复合防火玻璃的防火液及其制备方法及复合防火玻璃的制作方法_4

文档序号:9410974阅读:来源:国知局
为50%的氢氧化钾水溶液、0. 01kg磷酸氢钾和0. 010kg 磷酸二氢钾和〇. 01kg磷酸氢钠和0. 005kg磷酸二氢钠、0. 0003kg氧化锌和0. 0003kg淀粉 和0.00021^氧化铝、0.000151^聚醚改性有机硅8¥1(-024和0.000151^聚氨酯类助剂902¥、 0. 0020kg二丙二醇甲醚、0. 0015kg聚醚类助剂RH-212及0. 0005kg氟化铝和0. 0005kg氟硅 酸钾和0. 0005kg氟硅酸钠;先将0. 725kg上述无皂核壳乳液和0. 065kg质量分数为50 %的 氢氧化钾水溶液进行充分混合,并搅拌10分钟,再依次加入0. 01kg磷酸氢钾和0. 010kg磷 酸二氢钾和〇.oikg磷酸氢钠和0. 005kg磷酸二氢钠、0. 0003kg氧化锌和0. 0003kg淀粉和 0. 0002kg氧化铝、0. 00015kg聚醚改性有机硅和0. 00015kg聚氨酯类助剂902W、0. 0020kg 二丙二醇甲醚、〇. 0015kg聚醚类助剂RH-212及0. 0005kg氟化铝和0. 0005kg氟硅酸钾和 0. 0005kg氟硅酸钠,并在30mbar的真空度下低速搅拌20分钟,保持在真空状态冷却至常温 后,再缓慢升至常压,常温常压下静置消泡,再通过1〇〇目筛网过滤,所得滤液即为复合防 火玻璃的防火液。
[0094] 上述复合防火玻璃的防火液中各助剂的作用如下:
[0095] 多元醇:指分子中含有三个或三个以上羟基的醇类,例如甘油、三羟基甲基乙烷、 季戊四醇、木糖醇、山梨醇等;凡是具有较强结晶性和较高粘结强度的多元醇均可采用;本 发明采用的多元醇为甘油、木糖醇及季戊四醇中的一种或两种以上,通过使用上述多元醇, 提高了复合防火玻璃的黏结性和强度;同时上述多元醇也是碳氢化合物,也可作为成碳剂, 在一定程度上具有表面活性剂的作用,且其本身起到了一定的消泡和防冻效果。
[0096] 功能单体:指能提供特定功能基团的单体,如黏结性、耐水性、稳定性等;凡是能 提高复合防火玻璃的防火液的黏结性与稳定性的功能单体均可采用;本发明采用的功能单 体为丙烯酸、甲基丙烯酸及聚丙烯酰胺中的一种或两种以上;其中,丙烯酸和甲基丙烯酸作 为水溶性单体,可用作乳化剂、合成聚合物单体,甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯作为共聚单体, 可调节复合防火玻璃的防火液的各层聚合物的玻璃化温度,增加其粘结强度及稳定性。
[0097] 成炭剂及成炭助剂:在足够的热量下,分子中的羟基从碳链上断裂,失去羟基的碳 链形成活性炭,活性炭形成绝缘层以阻止热传递;凡是在高温下可形成长链炭绝缘层的成 炭剂均可采用;本发明采用的成碳剂为蔗糖、果糖、葡萄糖及砂糖中的一种或两种以上,成 碳助剂为磷酸二氢钾、磷酸氢钾、磷酸二氢钠及磷酸氢钠中的一种或两种以上;当防火胶层 在高温下发泡产生孔隙时,成炭剂及成炭助剂炭化形成长链的炭化物,沉积在上述孔隙中, 长链的炭化物能够吸收大量热量,从而增强了玻璃的防火性能。
[0098] 消泡剂:可抑制产生泡沫或消除已产生的泡沫;本发明采用的消泡剂是聚醚改性 有机硅BYK-024和/或聚氨酯类助剂902W;由于在制备复合防火玻璃的防火液时需要搅拌 才能使各物质充分混合,而搅拌同时不可避免会产生气泡,在复合防火玻璃的防火液固化 成防火胶而覆于复合防火玻璃的表面时,气泡会存在于防火胶层中,使复合防火玻璃的表 观质量变的较差,而通过加入上述消泡剂能够消除防火液中的气泡,即消除防火胶层中的 气泡,进而提高了复合防火玻璃的表观质量。耐热稳定剂:本发明采用的耐热稳定剂为硼砂 和/或硼酸,具有阻燃性,可改善复合防火玻璃的防火液固化成的防火胶层的耐热及透明 性能,控制上述防火胶层的热膨胀率,进而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。
[0099] 离子固定剂:本发明采用的离子固定剂为氧化锌、氧化铝及淀粉中的一种或两种 以上,其可改变复合防火玻璃的防火液固化成的防火胶层中氧化钾的活性,通过加入上述 离子固定剂可提高上述防火胶层的耐水性。
[0100] 流平剂:本发明采用的流平剂为聚醚类助剂RH-212,在制备复合防火玻璃时,覆 在复合防火玻璃表面的复合防火玻璃的防火液涂层需要晾干,由于复合防火玻璃具有一定 的挠度,在晾干过程中,复合防火玻璃的防火液固化成的防火胶层不可避免的产生厚薄差, 通过加入上述流平剂,使上述防火胶层在受压后仍能形成平整、光滑及均匀的胶层,以保证 上述防火胶层均匀且无气泡。
[0101] 固化剂:本发明采用的固化剂为氟硅酸钠、氟硅酸钾及氟化铝中的一种或两种以 上,无皂核壳乳液和氢氧化钾水溶液反应生成复合防火玻璃的防火液,即固含量较高的钾 水玻璃,利用固化剂可加速两者的反应速度及固化速度,并提高复合防火玻璃的防火液固 化成的防火胶层的强度及复合防火玻璃的强度。
[0102] 交联剂:本发明采用的交联剂为1,2-二乙烯基苯,其可加速复合防火玻璃的防火 液的硬化,提高复合防火玻璃的防火液的耐热性,提高复合防火玻璃固化而成的防火胶的 机械强度及耐候性。
[0103] 增塑剂:本发明采用的增塑剂是二丙二醇丁醚和/或二丙二醇甲醚,可降低复合 防火玻璃的防火液固化而成的防火胶的玻璃化温度,增强上述防火胶的韧性、塑性及黏结 性,提高上述防火胶的抗冲击强度,加快复合防火玻璃的防火液的固化速度。
[0104] 引发剂:本发明采用以摩尔比为1:1的过硫酸铵和亚硫酸氢钠的混合物作为氧化 还原引发剂,其可引发单体进行聚合反应,是制备上述无皂核壳乳液重要的组成部分,直接 影响上述无皂核壳乳液的聚合反应速率、单体的转化率及最终粒子的粒径大小等等;氧化 还原引发剂体系是利用氧化剂和还原剂之间的电子转移所生成的自由基来引发无皂核壳 乳液的聚合反应,由于氧化还原引发体系的反应活化能远小于热引发体系的反应活化能, 可以降低上述无皂核壳乳液的引发温度,提高反应速率,降低反应能耗,同时还可以避免部 分功能单体在高温下的发生水解反应。
[0105] 乳化剂:传统的乳液发生聚合反应时均需使用乳化剂,以使聚合体系稳定,但却将 乳化剂带入最终产品中去,即使通过水洗工艺也无法将乳化剂完全除净。由于乳化剂的存 在会影响乳液聚合物的光学性能、电性能、涂膜的致密性、耐水性、耐擦洗性和附着力等,限 制了乳液的应用范围;同时价格昂贵的乳化剂又增加了乳液的生产成本。为了克服由于乳 化剂带来的弊端,开发出了新的乳液聚合体系一一无皂乳液聚合。这种乳液聚合是在传统 乳液聚合基础上发展起来的一项新技术,所谓无皂乳液聚合指在反应过程中完全不加乳 化剂的乳液聚合过程,降低了乳液的生产成本。
[0106] 本发明的复合防火玻璃的防火液为无皂乳液:即乳液中完全没有乳化剂,乳胶粒 子主要是通过结合在聚合物长链或其端基上的各种离子基团而得以稳定的。要引入这些基 团主要是通过与水溶性单体进行共聚,共聚物由于具有亲水性而位于胶粒的表面,这些亲 水基团可以在一定的pH值下以离子形式存在,也可以依靠它们之间的空间位阻效应从而 使乳胶粒子达到稳定状态;而丙烯酸由于含有亲水基团-C00H,可以起到类似乳化剂的作 用,原因在于丙烯酸是水溶性单体,既含有亲水性基团-C00H,同时又含有疏水基团-CH3, 因此在本发明的无皂核壳乳液聚合中,部分丙烯酸单体可以近似起到乳化剂的作用,部分 丙烯酸又可以起到聚合单体的作用,同时丙烯酸的玻璃化温度为105度左右,与苯乙烯、甲 基丙烯酸甲酯相似。
[0107] 本发明方法制备的复合防火玻璃的防火液为核壳结构的乳液:主要是指两种或多 种单体在一定条件下分阶段或多段聚合,使乳胶粒的内侧或外侧分别富集不同成分,即核 壳型乳胶粒,从而赋予了核与壳各不同的功能,得到不同性能的复合乳液。
[0108] 本发明方法中制备第二混合单体乳液时,使用苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸 丁酯进行反应获得共聚物,苯乙烯由于含有苯环,且其玻璃化温度为105度左右,在常温下 为玻璃态,可以提高共聚物的刚性,同时由于采用1,2-二乙烯基苯为交联剂,它易于使苯 乙烯与其他单体共聚,聚甲基丙烯酸甲酯的玻璃化温度与聚苯乙烯相似,在不影响共聚物 的玻璃化温度的前提下,可以降低成本;丙烯酸丁酯的玻璃化温度为-56度左右,在常温下 为橡胶态,可以提高共聚物的韧性,防止共聚物在使用过程中发生脆性断裂。按照本发明方 法中的组分配比得到的共聚物,即第二混合单体乳液,按照共聚物的玻璃化温度公式计算 可知,第二混合单体乳液的玻璃化温度在50度左右,在常温条件下为玻璃态,具有一定韧 性;在第二混合单体乳液的核壳结构中,第二混合单体乳液中的微粒作为第一壳层包裹着 作为核的纳米二氧化娃颗粒。
[0109] 本发明方法中制备第三混合单体乳液时,使用了苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸 及丙烯酸丁酯,按照本发明方法的组分配比得到的共聚物,即第三混合单体乳液,按照共聚 物的玻璃化温度公式计算可知,由于第三混合单体乳液体系中存在交联结构,该第三混合 单体乳液的玻璃化温度在80度左右,提高了乳胶粒子外壳的强度,使最终得到的复合防火 玻璃的防火液成为一种内软外硬的结构,即在保证复合防火玻璃的防火液固化成的防火胶 具有较高强度的条件下,仍具有一定的韧性。在第三混合单体乳液的核壳结构中,第三混合 单体乳液的微粒作为第二壳层包裹着作为第一壳层的第二混合单体乳液的微粒。
[0110] 本发明方法制备的复合防火玻璃的防火液,采用了制备核壳结构乳液的方法,核 是以二氧化硅为主的混合物,外面包裹了两层胶体壳层,在两层胶体壳层的外面是氢氧化 钾溶液,两层胶体壳层聚合物可吸收紫外线,延长复合防火玻璃的使用寿命,更重要的是一 定厚度的胶体壳层在常温或低温下可以将二氧化硅颗粒和氢氧化钾溶液隔离开,在常温或 低温时,二氧化硅颗粒和氢氧化钾溶液无法接触,不发生反应,而当温度较高,即高于胶体 壳层的玻璃化温度时,胶体壳层由玻璃态变为橡胶态,氢氧化钾溶液渗入胶体壳层内,与二 氧化硅颗粒发生反应得到硅酸钾溶液,即得到含水量很小,模数为4-6的钾水玻璃,而加入 的氟硅酸钠,可加速钾水玻璃的固化速度,提高钾水玻璃固化后的强度;钾水玻璃硬化后形 成的二氧化硅网状骨架,在高温下硬度下降很小,具有良好的阻燃性,可耐高温可防火,硬 度较高,增强了复合防火玻璃的硬度和耐热性能;同时因胶体中含有丙烯酸和甲基丙烯酸, 丙烯酸和甲基丙烯酸均具有亲水性,胶体中含有一部分水,遇火时,水将渗出,也起一定灭 火作用;本发明方法采用核壳结构制备的复合防火玻璃的防火液,将70% -75%的无皂核 壳乳液和氢氧化钾溶液进行混合,在一定温度下生成硅酸钾,其含水量少,模数高(模数是 指水玻璃中氧化硅和碱金属氧化物的分子比或摩尔比),可在防火时发挥更大的作用,同时 因含水量少,上述复合防火玻璃的防火液固化而成的防火胶无微泡,大大提高了复合防火 玻璃的表观性能和防火耐热性。
[0111] 另一方面,本发明提供了一种复合防火玻璃的防火液;上述复合防火玻璃的防火 液是由上述制备方法制备而成
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