于建筑外窗时存在安全隐患。灌浆法生产的复合防火玻璃隔热性好，但耐候性不好，光照后易发白，通透性受影响，不能批量用于室外节能耐火窗上。而目前国内大多数复合防火玻璃用防火液一般都是采用水和水玻璃直接搅拌制成的，存在易出现气泡、耐候性差、硬度不够、可见光透过率低等缺陷，影响了在建筑外窗上的使用。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种非隔热型复合防火玻璃及其制造方法，以解决上述的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种非隔热型复合防火玻璃，包括向火玻璃层和背火玻璃层，其特征在于：所述向火玻璃层与背火玻璃层之间设有支撑间隔体，所述支撑间隔体是由四个间隔条依次首尾相接构成的矩形框结构，在支撑间隔体的四周圈外围形成的槽内填充有防火密封胶；所述向火玻璃层、背火玻璃层与支撑间隔体围成的密闭空腔中填充无机透明防火胶层。

进一步地说，所述向火玻璃层和背火玻璃层均为厚度是3-8mm的浮法玻璃或钢化玻璃；所述无机透明防火胶层的厚度为1-6mm。优选的，所述向火玻璃层为厚度是3mm的浮法玻璃；所述背火玻璃层为厚度是5-6mm的钢化玻璃；所述无机透明防火胶层的厚度为1-5mm。

进一步地说，所述间隔条为玻璃条、不锈钢间隔条或者丁基胶带，厚度是1-6mm。

进一步地说，所述无机透明防火胶层由以下重量百分比的原料制成：10-15%纳米二氧化硅溶胶、40-55%去离子水、30-50%钾水玻璃溶液、0.1-1.0%成炭剂、0.05-0.4%成炭助剂、0-0.1%界面稳定剂、0-0.2%耐热稳定剂、0.01-0.02%粘度调节剂、0.01-0.02%消泡剂、0.05-0.2%流平剂、0.05-0.2%交联剂。

优选的，所述二氧化硅溶胶为湿法化学合成，粒径为25~90nm，粒径分布指数pdi﹤0.01；所述钾水玻璃溶液的模数为3.4-3.7；所述成炭剂为山梨糖醇、二糖、果糖、麦芽糖或葡萄糖中至少一种；所述成炭助剂为磷酸氢钠、磷酸氢钾、磷酸二氢钾或磷酸二氢钠中至少一种；所述界面稳定剂为氧化锌、氧化铝或多聚磷酸钠中至少一种；所述耐热稳定剂为硼酸钠或硼酸；所述粘度调节剂为丙二醇甲醚、丙二醇乙醚或甘油中至少一种；所述消泡剂为聚醚改性有机硅消泡剂b-0518、b-0519或b-0520中至少一种；所述流平剂为聚醚类助剂rheolate212、摩能化工1080或羧甲基纤维素；所述交联剂为氟硅酸钠或氟硅酸钾。

本发明所述非隔热型复合防火玻璃的制造方法，包括以下步骤：

1、先将向火玻璃层、背火玻璃层分别进行切割、磨边、倒角处理，再把背火玻璃层进行物理钢化处理；

2、向火玻璃层与背火玻璃层平行放置，并通过支撑间隔体间隔开；向火玻璃层和背火玻璃层粘接固定并经过压合后，在支撑间隔体的四周圈外围形成的槽内填充防火密封胶；

3、制备无机防火液

3a、备料：按照以下配方准备各种原料：10-15%纳米二氧化硅溶胶、40-55%去离子水、30-50%钾水玻璃溶液、0.1-1.0%成炭剂、0.05-0.4%成炭助剂、0-0.1%界面稳定剂、0-0.2%耐热稳定剂、0.01-0.02%粘度调节剂、0.01-0.02%消泡剂、0.05-0.2%流平剂、0.05-0.2%交联剂；

3b、制备：在去离子水中依次添加成炭剂、成炭助剂、界面结合稳定剂、耐热稳定剂、增塑剂、消泡剂、流平剂、交联剂，边加料边搅拌均匀，得第一溶液；将纳米二氧化硅溶胶加入到第一溶液中，边加料边搅拌均匀，得第二溶液；将钾水玻璃溶液加入到第二溶液中，搅拌60分钟以上，静置，用140-200目网筛过滤后得到灌注用的无机防火液；

4、向火玻璃层、背火玻璃层与支撑间隔体围成一个密闭空腔，用蠕动泵向该密闭空腔内灌注步骤3制备的无机防火液；灌满后，用丁基胶封口处理，并在封口处用防火硅酮密封胶密封处理，制得复合防火玻璃半成品；

5、将步骤4制得的复合防火玻璃半成品送入烘干箱，在60-90℃温度条件下固化反应4-8小时；透明的无机防火液原位反应法固化后形成无机透明防火胶层，得到复合防火玻璃成品。

有益效果：与现有技术相比，本发明的两层玻璃之间填充的透明无机防火胶层由改性无机防火液经加温原位反应固化制得，使得本发明具有外观质量好、耐候性好、耐热性好、可见光透过率高、强度高等特点，当发生火灾时，向火玻璃层破碎后，透明无机防火胶层大量吸收热量发泡膨胀，变成不透明白色防火胶板，能高效阻止燃烧产生的热量从向火面向背火面传导与辐射，进而保持耐火完整性，起到保护人们生命和财产的作用，适用于建筑外窗用防火玻璃。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

参照图1，本发明所述非隔热型复合防火玻璃，包括向火玻璃层1和背火玻璃层2。所述向火玻璃层1与背火玻璃层2之间设有支撑间隔体，所述支撑间隔体是由四个间隔条4依次首尾相接构成的矩形框结构，所述间隔条为玻璃条、不锈钢间隔条或者丁基胶带，厚度是1-6mm。在支撑间隔体的四周圈外围形成的槽内填充有防火密封胶5。

所述向火玻璃层1和背火玻璃层2均为厚度是3-8mm的浮法玻璃或钢化玻璃，其中，向火玻璃层1优选3mm浮法玻璃，背火玻璃层2优选厚度是5-6mm的钢化玻璃；所述无机透明防火胶层的厚度为1-6mm（优选1-5mm）。

所述向火玻璃层1、背火玻璃层2与支撑间隔体围成的密闭空腔中填充无机透明防火胶层3。所述无机透明防火胶层由以下重量百分比的原料制成：10-15%纳米二氧化硅溶胶、40-55%去离子水、30-50%钾水玻璃溶液、0.1-1.0%成炭剂、0.05-0.4%成炭助剂、0-0.1%界面稳定剂、0-0.2%耐热稳定剂、0.01-0.02%粘度调节剂、0.01-0.02%消泡剂、0.05-0.2%流平剂、0.05-0.2%交联剂。优选的，所述二氧化硅溶胶为湿法化学合成，粒径为25~90nm，粒径分布指数pdi﹤0.01；所述钾水玻璃溶液的模数为3.4-3.7；所述成炭剂为山梨糖醇、二糖、果糖、麦芽糖或葡萄糖中至少一种；所述成炭助剂为磷酸氢钠、磷酸氢钾、磷酸二氢钾或磷酸二氢钠中至少一种；所述界面稳定剂为氧化锌、氧化铝或多聚磷酸钠中至少一种；所述耐热稳定剂为硼酸钠或硼酸；所述粘度调节剂为丙二醇甲醚、丙二醇乙醚或甘油中至少一种；所述消泡剂为聚醚改性有机硅消泡剂b-0518、b-0519或b-0520中至少一种；所述流平剂为聚醚类助剂rheolate212、摩能化工1080或羧甲基纤维素；所述交联剂为氟硅酸钠或氟硅酸钾。

无机透明防火胶层中各成分的具体作用机理如下：

纳米二氧化硅溶胶：纳米二氧化硅溶胶在高温下可与钾水玻璃进一步的反应，生成高模数的钾水玻璃，氧化锌、氧化铝可以改变防火液固化后形成的防火层中氧化钾的活性，提高耐水性；多聚磷酸钠是一种聚合电解质，具有无机表面活性剂的特性，能使防火液中的硅酸盐分散或形成稳定的悬浮液。加入的氟硅酸钠可以加速钾水玻璃在加热过程中原位反应速度，可促进防火液硬化，提高复合防火玻璃防火胶层的强度和耐候性。高模数的硅酸钾，可在防火时发挥更大的作用。同时可以减少防火胶层的微泡，大幅度提高复合防火玻璃的外观质量和耐火性能。

钾水玻璃：结构式为k2o·nsio2，n为模数，钾水玻璃硬化后形成二氧化硅网状骨架，在高温下硬度下降很小，具有很好的阻燃性，可耐高温和防火，并且硬度高，增强复合防火玻璃的硬度和耐火性能。

成炭剂：所述成炭剂为蔗糖、二糖、果糖、麦芽糖或葡萄糖中的至少一种，高温下碳化成长链的碳化物，吸收大量的热量，阻断热传递，增强复合玻璃的防火性能；

成炭助剂：所述成炭助剂为磷酸氢钠、磷酸氢钾、磷酸二氢钾、磷酸二氢钠中至少一种；当环境温度上升至400~700℃时，发生分子内脱水的缩合反应生成偏磷酸钠或者偏磷酸钾，成炭剂在高温条件下发生碳化反应生产的碳化产物会附着在长链的偏磷酸钠或偏磷酸钾上，长链的炭化物能够吸收大量的热量，从而增强玻璃的防火性能。

界面结合稳定剂：所述界面结合稳定剂为氧化锌、氧化铝、多聚磷酸钠至少一种；氧化锌、氧化铝可以改变防火液固化后形成的防火层中氧化钾的活性，提高耐水性；多聚磷酸钠是一种聚合电解质，具有无机表面活性剂的特性，能使防火液中的硅酸盐分散或形成稳定的悬浮液。

耐火稳定剂：所述耐热稳定剂为硼酸钠、或硼酸；具有阻燃性，可改善复合防火玻璃的防火液固化后形成的防火层的耐热性、通透性，控制防火层的热膨胀率，提高复合防火玻璃的化学稳定性、抗机械冲击能力及热冲击能力。

粘度调节剂：所述粘度调节剂为丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、丙二醇丁醚中、甘油至少一种，可调节防火液的粘度、流变性能，促进防火液均匀、完全的填充于两层玻璃之间的空腔内，均匀的附着在玻璃表面，提高复合防火玻璃的外观质量；

消泡剂：所述消泡剂为聚醚改性有机硅消泡剂b-0518、b-0519、b-0520中的至少一种，能够消除钾水玻璃与水在混合搅拌过程中产生的大量气泡，提高防火玻璃的外观质量。

流平剂：所述流平剂为聚醚类助剂rheolate212、摩能化工1080或羧甲基纤维素中的至少一种，能有效降低防火液表面张力，防火玻璃液灌注于两层玻璃过程中，提高其流平性和均匀性，填充于空腔内的每一角落，在干燥过程中促进防火液层形成一个平整、光滑、均匀的防火层。

交联剂组成：所述交联剂为氟硅酸钠或氟硅酸钾中的至少一种，可促进防火液在加热过程中原位反应，硬化，提高复合防火玻璃防火胶层的强度和耐候性。

本发明所述非隔热型复合防火玻璃的制造方法，包括以下步骤：

1、先将向火玻璃层、背火玻璃层分别进行切割、磨边、倒角处理，再把背火玻璃层进行物理钢化处理；

2、向火玻璃层与背火玻璃层平行放置，并通过支撑间隔体间隔开；向火玻璃层和背火玻璃层粘接固定并经过压合后，在支撑间隔体的四周圈外围形成的槽内填充防火密封胶；

3、制备无机防火液

3a、备料：按照以下配方准备各种原料：10-15%纳米二氧化硅溶胶、40-55%去离子水、30-50%钾水玻璃溶液、0.1-1.0%成炭剂、0.05-0.4%成炭助剂、0-0.1%界面稳定剂、0-0.2%耐热稳定剂、0.01-0.02%粘度调节剂、0.01-0.02%消泡剂、0.05-0.2%流平剂、0.05-0.2%交联剂；

3b、制备：在去离子水中依次添加成炭剂、成炭助剂、界面结合稳定剂、耐热稳定剂、增塑剂、消泡剂、流平剂、交联剂，边加料边搅拌均匀，得第一溶液；将纳米二氧化硅溶胶加入到第一溶液中，边加料边搅拌均匀，得第二溶液；将钾水玻璃溶液加入到第二溶液中，搅拌60分钟以上，静置，用140-200目网筛过滤后得到灌注用的无机防火液；

4、向火玻璃层、背火玻璃层与支撑间隔体围成一个密闭空腔，用蠕动泵向该密闭空腔内灌注步骤3制备的无机防火液；灌满后，用丁基胶封口处理，并在封口处用防火硅酮密封胶密封处理，制得复合防火玻璃半成品；

5、将步骤4制得的复合防火玻璃半成品送入烘干箱，在60-90℃温度条件下固化反应4-8小时；透明的无机防火液原位反应法固化后形成无机透明防火胶层，得到复合防火玻璃成品。

实施例1：

本实施例所述非隔热型复合防火玻璃的结构：向火玻璃层采用3mm的浮法玻璃，背火玻璃层采用5mm的钢化玻璃，所述无机透明防火胶层的厚度为1mm。本实施例所述复合防火玻璃适用于建筑外窗用防火窗，性能指标：可见光透过率85%；耐火完整性≥60min；耐寒性能：在-20℃恒温下6h外观无变化；耐热性能：在50℃恒温下6h外观无变化；耐紫外线辐照100小时试验后，可见光透过率变化不超过10%。

本实施例所述非隔热型复合防火玻璃的制备方法：

1、先将向火玻璃层（3mm浮法玻璃）、背火玻璃层（5mm钢化玻璃）分别进行切割、磨边、倒角处理，再把背火玻璃层进行物理钢化处理，向火玻璃层（3mm浮法玻璃）可以不钢化；

2、采用厚度为1mm的丁基胶带制作支撑间隔体，将向火玻璃层、背火玻璃层间隔开，具体操作方法如下：先把丁基胶带均匀距边8-12mm沿着玻璃周边粘在其中一张玻璃的表面，再把另一片玻璃放置在已贴丁基胶带的玻璃上；然后，经过可加热的层压机压合，两片玻璃被丁基胶带粘在一起；再把四周圈的槽内用打胶机涂满防火密封胶，两层玻璃、支撑间隔体、防火密封胶组成一个密闭空间；用蠕动泵向该密闭空腔内灌注无机防火液，边灌注防火液边抽气，灌满后，用丁基胶封口处理，并在封口处用防火硅酮密封胶密封处理，制得复合防火玻璃半成品；

3、将复合防火玻璃半成品送入烘干箱，在60-70℃固化反应4h后，透明的无机防火液原位反应法固化后形成无机透明防火胶层，得到复合防火玻璃成品。

步骤2中无机防火液由以下重量百分比的原料制成：10%纳米二氧化硅溶胶、45%去离子水、45%钾水玻璃溶液、0.5%二糖、0.1%磷酸氢钾、0.02%氧化锌、0.02%多聚磷酸钠、0.05%硼酸钠、0.02%丙二醇丁醚、0.01%b-0518、0.05%摩能化工1080、0.05%氟硅酸钠。

实施例2：

本实施例所述非隔热型复合防火玻璃的结构：向火玻璃层采用5mm的钢化玻璃，背火玻璃层采用5mm的钢化玻璃，所述无机透明防火胶层的厚度为2mm。本实施例所述复合防火玻璃适用于建筑外窗用防火窗，性能指标：可见光透过率84%；耐火完整性≥60min；耐寒性能：在-20℃恒温下6h外观无变化；耐热性能：在50℃恒温下6h外观无变化；耐紫外线辐照100小时试验后，可见光透过率变化不超过10%。

本实施例所述非隔热型复合防火玻璃的制备方法：

1、将向火玻璃层（5mm钢化玻璃）、背火玻璃层（5mm钢化玻璃）分别进行切割、磨边、倒角、物理钢化处理；

2、采用厚度为2mm的玻璃条制作支撑间隔体，将向火玻璃层、背火玻璃层间隔开，具体操作方法如下：先把玻璃条均匀距边8-12mm沿着玻璃周边粘在其中一张玻璃的表面，再把另一片玻璃放置在已贴玻璃条的玻璃上；然后，经过可加热的层压机压合粘在一起；再把四周圈的槽内用打胶机涂满防火密封胶，两层玻璃、支撑间隔体、防火密封胶组成一个密闭空间；用蠕动泵向该密闭空腔内灌注无机防火液，边灌注防火液边抽气，灌满后，用丁基胶封口处理，并在封口处用防火硅酮密封胶密封处理，制得复合防火玻璃半成品；

3、将复合防火玻璃半成品送入烘干箱，在75℃固化反应5h后，透明的无机防火液原位反应法固化后形成无机透明防火胶层，得到复合防火玻璃成品。

步骤2中无机防火液由以下重量百分比的原料制成：10%纳米二氧化硅溶胶、50%去离子水、40%钾水玻璃溶液、1.0%山梨糖醇、0.08%磷酸氢钠、0.05%氧化锌、0.04%多聚磷酸钠、0.1%硼酸、0.02%丙二醇乙醚、0.02%b-0519、0.2%聚醚类助剂rheolate212、0.1%交联剂氟硅酸钾。

实施例3：

本实施例所述非隔热型复合防火玻璃的结构：向火玻璃层采用6mm的浮法玻璃，背火玻璃层采用6mm的浮法玻璃，所述无机透明防火胶层的厚度为5mm。本实施例所述复合防火玻璃适用于建筑外窗用防火窗，性能指标：可见光透过率80%；耐火完整性≥60min；隔热30min；耐寒性能：在-20℃恒温下6h外观无变化；耐热性能：在50℃恒温下6h外观无变化；耐紫外线辐照100小时试验后，可见光透过率变化不超过10%。

本实施例所述非隔热型复合防火玻璃的制备方法：

1、先将向火玻璃层（6mm浮法玻璃）、背火玻璃层（6mm浮法玻璃）分别进行切割、磨边、倒角处理、物理钢化处理；

2、采用厚度为5mm的不锈钢间隔条制作支撑间隔体，将向火玻璃层、背火玻璃层间隔开，具体操作方法如下：先把不锈钢间隔条均匀距边8-12mm沿着玻璃周边粘在其中一张玻璃的表面，再把另一片玻璃放置在已贴不锈钢间隔条的玻璃上；然后，经过可加热的层压机压合粘在一起，再把四周圈的槽内用打胶机涂满防火密封胶，两层玻璃、支撑间隔体、防火密封胶组成一个密闭空间；用蠕动泵向该密闭空腔内灌注无机防火液，边灌注防火液边抽气，灌满后，用丁基胶封口处理，并在封口处用防火硅酮密封胶密封处理，制得复合防火玻璃半成品；

3、将复合防火玻璃半成品送入烘干箱，在80℃固化反应6h后，透明的无机防火液原位反应法固化后形成无机透明防火胶层，得到复合防火玻璃成品。

步骤2中无机防火液由以下重量百分比的原料制成：15%纳米二氧化硅溶胶、55%去离子水、30%钾水玻璃溶液、0.3%葡萄糖、0.1%磷酸氢钾、0.05%氧化铝、0.04%多聚磷酸钠、0.05%硼酸钠、0.02%丙二醇甲醚、0.01%b-0519、0.05%羧甲基纤维素、0.05%氟硅酸钾。

以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本发明的专利保护范围之内。