本发明涉及一种高耐候型防火玻璃夹层材料的制备方法，属于防火材料技术领域。
背景技术：
防火玻璃是指透明并且能够阻挡和控制热辐射、烟雾以及火焰，还能够控制火势的消泡凝胶液蔓延和隔烟的功能型玻璃。准确地说，防火玻璃作为特种玻璃，需满足在规定的耐火实消泡凝胶液验条件下能够保持其完整性和隔热性。防火玻璃可以定义为一种玻璃系统，其由一消泡凝胶液片或多片透明或半透明的玻璃、密封条和固定材料构成，该系统能满足防火性能要求。消泡凝胶液总体而言，防火玻璃属于安全玻璃中的一员，其采用物理与化学的方法，对浮法玻璃经消泡凝胶液过处理而制得。当玻璃构件的一面受灾情况下，防火玻璃能够阻隔火势、热气、烟雾消泡凝胶液穿透并保持一段时间，或是阻止在玻璃的背火面出现火焰，从而有利于在第一时间发现消泡凝胶液火情，保证受灾群众有充足的时间撤离火灾现场并为消防官兵争取充裕的救援时间和空消泡凝胶液间。防火玻璃于20世纪70年代首次在英国市场出现，此后工业超前国家诸如法国、德消泡凝胶液国等欧美国家等都对防火玻璃投入极大的关注，并着手进行研究和生产。随着英法等国消泡凝胶液陆续发布的《建筑设计防火规范》、《建筑物件防火性能测试方法和标准》、《高层民用建消泡凝胶液筑设计防火规范》等一系列关于防火材料的设计规范和法律法规，极大地推动了防火玻消泡凝胶液璃的迅猛发展，就目前而言，防火玻璃主要应用在工业与民用建筑（尤其是高层建筑），消泡凝胶液科研及军事、国防设施（易燃易爆及生物、航天工业设施），现代交通工具（如船用防消泡凝胶液火玻璃），其中以建筑防火玻璃的市场最为广阔，其市场需求在世界发达国家呈逐消泡凝胶液年上升的状态。
防火玻璃不仅要有很好的防火、隔热性能，而且要有很高的透明性等装饰性能。凝胶夹层玻璃主要采用灌注法，即是通过将水凝胶灌入至两块坚硬的硅酸盐玻璃消泡凝胶液中间层之间而制得。对于此类防火玻璃而言，它的中间夹层主要成分有水、水溶性盐消泡凝胶液以及聚合物胶凝剂。聚合物胶凝剂是指丙烯酸类树脂，如丙烯酰胺和乙烯醇，通过它消泡凝胶液们聚合得到产物。聚合反应的实现是通过加入催化剂和交联剂例如二氨基丙腈和n,n-消泡凝胶液二甲基亚酰胺来实现。由于丙烯酸树脂有毒，因此非毒性组分例如聚乙烯醇已经有文献消泡凝胶液报道被使用。水溶性盐通常包括碱金属盐和铵盐，例如氯化钠和氯化钙等。水溶性盐消泡凝胶液对聚合物交联效果有促进作用。防火玻璃遇火时凝胶能够释放水并吸收大量的热，水分消泡凝胶液蒸发向火面玻璃破裂。与此同时水分蒸发能够形成隔热层，从而阻止热量的渗入。
随着我国城市化进程的飞速发展，防火玻璃作为一种措施型防火材料，以其优异的消泡凝胶液耐火性和良好的实用性逐步受到人们的关注和重视，本课题中产品的研发成功，将对我消泡凝胶液国的防火玻璃市场增添低成本、高品质且具有自主知识产权的新型灌浆防火玻璃新品消泡凝胶液种，对提高我国透明防火构件在建筑、造船和轨道列车上的防火性能和耐候性能，拓宽消泡凝胶液透明防火构件的应用领域均具有重要意义和深远影响。目前，国内外市场上防火玻璃大多采用灌浆法凝胶型透明夹层防火玻璃。由于原材料、配比、生产工艺、气温变化等原因，目前国内生产的凝胶型防火玻璃在使用或存放中常出现气泡、裂胶、起花、变白等现象，严重影响其表观性能，给生产企业造成了严重经济损失和麻烦，给应用单位带来许多困扰，使得有些该使用隔热型防火玻璃的场所不敢采用，给建筑防火带来隐患，所以如何改善和抑制和消除夹层防火玻璃凝胶体中产生气泡很有必要。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题：针对现有防火玻璃凝胶夹层无法抑制和消除夹层防火玻璃凝胶体中产生气泡问题，提供了一种高耐候型防火玻璃夹层材料的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
（1）取三氯化铝添加至锥形瓶中，将正硅酸乙酯添加至锥形瓶中，搅拌混合并添加无水乙醚，在室温下磁力搅拌，收集搅拌液并置于保温加热回流6～8h，得基体凝胶液；
（2）按重量份数计，分别称量45～50份去离子水、10～15份无水乙醇、15～20份正硅酸乙酯和3～5份盐酸置于烧杯中，搅拌混合并静置，得改性凝胶液，将改性凝胶液与基体凝胶液搅拌混合并得混合凝胶液，分别称量45～50份三甲基氯硅烷、55～60份正己烷和10～15份混合凝胶液置于均质机中，均质处理并搅拌混合改性，静置冷却至室温，得消泡凝胶液；
（3）取质量分数15％乙醇溶液、质量分数5％盐酸、乙酸镁和正硅酸乙酯置于烧杯中，搅拌混合并置于室温下静置陈化，控制陈化时间为陈化至粘度为5.5mm2/s，即可制备得改性溶胶液；
（4）按重量份数计，分别称量45～50份去离子水、10～15份十二水合硫酸铝钾、10～15份丙烯酰胺和1～2份氯化镁置于烧杯中，搅拌混合并收集得溶解液，将交联剂和改性溶胶液添加至消泡凝胶液中，搅拌混合并置于室温下静置，过滤得滤液并将过硫酸铵添加至滤液中，搅拌混合并保温反应，静置冷却至室温，即可制备得所述的高耐候型防火玻璃夹层材料。
步骤（1）所述的基体凝胶液原料比例为：按重量份数计，分别称量45～50份无水乙醚、10～15份三氯化铝和25～30份正硅酸乙酯。
步骤（1）所述的保温加热温度为100～120℃。
步骤（2）所述的改性凝胶液与基体凝胶液体积比为1:1。
步骤（2）所述的盐酸浓度为1mol/l。
步骤（4）所述的交联剂为n,n-亚甲基双丙烯酰胺。
步骤（4）所述的过硫酸铵添加量为滤液质量的1/100。
步骤（3）所述的质量分数15％乙醇溶液、质量分数5％盐酸、乙酸镁和正硅酸乙酯之间比例为：按重量份数计，分别称量45～50份质量分数15％乙醇溶液、10～15份质量分数5％盐酸、6～8份乙酸镁和10～15份正硅酸乙酯。
步骤（3）所述的静置陈化时间为陈化至粘度为5.5mm2/s。
步骤（4）所述的交联剂、改性溶胶液和消泡凝胶液之间的质量比1：3：15。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明技术方案采用以无水三氯化铝和正硅酸乙酯为反应前驱体，无水乙醚为氧供体，非水解制备凝胶材料，通过凝胶材料改性硅溶胶材料，通过硅烷改性，将有机疏水基团更易于嫁接在气凝胶表面，通过凝胶包覆形成致密结构，作为凝胶夹层的消泡剂材料，有效消泡降低材料气泡率的同时，通过凝胶材料与夹层凝胶之间进行有效的结合，有效改善材料的致密结构，进一步改善材料的力学性能；
（2）本发明技术方案采用随着十二水合硫酸铝钾改善凝胶聚合物之间的交联度，通过高价铝离子可使聚合的高分子链之间出现交联形成网状结构，交联程度增大，而含十二水合硫酸铝钾复合聚丙烯酰胺凝胶体的隔热效应与聚丙烯酰胺的交联结构有关，可改变聚丙烯酰胺交联度，随着铝离子高价离子含量的增加，提高材料的耐候性能。
（3）本发明技术方案采用正硅酸乙酯复合乙酸镁为改性凝胶液，通过改性凝胶液作为两种复合凝胶材料之间的结合材料，通过结合材料之间调整其相应的复合比例，增大硅镁比，有利于提高溶胶稳定性，在高温环境下，高温会使高硅区镁硅复合凝胶固化形成陶瓷结构，这样的结构的产生，通过增大硅镁比，不能改变高温下纤维的析晶类型，但结构中的镁离子倾向于以mgo4的形式与sio4形成连续网络，有助于提高形成复合网络过程中凝胶材料复合间的稳定性和纤维的析晶温度，进一步改善材料的材料构型，通过制备的改性凝胶作为一种界面改性结构，通过该界面改性结构，使价铝离子可使聚合的高分子链之间出现交联形成网状结构在高温环境下趋于稳定和更有效的交联，这样使本发明技术方案制备的材料的耐火稳定性能进行更好的提高。
具体实施方式
按重量份数计，分别称量45～50份无水乙醚、10～15份三氯化铝和25～30份正硅酸乙酯，先取三氯化铝添加至锥形瓶中，将正硅酸乙酯添加至锥形瓶中，搅拌混合并添加无水乙醚，在室温下磁力搅拌10～15min，收集搅拌液并置于100～120℃下保温加热回流6～8h，得基体凝胶液；按重量份数计，分别称量45～50份去离子水、10～15份无水乙醇、15～20份正硅酸乙酯和3～5份1mol/l盐酸置于烧杯中，搅拌混合并静置2～3h，得改性凝胶液，按体积比1:1，将改性凝胶液与基体凝胶液搅拌混合并得混合凝胶液，分别称量45～50份三甲基氯硅烷、55～60份正己烷和10～15份混合凝胶液置于均质机中，均质处理并置于75～80℃下三角烧瓶中搅拌混合改性20～24h，静置冷却至室温，得消泡凝胶液；按重量份数计，分别称量45～50份质量分数15％乙醇溶液、10～15份质量分数5％盐酸、6～8份乙酸镁和10～15份正硅酸乙酯置于烧杯中，搅拌混合并置于室温下静置陈化，控制陈化时间为陈化至粘度为5.5mm2/s，即可制备得改性溶胶液；按重量份数计，分别称量45～50份去离子水、10～15份十二水合硫酸铝钾、10～15份丙烯酰胺和1～2份氯化镁置于烧杯中，搅拌混合并收集得溶解液，按质量比1：3：15，将交联剂和改性溶胶液添加至消泡凝胶液中，搅拌混合并置于室温下静置40～48h，过滤得滤液并按质量比1:100，将过硫酸铵添加至滤液中，搅拌混合并置于75～80℃下保温反应2～3h，静置冷却至室温，即可制备得所述的高耐候型防火玻璃夹层材料。
实例1
按重量份数计，分别称量45份无水乙醚、10份三氯化铝和25份正硅酸乙酯，先取三氯化铝添加至锥形瓶中，将正硅酸乙酯添加至锥形瓶中，搅拌混合并添加无水乙醚，在室温下磁力搅拌10min，收集搅拌液并置于100℃下保温加热回流6h，得基体凝胶液；按重量份数计，分别称量45份去离子水、10份无水乙醇、15份正硅酸乙酯和3份1mol/l盐酸置于烧杯中，搅拌混合并静置2h，得改性凝胶液，按体积比1:1，将改性凝胶液与基体凝胶液搅拌混合并得混合凝胶液，分别称量45份三甲基氯硅烷、55份正己烷和10份混合凝胶液置于均质机中，均质处理并置于75℃下三角烧瓶中搅拌混合改性20h，静置冷却至室温，得消泡凝胶液；按重量份数计，分别称量45份质量分数15％乙醇溶液、10份质量分数5％盐酸、6份乙酸镁和10份正硅酸乙酯置于烧杯中，搅拌混合并置于室温下静置陈化，控制陈化时间为陈化至粘度为5.5mm2/s，即可制备得改性溶胶液；按重量份数计，分别称量45份去离子水、10份十二水合硫酸铝钾、10份丙烯酰胺和1份氯化镁置于烧杯中，搅拌混合并收集得溶解液，按质量比1：3：15，将交联剂和改性溶胶液添加至消泡凝胶液中，搅拌混合并置于室温下静置40h，过滤得滤液并按质量比1:100，将过硫酸铵添加至滤液中，搅拌混合并置于75℃下保温反应2h，静置冷却至室温，即可制备得所述的高耐候型防火玻璃夹层材料。
实例2
按重量份数计，分别称量47份无水乙醚、12份三氯化铝和27份正硅酸乙酯，先取三氯化铝添加至锥形瓶中，将正硅酸乙酯添加至锥形瓶中，搅拌混合并添加无水乙醚，在室温下磁力搅拌12min，收集搅拌液并置于110℃下保温加热回流7h，得基体凝胶液；按重量份数计，分别称量47份去离子水、12份无水乙醇、17份正硅酸乙酯和4份1mol/l盐酸置于烧杯中，搅拌混合并静置2h，得改性凝胶液，按体积比1:1，将改性凝胶液与基体凝胶液搅拌混合并得混合凝胶液，分别称量47份三甲基氯硅烷、57份正己烷和12份混合凝胶液置于均质机中，均质处理并置于77℃下三角烧瓶中搅拌混合改性22h，静置冷却至室温，得消泡凝胶液；按重量份数计，分别称量47份质量分数15％乙醇溶液、12份质量分数5％盐酸、7份乙酸镁和12份正硅酸乙酯置于烧杯中，搅拌混合并置于室温下静置陈化，控制陈化时间为陈化至粘度为5.5mm2/s，即可制备得改性溶胶液；按重量份数计，分别称量47份去离子水、12份十二水合硫酸铝钾、12份丙烯酰胺和2份氯化镁置于烧杯中，搅拌混合并收集得溶解液，按质量比1：3：15，将交联剂和改性溶胶液添加至消泡凝胶液中，搅拌混合并置于室温下静置44h，过滤得滤液并按质量比1:100，将过硫酸铵添加至滤液中，搅拌混合并置于77℃下保温反应2h，静置冷却至室温，即可制备得所述的高耐候型防火玻璃夹层材料。
实例3
按重量份数计，分别称量50份无水乙醚、15份三氯化铝和30份正硅酸乙酯，先取三氯化铝添加至锥形瓶中，将正硅酸乙酯添加至锥形瓶中，搅拌混合并添加无水乙醚，在室温下磁力搅拌15min，收集搅拌液并置于120℃下保温加热回流8h，得基体凝胶液；按重量份数计，分别称量50份去离子水、15份无水乙醇、20份正硅酸乙酯和5份1mol/l盐酸置于烧杯中，搅拌混合并静置3h，得改性凝胶液，按体积比1:1，将改性凝胶液与基体凝胶液搅拌混合并得混合凝胶液，分别称量50份三甲基氯硅烷、60份正己烷和15份混合凝胶液置于均质机中，均质处理并置于80℃下三角烧瓶中搅拌混合改性24h，静置冷却至室温，得消泡凝胶液；按重量份数计，分别称量50份质量分数15％乙醇溶液、15份质量分数5％盐酸、8份乙酸镁和15份正硅酸乙酯置于烧杯中，搅拌混合并置于室温下静置陈化，控制陈化时间为陈化至粘度为5.5mm2/s，即可制备得改性溶胶液；按重量份数计，分别称量50份去离子水、15份十二水合硫酸铝钾、15份丙烯酰胺和2份氯化镁置于烧杯中，搅拌混合并收集得溶解液，按质量比1：3：15，将交联剂和改性溶胶液添加至消泡凝胶液中，搅拌混合并置于室温下静置48h，过滤得滤液并按质量比1:100，将过硫酸铵添加至滤液中，搅拌混合并置于80℃下保温反应3h，静置冷却至室温，即可制备得所述的高耐候型防火玻璃夹层材料。
将实例及传统凝胶夹层玻璃材料进行检测，具体检测如下：
表1性能表征对比表
由表1可知，本发明制备的防火玻璃夹层具有优异的抑制气泡的性能。