防火玻璃的防火胶及其制备方法以及复合防火玻璃

摘要

本发明公开了一种防火玻璃的防火胶及其制备方法以及复合防火玻璃，其中防火胶的原料由以下重量份的组分组成：亲水性纳米核壳结构有机-无机杂化颗粒50-150份，去离子水50-150份，甘油0.5-5份，成炭剂0.5-3份，成炭助剂0.5-3份，耐热稳定剂0.5-3份，离子固定剂0.05-0.5份，储存稳定剂0.3-0.6份，消泡剂0.1-0.2份，流平剂0.3-0.6份，交联剂0.2-1份，质量百分浓度为50％的氢氧化钾水溶液15-45份；采用本发明提供的防火胶制备的复合防火玻璃具有无微泡、透过率高和防火时间长的优点。

说明书

技术领域

本发明涉及建筑玻璃领域，具体涉及一种防火玻璃的防火胶及其制备方法以 及复合防火玻璃。

背景技术

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 用材料逐步向具有光线控制、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。其中中空玻璃是一种良好的隔热、隔音、美观适用、可降低建筑 物自重的新型建筑材料，另外还具有节能、安全、防雾等作用，主要应用于建筑 外墙、门窗、火车、轮船、电器产品等。但目前常用的中空玻璃都不具备防火功 能。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，为火灾发生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、财产和建筑物的损失。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。

复合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。当遇到火灾时复合防火玻璃中的防火胶层会迅速发泡膨胀形成绝 热的耐火隔热泡沫层，大量吸收火灾产生的热量，同时胶层还可以粘结破碎的玻 璃片，以保持整体的完整性。目前国内外对复合防火玻璃专用防火胶的研究处于 基础研究阶段，一般都是用水/水玻璃的混合物直接搅拌制备而成，研究发现利用 这种防火胶所制备的防火玻璃不仅存在大量微泡、表观质量较差等缺点，而且存 在防火胶层硬度不够等问题，严重影响了防火玻璃的使用效果和使用寿命。

发明内容

本发明实施例通过提供了一种防火玻璃的防火胶及其制备方法以及复合防火 玻璃，克服了现有技术中防火胶易导致玻璃夹层产生大量微泡、表观质量差的缺 点，采用本发明提供的防火胶制备的防火玻璃具有无微泡、透过率高和防火时间 长的优点。

一方面，本发明实施例提供了一种防火玻璃的防火胶，其原料由以下重量份 的组分组成：亲水性纳米核壳结构有机-无机杂化颗粒50-150份，去离子水50-150 份，甘油0.5-5份，成炭剂0.5-3份，成炭助剂0.5-3份，耐热稳定剂0.5-3份，离 子固定剂0.05-0.5份，储存稳定剂0.3-0.6份，消泡剂0.1-0.2份，流平剂0.3-0.6 份，交联剂0.2-1份和质量百分浓度为50％的氢氧化钾水溶液15-45份。

作为优选，所述防火玻璃的防火胶的原料由以下重量份的组分组成：亲水性 纳米核壳结构有机-无机杂化颗粒100份，去离子水100份，甘油0.5-5份，成炭剂 0.5-3份，成炭助剂0.5-3份，耐热稳定剂0.5-3份，离子固定剂0.05-0.5份，储存 稳定剂0.3-0.6份，消泡剂0.1-0.2份，流平剂0.3-0.6份，交联剂0.2-1份和质量百 分浓度为50％的氢氧化钾水溶液30份。

作为优选，所述亲水性纳米核壳结构有机-无机杂化颗粒为单分布纳米颗粒， 其粒径为40nm-120nm，粒径分布指数PDI小于0.01；其核层物质为气相纳米二氧 化硅颗粒，粒径为30nm-100nm，粒径分布指数PDI小于0.005；其壳层物质为聚 (甲基丙烯酸-丙烯酸-丙烯酰胺)共聚物，壳层厚度为10nm-20nm。

作为优选，所述成炭剂选自蔗糖、果糖、葡萄糖和麦芽糖中的至少一种；所 述成炭助剂选自磷酸二氢钾、磷酸氢钾、磷酸二氢钠和磷酸氢钠中的至少一种； 所述耐热稳定剂选自硼砂和硼酸中的至少一种；所述离子固定剂选自氧化锌、氧 化铝和淀粉中的至少一种；所述储存稳定剂选自多聚磷酸钠和多聚磷酸钾中的至 少一种；所述消泡剂为聚醚改性有机硅消泡剂；所述流平剂为聚醚类助剂；所述 交联剂选自氟硅酸钠、氟硅酸钾和氟化铝中的至少一种。

另一方面，本发明实施例提供了上述防火玻璃的防火胶的制备方法，所述制 备方法包括以下步骤：

将亲水性纳米核壳结构有机-无机杂化颗粒加入到去离子水中，搅拌均匀，得 第一溶液；

依次向第一溶液中加入甘油、成炭剂、成炭助剂、耐热稳定剂、离子固定剂、 储存稳定剂、消泡剂、流平剂和交联剂，边加边搅拌均匀，最终搅拌至完全反应， 得第二溶液；

向第二溶液中加入质量百分浓度为50％的氢氧化钾水溶液，在抽真空的条件 下缓慢搅拌，所得溶液即为防火玻璃的防火胶。

作为优选，向第一溶液中加入消泡剂后，以5000-6000r/min的转速搅拌至少 30分钟。

另外，本发明实施例还提供了一种复合防火玻璃，所述复合防火玻璃包括第 一玻璃、第二玻璃和夹持于第一玻璃和第二玻璃之间的防火胶层，所述防火胶层 为上述防火胶形成。

作为优选，所述复合防火玻璃的外表面带有减反射层。

作为优选，所述复合防火玻璃还包括第三玻璃，所述第三玻璃和第一玻璃分 别与间隔条粘结，所述第三玻璃与所述第一玻璃之间形成中空层；使所述第三玻 璃为两片物理钢化玻璃通过聚乙烯醇缩丁醛(PVB)胶片粘结而成的夹层物理钢 化玻璃；所述间隔条为化学钢化硼硅玻璃条。

作为优选，所述复合防火玻璃还包括第四玻璃和夹持于所述第二玻璃和第四 玻璃之间的所述防火胶层；所述防火胶层的厚度为1-2mm。

作为优选，所述化学钢化硼硅玻璃条的表面应力>900MPa；所述化学钢化硼 硅玻璃条的厚度为3-5mm，宽度为5mm。

作为优选，所述第三玻璃和第一玻璃与所述化学钢化硼硅玻璃条通过钾水玻 璃进行粘结；所述钾水玻璃的膜数>4.0，粘度>100000cp。

作为优选，所述减反射层为SiO₂单层膜、TiO₂单层膜、SiO₂/TiO₂双层膜、 TiO₂/SiO₂双层膜或SiO₂/TiO₂/SiO₂多层复合膜；所述减反射层的厚度为 0.0001mm-0.1mm。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明实施例采用亲水性纳米核壳结构有机-无机杂化颗粒制备防火玻璃的防 火胶，解决了现有技术中防火胶易导致玻璃夹层产生大量微泡、表观质量差的技 术问题，采用本发明提供的防火胶制备的复合防火玻璃具有无微泡、透过率高和 防火时间长的优点。

附图说明

图1为本发明一实施例的复合防火玻璃的结构示意图；

图2为本发明另一实施例的复合防火玻璃的结构示意图；

图3为本发明另一实施例的复合防火玻璃的结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结 合附图及较佳实施例，对依据本发明申请的具体实施方式、结构、特征及其功效， 详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是 同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适 形式组合。

实施例1

本实施例按照以下步骤制备防火玻璃的防火胶：

(1)按照下列重量称取防火玻璃的防火胶原料：

75Kg粒径为40nm、PDI为0.008的亲水性纳米核壳结构有机-无机杂化颗粒、 75Kg去离子水、0.5Kg甘油，0.5Kg麦芽糖，0.5Kg磷酸氢钠、0.5Kg硼砂、0.05Kg 氧化铝、0.3Kg多聚磷酸钾、0.1Kg消泡剂迪高902W、0.3Kg流平剂RH-212、0.2Kg 氟硅酸钠、45Kg质量百分浓度为50％的氢氧化钾水溶液。其中亲水性纳米核壳结 构有机-无机杂化颗粒的核层物质为粒径为100nm、PDI为0.002的气相纳米二氧 化硅颗粒，壳层物质为壳层厚度为10nm的聚(甲基丙烯酸-丙烯酸-丙烯酰胺)共 聚物；

(2)将上述原料按照以下步骤制备防火玻璃的防火胶：

将75Kg亲水性纳米核壳结构有机-无机杂化颗粒加入到75Kg去离子水中，搅 拌2h，使亲水性纳米核壳结构有机-无机杂化颗粒分散均匀，得第一溶液；

向第一溶液中依次加入0.5Kg甘油，0.5Kg麦芽糖，0.5Kg磷酸氢钠、0.5Kg 硼砂、0.05Kg氧化铝和0.3Kg多聚磷酸钾，边加边搅拌均匀；再加入0.1Kg消泡 剂迪高902W，在5000-6000r/min下高速搅拌30分钟，使消泡剂分散均匀；最后 依次加入0.3Kg流平剂RH-212和0.2Kg氟硅酸钠，边加边搅拌均匀，加入氟硅酸 钠后，搅拌1小时至反应完全，得第二溶液；

向第二溶液中加入45Kg质量百分浓度为50％的氢氧化钾水溶液，在抽真空的 条件下缓慢搅拌20分钟，所得溶液即为防火玻璃的防火胶。

如图1所示，本发明实施例提供了一种复合防火玻璃，包括第一玻璃11、第 二玻璃12和夹持于第一玻璃和第二玻璃之间的防火胶层2，该防火胶层由本实施 例制备的防火胶形成。本发明实施例提供的复合防火玻璃，在遇到火灾时，该复 合防火玻璃中的防火胶层迅速发泡膨胀形成绝热的耐火隔热泡沫层，大量吸收火 灾产生的热量，具有很好的防火性能；采用上述制备的防火玻璃的防火胶形成上 述复合防火玻璃中的防火胶层，使复合防火玻璃具有无微泡、透过率高和防火时 间长的优点。

作为上述实施例的优选，上述防火胶层的厚度为1-2mm。本发明实施例的复 合防火玻璃中的防火胶层遇火后会膨胀形成多孔的隔热层，其膨胀层厚度是原防 火胶层厚度的10～15倍左右，当防火胶层的厚度为1-2mm时，遇火后迎火面玻璃 会首先炸裂，然后附着其上的防火胶层会逐步形成10mm～30mm左右的隔热层； 如果防火胶层厚度<1mm，防火胶层太薄，所形成的隔热层就无法隔绝一定时间内 的热量传递，导致整体的防火时间低于设计值；如果防火胶层厚度>2mm，防火胶 层太厚，会导致防火玻璃整体重量增加、成本过大，同时由于防火胶层是逐层膨 胀，过厚的膨胀层会导致玻璃整体脱落，反而降低防火性能。

作为上述实施例的优选，上述复合防火玻璃的外表面带有减反射层3，即在第 一玻璃或第二玻璃的外表面带有减反射层。本发明实施例复合防火玻璃的外表面 带有减反射层，能降低复合防火玻璃的反射光，提高透光率；优选减反射层为SiO₂单层膜、TiO₂单层膜、SiO₂/TiO₂双层膜、TiO₂/SiO₂双层膜或SiO₂/TiO₂/SiO₂多层 复合膜；上述减反射层的厚度为0.0001mm-0.1mm；采用上述减反射层可使复合防 火玻璃在300-2500nm范围的折射率为1.13-1.40，其中，当复合防火玻璃的减反射 层是多层复合膜时，可更好的降低复合防火玻璃的反射光，提高透光率。

如图2所示，上述复合防火玻璃还包括第三玻璃13，该第三玻璃和第一玻璃 分别与间隔条4粘结，使第三玻璃与第一玻璃之间形成中空层。上述减反射层可 设在第一玻璃位于中空层内的一面或第二玻璃的外表面，也可设在第三玻璃位于 中空层内的一面或者第三玻璃的外表面。本发明实施例将复合防火玻璃形成中空 结构，加强了复合防火玻璃的隔热效果，使复合防火玻璃在未发生火灾时也具有 较好的隔热保温性能，同时还具有较好的隔音效果。

作为上述实施例的优选，上述第三玻璃为两片物理钢化玻璃通过PVB胶片粘 结而成的夹层物理钢化玻璃。本发明实施例中的第三玻璃选用物理钢化玻璃材质， 是由于物理钢化后的玻璃属于安全玻璃，其破碎后不会形成尖角碎片，因此不会 对人造成伤害；本发明实施例以夹层物理钢化玻璃和上述第一玻璃形成中空层， 使复合防火玻璃具有较大的机械强度、承载力和抗冲击强度。

作为上述实施例的优选，上述间隔条为化学钢化硼硅玻璃条；上述物理钢化 玻璃为物理钢化硼硅玻璃。由于现有中空玻璃的间隔条均为铝制材质，同时辅助 有机的丁基胶条与玻璃粘接，当发生火灾时铝条会变软，有机胶条会燃烧，不具 有防火性能，而采用化学钢化硼硅玻璃条作为间隔条，遇火后不会破裂，具有良 好的防火性能；优选上述化学钢化硼硅玻璃条的表面应力>900MPa，由于硼硅玻 璃经化学钢化处理后，表面应力大幅度提高，采用经化学钢化且表面应力>900MPa 的硼硅玻璃条作为间隔条，可进一步提高复合防火玻璃的防火性能；本发明实施 例优选上述化学钢化硼硅玻璃条的厚度为3-5mm，采用3-5mm厚的化学钢化硼硅 玻璃条作为间隔条，既能形成中空层又不会使中空层太厚而影响防火玻璃的强度； 本发明实施例优选化学钢化硼硅玻璃条的宽度为5mm，该宽度即为粘接面积的宽 度，可以保证夹层物理钢化玻璃和第一玻璃与化学钢化硼硅玻璃条粘接牢固，不 容易脱落。本发明实施例的复合防火玻璃中的物理钢化玻璃采用物理钢化硼硅玻 璃，可以进一步提高防火玻璃的防火性能。

作为上述实施例的优选，上述第一玻璃和第三玻璃与化学钢化硼硅玻璃条通 过钾水玻璃进行粘结；优选钾水玻璃的膜数>4.0，粘度>100000cp。本发明实施例 采用钾水玻璃作为第一玻璃和第三玻璃与化学钢化硼硅玻璃条进行粘结的粘结 剂，是由于钾水玻璃固化后可形成防火层，可使带中空层的防火玻璃具有较高的 防火性能；由于高模数、高粘度的钾水玻璃与玻璃的粘结性能优于低粘度、低模 数的钾水玻璃，采用膜数>4.0，粘度>100000cp的钾水玻璃作为粘结剂可保证第一 玻璃和第三玻璃与化学钢化硼硅玻璃条粘结时较牢固。

采用以下制备方法制备上述复合防火玻璃：

(1)准备2片厚度为3mm的非物理钢化玻璃，2片厚度为3mm的物理钢化 硼硅玻璃；将本实施例制备的防火玻璃的防火胶涂覆在其中1片非物理钢化玻璃 上，形成粘附在该非物理钢化玻璃上的厚度为2mm的防火胶层，该非物理钢化玻 璃记为第一玻璃；将剩下一片非物理钢化玻璃记为第二玻璃，将第二玻璃制成带 有厚度为0.0001mm、减反射层为SiO₂单层膜的玻璃；

(2)将第二玻璃不带减反射层的一面与第一玻璃带防火胶层的一面通过防火 胶的粘黏性进行层合，再放入蒸压釜中，在压力为1.1Mpa，温度为120℃的条件 下蒸压70min，冷却至室温后取出，得到第一防火玻璃；

(3)将PVB胶片铺放到一片物理钢化硼硅玻璃上，再在胶片上铺放另一片 物理钢化硼硅玻璃，然后将层叠好的物理钢化硼硅玻璃和胶片一同放入真空袋中， 抽真空，然后将真空袋放入高压釜，在温度为120℃、压力为1.1Mpa的条件下反 应1.5h，冷却至室温后取出，去掉真空袋，得到夹层物理钢化硼硅玻璃，记为第 三玻璃；

(4)切割3mm厚、5mm宽的化学钢化硼硅玻璃条，利用钾水玻璃作为粘结 剂，将上述第一防火玻璃中第一玻璃和第三玻璃分别与化学钢化硼硅玻璃条粘结， 使第一玻璃和第三玻璃之间形成中空层，该化学钢化硼硅玻璃条的表面应力超过 900MPa，该钾水玻璃的模数超过4.0、粘度超过100000cp；然后利用热压装置使 钾水玻璃进一步固化、压紧，最后利用打胶设备将其四周用硅酮耐候密封胶均匀 涂覆封边，即得到复合防火玻璃。

实施例2

本实施例按照以下步骤制备防火玻璃的防火胶：

(1)按照下列重量称取防火玻璃的防火胶原料：

125Kg粒径为80nm、PDI为0.008的亲水性纳米核壳结构有机-无机杂化颗粒、 125Kg去离子水、5Kg甘油，3Kg葡萄糖，3Kg磷酸二氢钠、3Kg硼砂、0.5Kg淀 粉、0.6Kg多聚磷酸钠、0.2Kg消泡剂BYK-024、0.6Kg流平剂RH-212、1Kg氟化 铝、37Kg质量百分浓度为50％的氢氧化钾水溶液。其中亲水性纳米核壳结构有机 -无机杂化颗粒的核层物质为粒径为50nm、PDI为0.001的气相纳米二氧化硅颗粒， 壳层物质为壳层厚度为15nm的聚(甲基丙烯酸-丙烯酸-丙烯酰胺)共聚物；

(2)将上述原料按照与实施例1相同的制备方法制备防火玻璃的防火胶。

如图3所示，本发明实施例提供了一种复合防火玻璃，该复合防火玻璃包括 第一玻璃11、第二玻璃12以及夹持于第一玻璃和第二玻璃之间的防火胶层2，该 防火胶层由本实施例制备的防火胶形成。

作为上述实施例的优选，上述第二玻璃的外表面还设有多层玻璃及夹持于各 层玻璃之间以及第二玻璃与多层玻璃之间的防火胶层，例如，上述复合防火玻璃 还包括第四玻璃14和第五玻璃15，以及夹持于第二玻璃和第四玻璃之间及第四玻 璃和第五玻璃之间的防火胶层2。本发明实施例通过多层玻璃与多层防火胶层进行 间隔层合，是由于玻璃和防火胶层的层数越多，防火玻璃的防火性能更好，当复 合防火玻璃遇火时会逐层形成膨胀隔热层，虽然迎火面的温度会高达1200℃，但 是背火面的温度不会超过120℃，因此不会导致次生灾难。本发明实施例通过多层 玻璃与多层防火胶层进行间隔层合，除了可提高复合防火玻璃的防火性能，还可 增强复合防火玻璃的机械强度。

作为上述实施例的优选，上述防火胶层的厚度为1-2mm。

作为上述实施例的优选，上述复合防火玻璃的外表面带有减反射层3，即在第 一玻璃或第五玻璃的外表面带有减反射层。本发明实施例优选减反射层为SiO₂单 层膜、TiO₂单层膜、SiO₂/TiO₂双层膜、TiO₂/SiO₂双层膜或SiO₂/TiO₂/SiO₂多层复 合膜；优选上述减反射层的厚度为0.0001mm-0.1mm。

作为上述实施例的优选，上述复合防火玻璃还包括第三玻璃13，该第三玻璃 和第一玻璃分别与间隔条4粘结，使第三玻璃与第一玻璃之间形成中空层。上述 减反射层可设在第一玻璃位于中空层内的一面或第五玻璃的外表面，也可设在第 三玻璃位于中空层内的一面或者第三玻璃的外表面。

作为上述实施例的优选，上述第三玻璃为两片物理钢化玻璃通过PVB胶片粘 结而成的夹层物理钢化玻璃。

作为上述实施例的优选，上述间隔条为化学钢化硼硅玻璃条；本发明实施例 优选上述物理钢化玻璃为物理钢化硼硅玻璃；优选上述化学钢化硼硅玻璃条的表 面应力>900MPa；优选上述化学钢化硼硅玻璃条的厚度为3-5mm，宽度为5mm。

作为上述实施例的优选，上述第一玻璃和第三玻璃与化学钢化硼硅玻璃条通 过钾水玻璃进行粘结；优选钾水玻璃的膜数>4.0，粘度>100000cp。

采用以下制备方法制备上述复合防火玻璃：

(1)准备4片厚度为5mm的非物理钢化玻璃，2片厚度为5mm的物理钢化 硼硅玻璃；将本实施例制备的防火玻璃的防火胶分别涂覆在其中3片非物理钢化 玻璃上，分别形成粘附在该3片非物理钢化玻璃上的厚度为1mm的防火胶层，该 3片非物理钢化玻璃分别记为第一玻璃、第二玻璃和第四玻璃；将剩下一片非物理 钢化玻璃记为第五玻璃，将第五玻璃制成带有厚度为0.1mm、减反射层为SiO₂/TiO₂双层膜的玻璃；

(2)在第四玻璃的防火胶层上涂覆一层合片液，将第五玻璃不带减反射层的 一面压盖在第四玻璃的防火胶层上，第四玻璃和第五玻璃通过合片液的表面张力 进行层合，按照同样的方法，在第二玻璃的防火胶层上涂覆一层合片液，将第四 玻璃不带防火胶层的一面与第二玻璃带防火胶层的一面进行层合，在第一玻璃的 防火胶层上涂覆一层合片液，将第二玻璃不带防火胶层的一面与第一玻璃带防火 胶层的一面进行层合；将上述层合好的玻璃放入蒸压釜中，在压力为1.2Mpa，温 度为110℃的条件下蒸压60min，冷却至室温后取出，得到第一防火玻璃；

(3)将PVB胶片铺放到一片物理钢化硼硅玻璃上，再在胶片上铺放另一片 物理钢化硼硅玻璃，然后将层叠好的物理钢化硼硅玻璃和胶片一同放入真空袋中， 抽真空，然后将真空袋放入高压釜，在温度为120℃、压力为1.1Mpa的条件下反 应1.5h，冷却至室温后取出，去掉真空袋，得到夹层物理钢化硼硅玻璃，记为第 三玻璃；

(4)切割5mm厚、5mm宽的化学钢化硼硅玻璃条，利用钾水玻璃作为粘结 剂，将上述第一防火玻璃中第一玻璃和第三玻璃分别与化学钢化硼硅玻璃条粘结， 使第一玻璃和第三玻璃之间形成中空层，该化学钢化硼硅玻璃条的表面应力超过 900MPa，该钾水玻璃的模数超过4.0、粘度超过100000cp；然后利用热压装置使 钾水玻璃进一步固化、压紧，最后利用打胶设备将其四周用硅酮耐候密封胶均匀 涂覆封边，即得到复合防火玻璃。

实施例3

本实施例按照以下步骤制备防火玻璃的防火胶：

(1)按照下列重量称取防火玻璃的防火胶原料：

100Kg粒径为80nm、PDI为0.008的亲水性纳米核壳结构有机-无机杂化颗粒、 100Kg去离子水、5Kg甘油，3Kg果糖，3Kg磷酸氢钾、1.5Kg硼砂、1.5Kg硼酸、 0.5Kg氧化锌、0.6Kg多聚磷酸钠、0.2Kg消泡剂BYK-024、0.6Kg流平剂RH-212、 1Kg氟硅酸钾、30Kg质量百分浓度为50％的氢氧化钾水溶液。其中亲水性纳米核 壳结构有机-无机杂化颗粒的核层物质为粒径为50nm、PDI为0.001的气相纳米二 氧化硅颗粒，壳层物质为壳层厚度为15nm的聚(甲基丙烯酸-丙烯酸-丙烯酰胺) 共聚物；

(2)将上述原料按照与实施例1相同的制备方法制备防火玻璃的防火胶。

本实施例利用上述防火玻璃的防火胶，按照与实施例2相同的复合防火玻璃 的制备方法，制得与实施例2相同结构的复合防火玻璃。

实施例4

本实施例按照以下步骤制备防火玻璃的防火胶：

(1)按照下列重量称取防火玻璃的防火胶原料：

100Kg粒径为100nm、PDI为0.008的亲水性纳米核壳结构有机-无机杂化颗 粒、100Kg去离子水、1.5Kg甘油，1Kg蔗糖，1Kg磷酸二氢钾、1Kg硼酸、0.3Kg 氧化铝、0.4Kg多聚磷酸钠、0.1Kg消泡剂BYK-024、0.4Kg流平剂RH-212、0.5Kg 氟硅酸钠、30Kg质量百分浓度为50％的氢氧化钾水溶液。其中亲水性纳米核壳结 构有机-无机杂化颗粒的核层物质为粒径为30nm、PDI为0.004的气相纳米二氧化 硅颗粒，壳层物质为壳层厚度为20nm的聚(甲基丙烯酸-丙烯酸-丙烯酰胺)共聚 物；

(2)将上述原料按照与实施例1相同的制备方法制备防火玻璃的防火胶。

本实施例利用上述防火玻璃的防火胶，按照与实施例2相同的复合防火玻璃 的制备方法，制得与实施例2相同结构的复合防火玻璃。

实施例5

本实施例按照以下步骤制备防火玻璃的防火胶：

(1)按照下列重量称取防火玻璃的防火胶原料：

50Kg粒径为100nm、PDI为0.008的亲水性纳米核壳结构有机-无机杂化颗粒、 50Kg去离子水、1.5Kg甘油，1Kg蔗糖，1Kg磷酸二氢钾、0.5Kg硼砂、0.5Kg硼 酸、0.3Kg氧化铝、0.4Kg多聚磷酸钾、0.1Kg消泡剂BYK-024、0.4Kg流平剂RH-212、 0.5Kg氟硅酸钠、15Kg质量百分浓度为50％的氢氧化钾水溶液。其中亲水性纳米 核壳结构有机-无机杂化颗粒的核层物质为粒径为30nm、PDI为0.004的气相纳米 二氧化硅颗粒，壳层物质为壳层厚度为20nm的聚(甲基丙烯酸-丙烯酸-丙烯酰胺) 共聚物；

(2)将上述原料按照与实施例1相同的制备方法制备防火玻璃的防火胶。

本实施例利用上述防火玻璃的防火胶，按照与实施例2相同的复合防火玻璃 的制备方法，制得与实施例2相同结构的复合防火玻璃。

实施例6

本实施例按照以下步骤制备防火玻璃的防火胶：

(1)按照下列重量称取防火玻璃的防火胶原料：

150Kg粒径为120nm、PDI为0.008的亲水性纳米核壳结构有机-无机杂化颗 粒、150Kg去离子水、1.5Kg甘油，1Kg蔗糖，1Kg磷酸二氢钠、0.5Kg硼砂、0.5Kg 硼酸、0.3Kg氧化铝、0.4Kg多聚磷酸钠、0.1Kg消泡剂BYK-024、0.4Kg流平剂 RH-212、0.5Kg氟硅酸钠、15Kg质量百分浓度为50％的氢氧化钾水溶液。其中亲 水性纳米核壳结构有机-无机杂化颗粒的核层物质为粒径为80nm、PDI为0.002的 气相纳米二氧化硅颗粒，壳层物质为壳层厚度为20nm的聚(甲基丙烯酸-丙烯酸- 丙烯酰胺)共聚物；

(2)将上述原料按照与实施例1相同的制备方法制备防火玻璃的防火胶。

本实施例利用上述防火玻璃的防火胶，按照与实施例2相同的复合防火玻璃 的制备方法，制得与实施例2相同结构的复合防火玻璃。

对比例1

本对比例采用模数为3.4的纯钾水玻璃为防火胶，按照与实施例2相同的复合 防火玻璃的制备方法，制得与实施例2相同结构的复合防火玻璃。

对比例2

将1kg水和1kg模数为3.4的钾水玻璃混合均匀，形成防火胶；本对比例采用 该防火胶，按照与实施例2相同的复合防火玻璃的制备方法，制得与实施例2相 同结构的复合防火玻璃。

按照GB/T12513-2006国家标准对本发明实施例和对比例制备的复合防火玻璃 进行耐火性能实验，得到各复合防火玻璃的防火时间，实验取平行试样4个，取 其数据平均值作为实验结果；通过玻璃透过率检测得到各复合防火玻璃的透过率； 通过肉眼观察得到各复合防火玻璃的表观质量。本发明实施例和对比例制备的复 合防火玻璃的性能参数如表1所示。

表1.复合防火玻璃的防火性能参数表

透过率 防火时间/min 表观质量 实施例1 89％ 63 无微泡减反层未受腐蚀 实施例2 80％ 73 无微泡减反层未受腐蚀 实施例3 85％ 78 无微泡减反层未受腐蚀 实施例4 88％ 82 无微泡减反层未受腐蚀 实施例5 81％ 74 无微泡减反层未受腐蚀 实施例6 82％ 75 无微泡减反层未受腐蚀 对比例1 58％ 30 有微泡减反层有白点 对比例2 63％ 41 有微泡减反层有白点

从表1中可知，本发明实施例制备的复合防火玻璃无微泡且减反层未受腐蚀， 而对比例制备的复合防火玻璃内部有大量微泡，且减反射涂层被钾水玻璃腐蚀而 出现白点；本发明实施例制备的复合防火玻璃的防火时间为对比例的复合防火玻 璃的1.5-2.5倍，透过率也明显高于对比例的复合防火玻璃。以上说明采用钾水玻 璃或纯钾水玻璃作为复合防火玻璃的防火胶，易使玻璃中产生大量微泡，大量微 泡的存在降低了复合防火玻璃的硬度和防火耐热性能，另外，由于钾水玻璃或纯 钾水玻璃含水量多，在玻璃层合时容易腐蚀减反层等外加涂层，严重影响了复合 防火玻璃的透光性和表观质量。而本发明实施例通过改进防火胶配方，采用亲水 性纳米核壳结构有机-无机杂化颗粒和氢氧化钾水溶液进行混合，防火胶各组分之 间产生协同效应，消除了复合防火玻璃夹层中的气泡，使复合防火玻璃具有较好 的防火耐热性能，同时，该防火胶流动性相对较弱，在层合时有充足的时间擦拭 掉缓慢流出的合片液，从而避免了防火胶对减反层等外加涂层的腐蚀。本发明实 施例制备的复合防火玻璃具有无微泡、透过率高和防火时间长的优点，同时也说 明了复合防火玻璃中的复合防火玻璃也具有无微泡、透过率高和防火时间长的优 点。

本发明实施例制备防火玻璃的防火胶所采用的各原料的作用如下：

亲水性纳米核壳结构有机-无机杂化颗粒：亲水性纳米核壳结构有机-无机杂化 颗粒与去离子水混合，形成亲水性纳米核壳结构有机-无机杂化颗粒基础溶液，含 有该基础溶液的防火胶与玻璃接触后，会腐蚀玻璃表面并形成一定厚度的扩散层， 提高了防火胶层与玻璃的附着力；同时当玻璃受热而产生裂纹时，裂纹不会延伸， 避免了整块玻璃的碎裂，从而大大提高了防火玻璃的强度。本发明采用的亲水性 纳米核壳结构有机-无机杂化颗粒为单分布纳米颗粒，其粒径为40nm-120nm，粒 径分布指数PDI小于0.01；其核层物质为气相纳米二氧化硅颗粒，粒径为 30nm-100nm，粒径分布指数PDI小于0.005；其壳层物质为聚(甲基丙烯酸-丙烯 酸-丙烯酰胺)共聚物，壳层厚度为10nm-20nm。

本发明实施例所采用的亲水性纳米核壳结构有机-无机杂化颗粒为核壳结构， 是指两种或多种单体在一定条件下分阶段或多段聚合，使粒子的内侧或外侧分别 富集不同成分，即核壳型粒子，从而赋予了核与壳各不同的功能，得到性能优异 的粒子；其中核层物质为气相纳米二氧化硅颗粒，壳层物质为聚(甲基丙烯酸-丙 烯酸-丙烯酰胺)共聚物。在常温或低温下，防火胶中亲水性纳米核壳结构有机- 无机杂化颗粒的壳层物质将核层物质二氧化硅颗粒包裹在内，并将二氧化硅颗粒 与防火胶中的氢氧化钾溶液隔离开，不反生反应；当温度较高，即高于亲水性纳 米核壳结构有机-无机杂化颗粒的玻璃化温度时，亲水性纳米核壳结构有机-无机杂 化颗粒由玻璃态变为橡胶态，氢氧化钾溶液渗入壳层内，与二氧化硅颗粒发生反 应得到硅酸钾溶液，即钾水玻璃(其结构式为K₂O·nSiO₂，n为模数)，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， 可耐高温和防火，并且硬度较高，增强了复合防火玻璃的硬度和耐热性能。

上述亲水性纳米核壳结构有机-无机杂化颗粒为单分布纳米颗粒，是指纳米颗 粒的粒径均一，采用粒径为40nm-120nm、粒径分布指数PDI小于0.01的单分布 亲水性纳米核壳结构有机-无机杂化颗粒，可提高采用上述防火胶的防火玻璃的光 学均匀性，提高透光率并防止光畸变；上述亲水性纳米核壳结构有机-无机杂化颗 粒为亲水性，是指壳层物质由于具有亲水性而位于核壳型粒子的表面，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 从而使核壳型粒子达到稳定状态，本发明实施例采用聚(甲基丙烯酸-丙烯酸-丙烯 酰胺)共聚物作为壳层物质，则可起到上述作用，是由于甲基丙烯酸、丙烯酸和 丙烯酰胺是水溶性单体，既含有亲水性基团-COOH或-CONH₂，同时又含有疏水基 团-CH₃，因此部分单体可以近似起到乳化剂的隔离作用，又可以起到聚合单体的 作用，而且聚甲基丙烯酸、聚丙烯酸和聚丙烯酰胺的玻璃化温度均较高(超过100 度)，其共聚物按照Fox公式计算得知在常温下为玻璃态，具有一定的刚性，避免 了粒子间产生粘性吸附，有利于二氧化硅颗粒的保护，并且防止二氧化硅颗粒团 聚，在防火胶中能分散均匀，并能与氢氧化钾溶液充分反应；本发明实施例以气 相纳米二氧化硅颗粒作为核层物质，且其粒径为30nm-100nm，粒径分布指数PDI 小于0.005，即气相纳米二氧化硅颗粒的粒径均一，本发明实施例采用粒径为 30nm-100nm且粒径均一的气相纳米二氧化硅颗粒，可提高采用上述防火胶的防火 玻璃的光学均匀性，提高透光率并防止光畸变。

成炭剂及成炭助剂：由于在高温下防火胶层发泡，产生孔隙，成炭剂在高温 下可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，阻止热传递，从而可以增强玻璃的防火性能；本发明实施例采用的成炭剂选 自蔗糖、果糖、葡萄糖和麦芽糖中的至少一种，这些成炭剂均可在高温下形成长 链的炭化物；成炭助剂可帮助成炭剂在高温下快速炭化；本发明实施例的成炭助 剂选自磷酸二氢钾、磷酸氢钾、磷酸二氢钠和磷酸氢钠中的至少一种；当发生火 灾时，环境的温度上升至400～700℃时，这时上述成炭助剂会发生分子内脱水的 缩合反应生成偏磷酸钠或偏磷酸钾，其聚合度与火灾环境的温度、时间密切相关， 温度越高、时间越长，其聚合度越大，成炭剂在高温条件下发生炭化反应生成的 炭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。另外，本发明实施例所采用的亲水性纳米核壳 结构有机-无机杂化颗粒的壳层物质聚(甲基丙烯酸-丙烯酸-丙烯酰胺)共聚物也 具有成炭剂的作用，可在高温下炭化形成长链的炭化物，吸收大量热量，增强玻 璃的防火性能。

耐热稳定剂：本发明实施例采用的耐热稳定剂选自硼砂和硼酸中的至少一种， 可以改善复合防火玻璃中防火胶层的耐热和透明性能，控制防火胶层的热膨胀率， 从而提高提高复合防火玻璃的化学稳定性、抗机械冲击能力和热冲击能力。

离子固定剂：本发明实施例采用的离子固定剂选自氧化锌、氧化铝和淀粉中 的至少一种；二氧化硅与氢氧化钾溶液反应，会形成钾水玻璃(其结构式为K₂O· nSiO₂，n为模数)，即硅酸钾的水溶液，通过加入上述离子固定剂可改变复合防火 玻璃的防火胶层中氧化钾的活性，提高防火胶层的耐水性。

储存稳定剂：由于二氧化硅与氢氧化钾溶液反应，会形成硅酸钾的水溶液， 而硅酸盐在pH值为7～9的碱性水溶液中具有较强的聚合能力，容易产生硅酸盐 凝胶，破坏了体系的稳定性，降低了储存稳定性，而通过加入存储稳定剂，能使 硅酸盐分散或形成稳定悬浮液，以防止悬浮液的附着、凝聚；本发明实施例采用 的储存稳定剂选自多聚磷酸钠和多聚磷酸钾中的至少一种，上述多聚磷酸盐是一 种聚合电介质，具有无机表面活性剂的特性，能使防火胶制备溶液中的硅酸盐分 散或形成稳定悬浮液。

消泡剂：由于水和钾水玻璃等在搅拌混合时会产生气泡，晾片时，气泡会存 在于防火胶层中，使复合防火玻璃的表观质量较差，通过加入合适的消泡剂能够 消除防火胶层中的气泡，从而提高复合防火玻璃的表观质量。本发明实施例采用 的消泡剂为聚醚改性有机硅消泡剂BYK-024或迪高902W，这两种消泡剂与防火 胶层的主成分性质相近，既能消除防火胶层中的气泡，提高复合防火玻璃的表观 质量，又不影响防火胶层的性质。

甘油：是一种低分子多元醇，可作为成炭剂，同时在一定程度上具有表面活 性剂的作用，起到一定的消泡和防冻效果。

流平剂：复合防火玻璃一般采用3-5mm厚的玻璃制备，玻璃在涂覆防火胶层 后需要晾干，由于这种玻璃具有一定的挠度，在晾干的过程中，防火胶层不可避 免的产生厚薄差，通过加入流平剂，可使防火胶层在受压后仍能形成平整、光滑 和均匀的膜层，以保证防火胶层均匀无气泡。本发明实施例采用的流平剂为聚醚 类助剂RH-212。

交联剂：本发明实施例采用的交联剂选自氟硅酸钠、氟硅酸钾和氟化铝中的 至少一种，上述交联剂可促进复合防火玻璃的防火胶的硬化，提高复合防火玻璃 的防火胶层的机械强度和耐候性。

本发明实施例制备防火玻璃的防火胶时，先将亲水性纳米核壳结构有机-无机 杂化颗粒加入到去离子水中，搅拌均匀，得到第一溶液，以使亲水性纳米核壳结 构有机-无机杂化颗粒分散均匀；再向第一溶液中依次加入甘油、成炭剂、成炭助 剂、耐热稳定剂、离子固定剂、储存稳定剂、消泡剂、流平剂和交联剂，边加边 搅拌均匀，最终搅拌至溶液完全反应，其中依次加入并搅拌均匀是为了保证各组 分更好的溶解，同时避免由于搅拌速度的差异而导致体系内再次产生气泡，搅拌 至溶液完全反应是为了保证交联度达到设计要求；最后向第二溶液中加入质量百 分浓度为50％的氢氧化钾水溶液，并在抽真空的条件下缓慢搅拌，其目的是利用 负压排除体系中的微泡，从而得到无微泡的防火胶。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参 照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以 对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和 范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。