一种超低温灌封胶防火玻璃及其制备方法与流程

1.本发明涉及防火玻璃技术领域，尤其涉及一种超低温灌封胶防火玻璃及其制备方法。


背景技术：

2.目前普通玻璃的内应力差，温度承受力差，软化点约为500℃，钢化玻璃承受不了热应力冲击，易产生瞬间爆裂；自2018年3月30日国家住房和城乡建设部第35号公告对《建筑设计防火规范》gb50016-2014和《高层民用建筑设计防火规范》gb50045-95(2005年版)进行(2018年版)修订以来，对耐火门窗、防火门窗的防火要求进一步升级。
3.防火玻璃是建筑物关键构件，市面上防火玻璃如单片铯钾防火玻璃、高硅氧玻璃、超高强应力玻璃，不仅成品率和合格率低、稳定性差、不具备隔热性，且对人们的生命财产产生了巨大的威胁，而复合型防火玻璃-灌封胶防火玻璃正可以解决此安全隐患。根据目前研究报告预计，至2021年全球防火玻璃市场将达73.6亿美元，年间复合年增长率将达10.5％，若换算成面积，2021年市场规模将达1743万平方米。
4.但是，目前防火玻璃灌注液耐低温差，其冰点范围不超过-20℃就结冻丧失可见光透视率，不能适用于北方冬天气候；另外防火玻璃灌注液粘接力差，呈低流态凝胶状，防火性能不达标。


技术实现要素：

5.本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种超低温灌封胶防火玻璃及其制备方法。
6.一种超低温灌封胶防火玻璃，包括多层玻璃原片、阻燃胶条及超低温灌封胶；所述多层玻璃原片四周以所述阻燃胶条密封形成玻璃容腔，所述超低温灌封胶灌封在所述玻璃容腔内；
7.所述多层玻璃原片为两层玻璃原片或三层玻璃原片；
8.所述超低温灌封胶的原料按重量份包括：硅溶胶溶液100份，有机硅20-40份，氢氧化钾5-12份，纳米亲水颗粒4-12份，成炭剂0.5-3份，成炭助剂0.5-3份，储存稳定剂0.3-0.6份，消泡剂0.1-0.2份，增塑剂0.4-0.8份，甘油0.5-5份。
9.优选地，硅溶胶溶液中二氧化硅所占质量分数为18-25％。
10.优选地，成炭剂为蔗糖、果糖、葡萄糖和麦芽糖中至少一种。
11.优选地，成炭助剂为磷酸二氢钾、磷酸氢钾、磷酸二氢钠和磷酸氢钠中至少一种。
12.优选地，储存稳定剂为多聚磷酸钠和/或多聚磷酸钾。
13.优选地，消泡剂为聚醚改性有机硅消泡剂。
14.优选地，增塑剂为二丙二醇丁醚和/或二丙二醇甲醚。
15.优选地，纳米亲水颗粒的粒径为10-100nm，其为表面接枝有海泡石的纳米二氧化硅颗粒。
16.优选地，纳米二氧化硅颗粒的粒径为10-60nm。
17.优选地，纳米亲水颗粒采用如下工艺制备：将海泡石粉、十六烷基三甲基溴化铵加入至乙醇水溶液中，90-100℃回流搅拌20-40min；降温至30-40℃，搅拌状态下加入硅烷四乙酯，继续搅拌，升温至80-90℃，加入磷酸氢二铵搅拌，离心，洗涤，干燥，粉碎得到纳米亲水颗粒。
18.优选地，纳米亲水颗粒的制备工艺中，乙醇水溶液的浓度为20-40wt％，海泡石粉、十六烷基三甲基溴化铵、乙醇水溶液、硅烷四乙酯、磷酸氢二铵的质量比为4-12∶1-2∶10-20∶4-7∶0.5-1。
19.上述超低温灌封胶防火玻璃制备方法，搅拌状态下向硅溶胶溶液中加入氢氧化钾，调节温度至60-80℃进行反应，真空脱泡，然后加入有机硅进行反应，接着加入纳米亲水颗粒、成炭剂、成炭助剂、储存稳定剂、消泡剂、增塑剂、甘油搅拌均匀，向玻璃容腔中进行填充，固化得到超低温灌封胶防火玻璃。
20.优选地，固化温度为75-90℃。
21.本发明的技术效果如下所示：
22.(1)本发明中硅氧烷键(-si-o-si-)、硅羟基(-si-oh)和羟基(-oh)与钾离子形成双电子层；其中二氧化硅表面带负电荷，会吸附钾离子使电荷平衡形成吸附层，吸附层外由正负离子形成扩散层，本发明的双电层结构可以有效稳定凝胶体系；本发明采用有机硅与硅溶胶、氢氧化钾配合，具有降低灌封胶冰点的效果，而且不影响灌封胶粘接力与透光率；
23.(2)本发明采用海泡石与介孔二氧化硅结合，亲水性极好，加入至灌封胶中，与玻璃原片内侧接触后，可在玻璃原片内表面形成一层扩散层，有效提高灌封胶与玻璃的附着力，当玻璃受热产生裂纹时，裂纹不易延伸，有效避免整块玻璃的碎裂，大大提高了防火玻璃的强度；而当遇火灾，受热温度极高时，本发明的氢氧化钾渗透至核层，与二氧化硅发生反应，形成高硬度骨架，进一步增强防火玻璃的防火性能；
24.(3)本发明在玻璃容腔中灌入灌封胶固化后，透明度几乎无影响，而且本发明的耐低温效果好，-35℃冰冻12h后，没有挂霜结雾迹象，仍然保证了良好的透明度，适用于我国黄河以北的温带和寒带等严寒地区；
25.(4)本发明具有良好的隔热性，烧蚀过程中灌封胶会发泡率达两倍以上，使其烧蚀过程具有良好隔热性；同时灌封胶具有良好的粘接力，保证向火面玻璃破碎后不掉落；同时具有良好的耐火性，火焰灼烧时间可达1h。
具体实施方式
26.下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
27.实施例1
28.一种超低温灌封胶防火玻璃，包括两层玻璃原片、阻燃胶条及超低温灌封胶；所述两层玻璃原片四周以所述阻燃胶条密封形成玻璃容腔，所述超低温灌封胶灌封在所述玻璃容腔内；
29.所述超低温灌封胶的原料包括：二氧化硅所占质量分数为18％的硅溶胶溶液100kg，γ-缩水甘油氧基丙基甲基二乙氧基硅烷40kg，氢氧化钾5kg，粒径为10-100nm的纳米亲水颗粒12kg，麦芽糖0.5kg，磷酸氢钾3kg，多聚磷酸钠0.3kg，聚醚改性有机硅消泡剂
0.2kg，二丙二醇甲醚0.4kg，甘油5kg；
30.纳米亲水颗粒为表面接枝有海泡石、粒径为10-60nm的纳米二氧化硅颗粒，其具体制作工艺如下：将4kg海泡石粉、2kg十六烷基三甲基溴化铵加入至10kg浓度为40wt％的乙醇水溶液中，90℃回流搅拌40min；降至30℃，搅拌状态下加入7kg硅烷四乙酯，继续搅拌10min，升温至90℃，加入0.5kg磷酸氢二铵，首先以1500r/min的速度搅拌4min，然后降低速度至200r/min的速度搅拌2h；离心，所得固体物依次经过水洗、乙醇洗涤，干燥，粉碎，得到纳米亲水颗粒。
31.上述超低温灌封胶防火玻璃制备方法，搅拌状态下向硅溶胶溶液中加入氢氧化钾，调节温度至80℃进行反应，真空脱泡，然后加入γ-缩水甘油氧基丙基甲基二乙氧基硅烷进行反应，接着加入纳米亲水颗粒、麦芽糖、磷酸氢钾、多聚磷酸钠、聚醚改性有机硅消泡剂、二丙二醇甲醚、甘油搅拌均匀，向玻璃容腔中进行填充，75℃固化得到超低温灌封胶防火玻璃。
32.实施例2
33.一种超低温灌封胶防火玻璃，包括两层玻璃原片、阻燃胶条及超低温灌封胶；所述两层玻璃原片四周以所述阻燃胶条密封形成玻璃容腔，所述超低温灌封胶灌封在所述玻璃容腔内；
34.所述超低温灌封胶的原料包括：二氧化硅所占质量分数为25％的硅溶胶溶液100kg，γ-缩水甘油氧基丙基甲基二乙氧基硅烷20kg，氢氧化钾12kg，粒径为10-100nm的纳米亲水颗粒4kg，果糖3kg，磷酸二氢钠0.5kg，多聚磷酸钠0.3kg，多聚磷酸钾0.3kg，聚醚改性有机硅消泡剂0.1kg，二丙二醇丁醚0.4kg，二丙二醇甲醚0.8kg，甘油0.5kg；
35.纳米亲水颗粒为表面接枝有海泡石、粒径为10-60nm的纳米二氧化硅颗粒，其具体制作工艺如下：将12kg海泡石粉、1kg十六烷基三甲基溴化铵加入至20kg浓度为20wt％的乙醇水溶液中，100℃回流搅拌20min；降至40℃，搅拌状态下加入4kg硅烷四乙酯，继续搅拌20min，升温至80℃，加入1kg磷酸氢二铵，首先以1200r/min的速度搅拌8min，然后降低速度至100r/min的速度搅拌4h；离心，所得固体物依次经过水洗、乙醇洗涤，干燥，粉碎，得到纳米亲水颗粒。
36.上述超低温灌封胶防火玻璃制备方法，搅拌状态下向硅溶胶溶液中加入氢氧化钾，调节温度至60℃进行反应，真空脱泡，然后加入γ-缩水甘油氧基丙基甲基二乙氧基硅烷进行反应，接着加入纳米亲水颗粒、果糖、磷酸二氢钠、多聚磷酸钠、多聚磷酸钾、聚醚改性有机硅消泡剂、二丙二醇丁醚、二丙二醇甲醚、甘油搅拌均匀，向玻璃容腔中进行填充，90℃固化得到超低温灌封胶防火玻璃。
37.实施例3
38.一种超低温灌封胶防火玻璃，包括三层玻璃原片、阻燃胶条及超低温灌封胶；所述三层玻璃原片四周以所述阻燃胶条密封形成玻璃容腔，所述超低温灌封胶灌封在所述玻璃容腔内；
39.所述超低温灌封胶的原料包括：二氧化硅所占质量分数为20％的硅溶胶溶液100kg，泡沫硅橡胶dc3-6548 35kg，氢氧化钾6kg，粒径为10-100nm的纳米亲水颗粒10kg，蔗糖1kg，磷酸氢钾1.5kg、磷酸氢钠1kg，多聚磷酸钠0.3kg，多聚磷酸钾0.1kg，聚醚改性有机硅消泡剂0.17kg，二丙二醇丁醚0.5kg，甘油4kg；
40.纳米亲水颗粒为表面接枝有海泡石、粒径为10-60nm的纳米二氧化硅颗粒，其具体制作工艺如下：将6kg海泡石粉、1.7kg十六烷基三甲基溴化铵加入至12kg浓度为35wt％的乙醇水溶液中，92℃回流搅拌35min；降至33℃，搅拌状态下加入6kg硅烷四乙酯，继续搅拌12min，升温至88℃，加入0.6kg磷酸氢二铵，首先以1400r/min的速度搅拌5min，然后降低速度至170r/min的速度搅拌2.5h；离心，所得固体物依次经过水洗、乙醇洗涤，干燥，粉碎，得到纳米亲水颗粒。
41.上述超低温灌封胶防火玻璃制备方法，搅拌状态下向硅溶胶溶液中加入氢氧化钾，调节温度至75℃进行反应，真空脱泡，然后加入泡沫硅橡胶dc3-6548进行反应，接着加入纳米亲水颗粒、蔗糖、磷酸氢钾、磷酸氢钠、多聚磷酸钠、多聚磷酸钾、聚醚改性有机硅消泡剂、二丙二醇丁醚、甘油搅拌均匀，向玻璃容腔中进行填充，80℃固化得到超低温灌封胶防火玻璃。
42.实施例4
43.一种超低温灌封胶防火玻璃，包括三层玻璃原片、阻燃胶条及超低温灌封胶；所述三层玻璃原片四周以所述阻燃胶条密封形成玻璃容腔，所述超低温灌封胶灌封在所述玻璃容腔内；
44.所述超低温灌封胶的原料包括：二氧化硅所占质量分数为24％的硅溶胶溶液100kg，苯基氨丙基三甲氧基硅烷25kg，氢氧化钾10kg，粒径为10-100nm的纳米亲水颗粒6kg，蔗糖1kg、果糖1kg、葡萄糖0.5kg，磷酸二氢钠0.5kg，磷酸氢钠1kg，多聚磷酸钠0.5kg，聚醚改性有机硅消泡剂0.13kg，二丙二醇甲醚0.7kg，甘油1kg；
45.纳米亲水颗粒为表面接枝有海泡石、粒径为10-60nm的纳米二氧化硅颗粒，其具体制作工艺如下：将10kg海泡石粉、1.3kg十六烷基三甲基溴化铵加入至18kg浓度为25wt％的乙醇水溶液中，98℃回流搅拌25min；降至37℃，搅拌状态下加入5kg硅烷四乙酯，继续搅拌18min，升温至82℃，加入0.8kg磷酸氢二铵，首先以1300r/min的速度搅拌7min，然后降低速度至130r/min的速度搅拌3.5h；离心，所得固体物依次经过水洗、乙醇洗涤，干燥，粉碎，得到纳米亲水颗粒。
46.上述超低温灌封胶防火玻璃制备方法，搅拌状态下向硅溶胶溶液中加入氢氧化钾，调节温度至65℃进行反应，真空脱泡，然后加入苯基氨丙基三甲氧基硅烷进行反应，接着加入纳米亲水颗粒、蔗糖、果糖、葡萄糖、磷酸二氢钠、磷酸氢钠、多聚磷酸钠、聚醚改性有机硅消泡剂、二丙二醇甲醚、甘油搅拌均匀，向玻璃容腔中进行填充，86℃固化得到超低温灌封胶防火玻璃。
47.实施例5
48.一种超低温灌封胶防火玻璃，包括两层玻璃原片、阻燃胶条及超低温灌封胶；所述两层玻璃原片四周以所述阻燃胶条密封形成玻璃容腔，所述超低温灌封胶灌封在所述玻璃容腔内；
49.所述超低温灌封胶的原料包括：二氧化硅所占质量分数为22％的硅溶胶溶液100kg，苯基氨丙基三甲氧基硅烷30kg，氢氧化钾8kg，粒径为10-100nm的纳米亲水颗粒8kg，葡萄糖2kg，磷酸二氢钾1.5kg，多聚磷酸钾0.45kg，聚醚改性有机硅消泡剂0.15kg，二丙二醇丁醚0.6kg，甘油2.5kg；
50.纳米亲水颗粒为表面接枝有海泡石、粒径为10-60nm的纳米二氧化硅颗粒，其具体
制作工艺如下：将8kg海泡石粉、1.5kg十六烷基三甲基溴化铵加入至15kg浓度为30wt％的乙醇水溶液中，95℃回流搅拌30min；降至35℃，搅拌状态下加入5.5kg硅烷四乙酯，继续搅拌15min，升温至85℃，加入0.7kg磷酸氢二铵，首先以1350r/min的速度搅拌6min，然后降低速度至150r/min的速度搅拌3h；离心，所得固体物依次经过水洗、乙醇洗涤，干燥，粉碎，得到纳米亲水颗粒。
51.上述超低温灌封胶防火玻璃制备方法，搅拌状态下向硅溶胶溶液中加入氢氧化钾，调节温度至70℃进行反应，真空脱泡，然后加入苯基氨丙基三甲氧基硅烷进行反应，接着加入纳米亲水颗粒、葡萄糖、磷酸二氢钾、多聚磷酸钾、聚醚改性有机硅消泡剂、二丙二醇丁醚、甘油搅拌均匀，向玻璃容腔中进行填充，83℃固化得到超低温灌封胶防火玻璃。
52.将多聚硅酸钾灌封在玻璃容腔内得到防火玻璃作为对照组。
53.采用实施例3-5和对照组所得防火玻璃进行试验(依据gb15763.1-2009建筑用安全玻璃第1部分：防火玻璃)，其结果如下：
[0054][0055]
由上表可以看出：本发明可见光透射比高，而且本发明的耐寒效果好，仍然保证了良好的透明度，同时具有良好的耐火性和隔热性。
[0056]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。