一种热致变色防火层结构体及其制备方法、防火层材料与室外用隔热型防火玻璃

本发明涉及安全玻璃领域，具体涉及具有“纤维”状叠层结构的k2o·nsio2基热致变色防火层结构体及其制备方法、防火层材料与室外用隔热型防火玻璃。

背景技术：

1、随着城市化进展的脚步越来越快，房屋的建筑窗体也变得越来越大。高雅美观、功能安全的玻璃构件正逐步受到国内外设计师的青睐，这直接导致各类安全玻璃及特种玻璃在建筑玻璃行业中快速发展。建筑玻璃已从单纯作为采光、装饰用材料逐步发展成为具有光线控制、调节室温、降低噪音、改善居住环境等多重功能复合的方向发展。

2、防火玻璃除了具有普通玻璃的某些性能外，还具有控制火势蔓延、隔烟和隔热等性能，为发生火灾时的有效救护提供了宝贵的救援时间，最大限度地降低了人员、财产、建筑物的损失。防火玻璃可以使逃生和救援人员免遭热辐射伤害，并将火灾的破坏力降低到最小程度。由于近期国内外某些知名的大型建筑频发火灾，人们开始逐渐关注复合防火玻璃的研发生产和使用效果，但现有复合防火玻璃不具备智能变色功能。因此，研发出热致变色防火材料，实现不消耗外界能源，仅依据环境温度自主调节窗体的可见光透射比，又具备防火隔热特性，对建筑安全与节能减排意义深远。

3、目前热致变色材料(液晶、水凝胶、vo2)无法在k2o·nsio2的强碱环境中循环响应，需借助间隔层确保彼此隔离，增加了框架与建筑承重负荷，降低窗体可见光透射比；国内对复合防火玻璃专用防火层材料所做的工作处于基础研究阶段。现有的复合防火玻璃的低温使用性能差，需大量使用抗冷凝剂，同时大多数产品在低温条件下会结冻发白，在北方寒冷地区无法满足用于室外窗、幕墙的长期使用要求；现有的复合防火玻璃的耐紫外线辐照性能也很差，需在外层玻璃中配合pvb胶片来降低紫外线辐照对防火层材料的损伤；现有复合防火玻璃的防火层材料的主成分水玻璃受自身粘度、流平性等因素限制，造成防火层材料在制备过程中易形成厚度差，从而导致防火层表面不平；同时，现有复合防火玻璃的防火层自身易产生气泡，易导致夹层存有大量微泡，微泡的存在降低了防火层的硬度与实际防火效果，而且会导致复合防火玻璃的表观质量，严重影响复合防火玻璃的使用效果和使用寿命。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于，提供一种具有“纤维”状叠层结构的k2o·nsio2基热致变色防火层结构体及其制备方法、防火层材料与室外用隔热型防火玻璃，克服了现有技术中防火层材料不能热致变色，无法在室外使用的弊端，避免了防火层发黄、流胶、出泡、表观质量差等缺点。

2、本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

3、依据本发明提出的一种室外用隔热型防火玻璃，其由至少两片玻璃层叠而成，至少一片外层玻璃的外表面设有减反射层；相邻的两片玻璃之间具有夹层，至少一个所述夹层为热致变色防火层，其热致变色防火层所用防火层材料，以重量份计，其原料由以下物质组成：

4、气相纳米二氧化硅颗粒50～400份、正硅酸乙酯0.01～5份、氨水0.001～0.05份、去离子水55～250份、有机诱导变色剂1～40份、复合功能助剂10～30份和纯度为85％的氢氧化钾15～200份，其中，所述热致变色防火层材料是利用原位梯度控温反应技术制备得到的，该防火材料的模数在4.0～5.0之间。

5、本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

6、优选的，前述的防火层材料，以重量份计，其原料由以下物质组成：气相纳米二氧化硅颗粒100～250份、正硅酸乙酯1～2.5份、氨水0.01～0.02份、去离子水150～200份、有机诱导变色剂4～30份、复合功能助剂15～20份和纯度为85％的氢氧化钾50～150份。

7、优选的，前述的防火层材料，其中所述气相纳米二氧化硅颗粒的粒径为60nm～80nm，比表面积在40～60m2/g。

8、优选的，前述的防火层材料，其中所述有机诱导变色剂为甲胺、乙二胺、乙醇胺、二甲基乙醇胺、溴化四丁基胺等伯胺、仲胺和叔胺中的至少一种；复合功能助剂为乙二醇、丙三醇和季戊四醇中的至少两种。

9、本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。

10、依据本发明提出的一种具有“纤维”状叠层结构的k2o·nsio2基热致变色防火层材料料及其制备方法，包括：

11、将复合功能助剂、正硅酸乙酯、氨水、去离子水按照1～5:0.01～5:0.001～0.05：50～200的重量配比混合，静止陈化24～96h，待正硅酸乙酯醇化后生成二氧化硅种子溶液，二氧化硅颗粒的粒径为30nm～120nm，制得第一混合溶液；

12、借助梯度预分散技术逐步分散，将1～5重量份的复合功能助剂与50～400重量份气相纳米二氧化硅颗粒分别按照重量份的3％、12％、85％依次加入到第一混合溶液中，高搅速度500～3500rpm，每次预分散时间依次为2mi n、10mi n、45mi n，得到二氧化硅级配溶液；

13、借助半连续共混技术，在室温条件下(20℃～25℃)将1～40重量份的有机诱导变色剂、4～15重量份的复合功能助剂、5～50重量份的去离子水依次加入到二氧化硅级配溶液中，共混时间20～60mi n，得到防火层材料基础溶液；

14、依次向100～700重量份所述防火层材料基础溶液加入5～10重量份的复合功能助剂和15～200重量份、纯度为85％的氢氧化钾，低温抽真空30分钟，搅拌均匀，得到防火层材料预反应液；

15、借助蠕动泵将高固含量(s io2≥55wt,％)低粘度(小于200mpa.s)的k2o·ns io2基热致变色预反应液逐层灌注到复合防火玻璃空腔中，封好灌注口后，将玻璃水平放置于室温环境中2小时后，放置到35℃的烘箱中恒温反应5小时，将烘箱升温至40℃恒温反应5小时，将烘箱升温至45℃恒温反应5小时，将烘箱升温至50℃恒温反应5小时，直到玻璃的可见光透过率不再发生变化，得到具有“纤维”状叠层结构的k2o·nsio2基热致变色防火层材料。

16、本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

17、优选的，前述的防火玻璃，其中所述减反射层的材料为s io2、tio2、s io2/t io2、tio2/sio2或s io2/tio2/sio2。

18、优选的，前述的室外用隔热型防火玻璃，其中所述防火层的厚度为1.5-5.0mm。

19、借由上述技术方案，本发明提供的一种热致变色防火层材料及其制备方法及防火玻璃至少具有下列优点：

20、1、在k2o·ns io2基防火材料中掺杂有机诱导变色剂，可以赋予k2o·nsio2可逆热致变色特性；借助梯度预分散技术逐步分散，进一步优化了纳米二氧化硅团聚体的级配效果，大幅度降低了体系的粘度：预分散后的二氧化硅溶液相对于其他技术制备的二氧化硅溶液，在相同固含量的前提下，具有更低的粘度，同时特定宽分布二氧化硅团聚体使防火层材料预反应溶液具备剪切变稀的特性，能够更快的灌注更薄的玻璃腔体。

21、2、本发明的防火层材料采用纳米二氧化硅颗粒作为主要原料，含有该原料的防火层材料与玻璃接触后，会腐蚀玻璃表面形成一定厚度的扩散层，提高了防火胶层与玻璃的附着力；当玻璃受热而产生裂纹时，裂纹不会扩展，从而不会导致整块玻璃的碎裂，大大提高了防火玻璃的强度。

22、3、通过在热致变色防火层材料的制备过程中引入原位梯度控温反应等特殊工艺，使防火层材料各组分之间产生协同效应，消除了复合防火玻璃夹层的气泡，制备出透过率为75-88％、耐火时间高达300mi n左右、耐紫外线辐照时间超过2000h、热致变色响应温度在50℃～80℃范围之间、可在低温环境(-55℃)条件下使用的适用于室外环境的高性能无微泡热致变色复合防火玻璃。

23、4、本发明防火层材料具有热致变色、耐低温、耐紫外线辐照的原因是：有机诱导变色剂水解生成的nh4+可以与k2o·nsio2基防火材料中的硅羟基结合，形成可逆反应，从而实现热致变色行为；特殊设计的预分散工艺，优化了纳米核壳结构有机/无机杂化颗粒的级配效应，减低了反应体系的粘度，保证二氧化硅的固含量进一步提高(可以超过55％)，相应的，防火层材料中的自由水就减少；“纤维”状叠层结构增加了防火层材料的强度以及抵抗紫外线辐照的能力；防火层材料中的自由水被有机诱导变色剂水解后生成的多元醇牢牢锁住，阻止低温环境下自由水形成大尺寸、连续的冰晶相，保证了复合防火玻璃在极冷条件下的透明性，从而提高防火层材料的耐低温性能。

24、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。