CN107954610A - 玻璃防火液及其应用 - Google Patents

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张莹
岳彩强
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    • C03C21/001—Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface in liquid phase, e.g. molten salts, solutions
    • C03C21/002—Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface in liquid phase, e.g. molten salts, solutions to perform ion-exchange between alkali ions
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Abstract

本发明公开了一种玻璃防火液，包括下述以重量份表示的组分：水25‑55份；钾盐30‑65份；硝酸铯0.02‑2份；偶联剂0.1‑2份；涂液增粘剂0.2‑8份；剥离剂3‑10份；阳离子表面活性剂0.2‑2份。其具有良好的防脱开、抗老化性以及防火性能。

Description

玻璃防火液及其应用
技术领域
本发明涉及防火玻璃生产领域，更具体的说，它涉及一种玻璃防火液及其应用。
背景技术
防火玻璃，在防火时的作用主要是控制火势的蔓延或隔烟，是一种措施型的防火材料。它是经过特殊工艺加工和处理，在规定的耐火试验中能保持其完整性和隔热性的特殊玻璃。
防火玻璃主要有五种，分别为夹层复合防火玻璃、夹丝防火玻璃、特种防火玻璃、中空防火玻璃、高强度单层铯钾防火玻璃。其中，高强度单层铯钾防火玻璃，具有防爆性能、容易安装、在紫外线及火焰作用下依然保持通透功能等优点，且该防火玻璃制作简单，只需要将防火液喷淋或浸泡在玻璃表面后进行热处理，处理完毕后即可使用。由此可知，防火液的性能决定着防火玻璃的性能。
目前，常见的单片防火玻璃的制作方法如授权公告号为CN1283577C的中国发明专利公开方法，在精磨边的玻璃表面进行钾盐溶液喷涂，干燥后在热处理炉内进行化学钢化，而后物理钢化，其中作为防火液的钾盐溶液配比如下(重量比)：钾盐：30～65％，钠盐：0.5～4％，氟化钾：2.5～10％，涂液增粘剂：0.2～8％，剥离剂：2～20％，阴离子表面活性剂：0.2～2％，水：25～55％。
虽然如上述钾盐溶液的现有的防火液在一定程度上提高了玻璃的防火性能，但是该防火液的粘合力低，使得防火液层与玻璃之间的相容性差，在长时间使用过程中往往会出现玻璃的防脱开、抗老化性能较差的问题而影响防火性能，随着建筑行业的不断发展，防火玻璃的使用率越来越大，要求防火液可以保证玻璃在长期使用的条件下仍具有良好的防火性能。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种具有良好的防脱开、抗老化性以及防火性能的玻璃防火液及其应用。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种玻璃防火液，包括下述以重量份表示的组分：
其中，钾盐溶液固化成膜形成固相试剂层，固相试剂层中的钾离子部分被硝酸铯中的铯离子发生热交换作用，使表面紧密堆积，从而提高了钢化玻璃表面的自密实性，有利于防火液层与玻璃表面的相容性；阳离子表面活性剂在水溶液中发生弱电离，与亲油基相连、带正电荷，具有降低表面张力作用，一方面有利于防火液在处理过的玻璃表面均匀铺展，形成均匀稳定的试剂膜，另一方面有利于防火液层与玻璃表面的贴合，防止防火液层与玻璃表面发生脱开；偶联剂、涂液增粘剂、剥离剂作为添加剂，辅助于钾盐在玻璃表面形成稳定的固相试剂层，有利于防火液层与玻璃表面的贴合，其中，氯化锡、氯化亚锡、氧化锡、锡化钾、磷酸锡都是本领域技术人员所熟知的剥离剂，选用的剥离剂粒子的粒径应当较小，并且能在溶液相中稳定存在；其中偶联剂与阳离子表面活性剂复合作用有利提高防火液层与玻璃表面的相容性，提高防脱开、抗老化性能，从而保证玻璃在长期使用的条件下仍具有良好的防火性能。
作为优选，所述阳离子表面活性剂是甲酸和/或甲基丙烯酸中的至少一种。
其中，甲酸为强还原剂，同时具有酸和醛的性质，提高防火液的活性度，有利于促进防火液中各组分的配伍，使防火液与玻璃的表面高效快速的复合。
作为优选，所述偶联剂为硅烷类偶联剂。
通过采用上述技术方案，可改善防火液的分散性及粘合力，提高玻璃和固相试剂层之间的相容性，使得钾盐在玻璃表面的作用力更强，从而提高了防火玻璃的耐高温性，使得防火性能更佳。
作为优选，所述钾盐包括卤化钾5-20份，所述钾盐还包括磷酸钾盐、硫酸钾盐、硝酸钾盐、碳酸钾盐、硼酸钾盐中的至少一种。
其中，磷酸钾盐(K3PO4、K2HPO4、KH2PO4)、卤化钾(KF、KCl、KBr、KI)、硫酸钾盐(K2SO4、KHSO4)、硝酸钾盐(KNO3)、碳酸钾盐(K2CO3、KHCO3)、硼酸钾盐(KBO3、K2B4O7)均是化学领域中常见的钾盐，此类钾盐在水中有较大的溶解度，易与水配成化学性能较为稳定的防火液。
作为优选，所述涂液增粘剂是明胶、骨胶、甲基纤维素、黄糊精、淀粉类化合物中的至少一种。
其中，明胶、骨胶、甲基纤维素、黄糊精、淀粉类化合物均为本领域技术人员所熟知的涂液增粘剂，有利于改进防火液的粘度指数。
玻璃防火液的应用，包括以下步骤：
步骤1：选择厚度为6-15mm的浮法玻璃，精磨四边同时对玻璃四角进行倒角；
步骤2：向步骤1处理后的浮法玻璃上涂布上述的玻璃防火液；
步骤3：将步骤2处理后的玻璃进行清洗；
步骤4：对清洗后的玻璃在70-120℃下进行干燥；
步骤5：将步骤3所得的玻璃放入钢化炉中进行热处理，钢化炉中的上部温度为660℃-690℃，下部温度为680℃-720℃，热处理时间为240-800s，钢化风压为5500-13000kPa，其中钢化炉中的上部温度小于下部温度；
步骤6：将经过步骤5处理后的钢化玻璃贴聚对苯二甲酸乙二酯低辐射膜。
通过采用上述技术方案，玻璃选用无杂质、气泡、表面无划伤的优质浮法玻璃，在经过精磨边、倒角处理过的浮法玻璃表面涂布防火液，使得浮法玻璃表面形成一层固相试剂层，然后在钢化炉内进行钢化处理，使得玻璃具有钢化夹层，从而大大加强了玻璃的刚度参数；在钢化过程中，根据玻璃厚度的不同调整钢化炉内的温度、风压以及热处理时间，有利于提高固相试剂层以及玻璃的颗粒度，从而提高固相试剂层与玻璃表面的相容性，有利提高防脱开性和抗老化性能；然后，在经过处理后的钢化玻璃表面贴聚对苯二甲酸乙二酯低辐射膜，提高玻璃的防火性能，对防火液层起到保护作用，提高防火液层的防脱开、抗老化性能，从而保证玻璃在长期使用的条件下仍具有良好的防火性能。
作为优选，所述步骤1中得到的精磨边的倾斜角的角度为154°-170°，倒角为半径为3-5mm的安全角。
通过采用上述技术方案，在防火玻璃的四个角部形成倒角结构，在倒角侧面形成了圆角，且倒角和和圆角相交形成弧形衔接，一方面使得防火玻璃具有较强的防裂功能，另一方面有利于防火液均匀涂布在玻璃的转角处，增加防火液与玻璃的相容性，增强防火玻璃使用的安全性。
作为优选，所述步骤2中的涂布方法为将防火液喷涂于浮法玻璃表面，喷涂量为20-30g/m2，防火液交换时间为0.5-1h；所述步骤3中的干燥时间为15-20min。
喷涂的方法将防火液涂布的更加均匀，且更加节省防火液的用量，适当的喷涂量和交换时间一方面保证防火液形成的固相试剂层的质量，另一方面保证固相试剂层与玻璃之间有良好的相容性。
作为优选，所述步骤2中的涂布方法为将浮法玻璃浸泡于防火液中，浮法玻璃放入防 火液中的放置速度为50m/min，浸泡时间为15-30min，浮法玻璃从防火液中取出的提拉速度为20m/min；所述步骤3中的干燥时间为15-20min。
浸泡的方法有利于批量将防火液涂布在玻璃上，增加涂布效率，适当的放置、提拉速度，以及浸泡时间，保证防火液形成的固相试剂层具有良好的均匀性，以保证相容性。
作为优选，在所述步骤5中，所述浮法玻璃的厚度为6mm时，钢化炉中的上部温度为695℃，下部温度为710℃-720℃，热处理时间为240-300s，钢化风压为9000-13000kPa；所述浮法玻璃的厚度为8mm时，钢化炉中的上部温度为705℃，下部温度为710℃-720℃，热处理时间为360-400s，钢化风压为7000-13000kPa；
所述浮法玻璃的厚度为10mm时，钢化炉中的上部温度为695℃，下部温度为700℃，热处理时间为450-500s，钢化风压为7000-9000kPa；
所述浮法玻璃的厚度为12mm时，钢化炉中的上部温度为680℃，下部温度为690℃，热处理时间为550-620s，钢化风压为7000-9000kPa；
所述浮法玻璃的厚度为15mm时，钢化炉中的上部温度为660℃，下部温度为680℃，热处理时间为700-800s，钢化风压为5500-8000kPa。
在此项处理程序中，钢化炉采用热风循环加热，玻璃之间留有距离，从而保证玻璃板面受热温度均匀，以至于玻璃双面防火液形成的固相试剂层的铯离子能够更好的与钾离子发生热交换作用，提高玻璃的钢化效果；在钢化过程中，根据玻璃厚度的不同调整钢化炉内的温度、风压以及热处理时间，有利于提高固相试剂层以及玻璃的颗粒度，从而提高固相试剂层与玻璃表面的相容性，有利提高防脱开性和抗老化性能。
本发明的优点是：
1、有利于防火液在处理过的玻璃表面均匀铺展，形成均匀稳定的试剂膜，提高防火液层与玻璃表面的相容性，另一方面有利于防火液层与玻璃表面的贴合，防止防火液层与玻璃表面发生脱开提高防脱开、抗老化性能，从而保证玻璃在长期使用的条件下仍具有良好的防火性能；
2、甲酸提高防火液的活性度，有利于促进防火液中各组分的配伍，能够使防火液与玻璃的表面高效快速的复合；
3、在钢化过程中，根据玻璃厚度的不同调整钢化炉内的温度、风压以及热处理时间，有利于提高固相试剂层以及玻璃的颗粒度，从而提高固相试剂层与玻璃表面的相容性，有利提高防脱开性和抗老化性能。
附图说明
图1为本发明中防火液的应用过程流程图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步说明。应该理解的是，本发明实施例所述制备方法仅仅是用于说明本发明，而不是对本发明的限制，在本发明的构思前提下对本发明制备方法的简单改进都属于本发明要求保护的范围。
本发明实施例中所涉及的所有物质均为市售。
实施例中涉及的具体化学药品如表1
表1各原材料的规格及生产厂家
名称 规格 生产厂家
浮法玻璃 6-15mm 深圳南玻浮法玻璃有限公司
磷酸钾 分析纯 天津市光复科技发展有限公司
氟化钾 分析纯 天津市光复科技发展有限公司
硝酸铯 分析纯 天津市光复科技发展有限公司
氯化锡 分析纯 天津市化学试剂一厂
甲酸 分析纯 天津市化学试剂一厂
甲基丙烯酸 分析纯 天津市化学试剂一厂
甲基纤维素 分析纯 河北长荣化工有限公司
黄糊精 分析纯 桓台县锦湖变性淀粉厂
明胶 分析纯 北京北实纵横科技发展有限公司
实施例一：
防火液的制备：取磷酸钾15g、氟化钾5g、硝酸钾10g、锡化钾5g、硝酸铯0.02g、明胶5g、甲酸1g、水40g搅拌均匀后，加入作为偶联剂的乙烯基三乙氧基硅烷1g配成防火液。
防火液的应用：
(1)选用6mm厚度的无杂质、气泡、表面无划伤的浮法玻璃一片，对其精磨四边同时对玻璃四角进行倒角，使得精磨边的倾斜角为154°，倒角为半径为3mm的安全角；
(2)在精磨后的浮法玻璃上均匀喷涂防火液，喷涂量为20g/m2，喷涂结束后静置0.5h，使得防火液在浮法玻璃表面充分交换；
(3)将步骤(2)得到的玻璃放入清水中清洗，清洗表面残留的未被吸收的防火液；
(4)将清洗后的玻璃在70℃下烘干20min；
(5)将步骤(4)中所得的玻璃放入钢化炉中进行热处理，钢化炉中的上部温度为695℃，下部温度为720℃，热处理时间为240-300s，钢化风压为10000kPa；
(6)对步骤(5)中所得的玻璃进行贴聚对苯二甲酸乙二酯低辐射膜，得到单片防火玻璃。
实施例二：
防火液的制备：取磷酸钾30g、氟化钾13g、锡化钾3g、硝酸铯2g、明胶0.2g、甲酸2g、水55g搅拌均匀后，加入作为偶联剂的乙烯基三乙氧基硅烷2g配成防火液。
防火液的应用：
(1)选用8mm厚度的无杂质、气泡、表面无划伤的浮法玻璃一片，对其精磨四边同时对玻璃四角进行倒角，使得精磨边的倾斜角为170°，倒角为半径为5mm的安全角；
(2)在精磨后的浮法玻璃上均匀喷涂防火液，喷涂量为30g/m2，喷涂结束后静置1h，使得防火液在浮法玻璃表面充分交换；
(3)将步骤(2)得到的玻璃放入清水中清洗，清洗表面残留的未被吸收的防火液；
(4)将清洗后的玻璃在120℃下烘干15min；
(5)将步骤(4)中所得的玻璃放入钢化炉中进行热处理，钢化炉中的上部温度为705℃，下部温度为710℃，热处理时间为360-400s，钢化风压为9000kPa；
(6)对步骤(5)中所得的玻璃进行贴聚对苯二甲酸乙二酯低辐射膜，得到单片防火玻璃。
实施例三：
防火液的制备：取磷酸钾20g、氟化钾20g、硝酸钾25g、锡化钾10g、硝酸铯0.02g、明胶8g、甲酸0.2g、水25g搅拌均匀后，加入作为偶联剂的乙烯基三乙氧基硅烷0.1g配成防火液。
防火液的应用：
(1)选用10mm厚度的无杂质、气泡、表面无划伤的浮法玻璃一片，对其精磨四边同时对玻璃四角进行倒角，使得精磨边的倾斜角为160°，倒角为半径为4mm的安全角；
(2)在精磨后的浮法玻璃上均匀喷涂防火液，喷涂量为25g/m2，喷涂结束后静置0.8h，使得防火液在浮法玻璃表面充分交换；
(3)将步骤(2)得到的玻璃放入清水中清洗，清洗表面残留的未被吸收的防火液；
(4)将清洗后的玻璃在100℃下烘干18min；
(5)将步骤(4)中所得的玻璃放入钢化炉中进行热处理，钢化炉中的上部温度为695℃，下部温度为700℃，热处理时间为450-500s，钢化风压为8000kPa；
(6)对步骤(5)中所得的玻璃进行贴聚对苯二甲酸乙二酯低辐射膜，得到单片防火玻璃。
实施例四：
防火液的制备：取磷酸钾10g、氟化钾18g、硝酸钾20g、锡化钾7g、硝酸铯1.5g、明胶2g、甲酸1.5g、水30g搅拌均匀后，加入作为偶联剂的乙烯基三乙氧基硅烷1.5g配成防火液。
防火液的应用：
(1)选用12mm厚度的无杂质、气泡、表面无划伤的浮法玻璃一片，对其精磨四边同时对玻璃四角进行倒角，使得精磨边的倾斜角为165°，倒角为半径为3.5mm的安全角；
(2)将精磨后的浮法玻璃浸泡在防火液中，浮法玻璃放入防火液中的放置速度为50m/min， 浸泡时间为15min，浮法玻璃从防火液中取出的提拉速度为20m/min；
(3)将步骤(2)得到的玻璃放入清水中清洗，清洗表面残留的未被吸收的防火液；
(4)将清洗后的玻璃在90℃下烘干20min；
(5)将步骤(4)中所得的玻璃放入钢化炉中进行热处理，钢化炉中的上部温度为680℃，下部温度为690℃，热处理时间为550-620s，钢化风压为7500kPa；
(6)对步骤(5)中所得的玻璃进行贴聚对苯二甲酸乙二酯低辐射膜，得到单片防火玻璃。
实施例五：
防火液的制备：取磷酸钾15g、氟化钾18g、硝酸钾22g、锡化钾6g、硝酸铯1.3g、明胶6g、甲酸1.7g、水35g搅拌均匀后，加入作为偶联剂的乙烯基三乙氧基硅烷1.8g配成防火液。
防火液的应用：
(1)选用15mm厚度的无杂质、气泡、表面无划伤的浮法玻璃一片，对其精磨四边同时对玻璃四角进行倒角，使得精磨边的倾斜角为162°，倒角为半径为4.5mm的安全角；
(2)将精磨后的浮法玻璃浸泡在防火液中，浮法玻璃放入防火液中的放置速度为50m/min，浸泡时间为20min，浮法玻璃从防火液中取出的提拉速度为20m/min；
(3)将步骤(2)得到的玻璃放入清水中清洗，清洗表面残留的未被吸收的防火液；
(4)将清洗后的玻璃在110℃下烘干15min；
(5)将步骤(4)中所得的玻璃放入钢化炉中进行热处理，钢化炉中的上部温度为660℃，下部温度为680℃，热处理时间为700-800s，钢化风压为6000kPa；
(6)对步骤(5)中所得的玻璃进行贴聚对苯二甲酸乙二酯低辐射膜，得到单片防火玻璃。
对比例一：
与实施例一的区别在于防火液中没有加入作为偶联剂的乙烯基三乙氧基硅烷。
对比例二：
与实施例一的区别在于防火液中没有加入硝酸铯。
对比例一、二与本发明实施例一至六中的防火液涂布而成的防火玻璃，依照GB15763.1-2009《建筑用安全玻璃第一部分：防火玻璃》进行检测，各项性能测试结果如表2。
表2各实施例和对比例得到各项性能
表面压应力值反应防火玻璃表面的防火液层的放脱开性能，表面压应力值越高其防脱开能力越好，通过对比表2可知，用本发明中的防火液涂布而成的防火玻璃与现有技术相比，具有优秀的表面压应力值，较高的防脱开、抗老化性能，且防火玻璃在长期使用的条件下仍具有良好的防火性能。

Claims (9)

1.一种玻璃防火液，其特征在于，包括下述以重量份表示的组分：
2.根据权利要求1所述的玻璃防火液，其特征在于：所述阳离子表面活性剂是甲酸和/或甲基丙烯酸中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的玻璃防火液，其特征在于：所述偶联剂为硅烷类偶联剂。
4.根据权利要求1所述的玻璃防火液，其特征在于：所述钾盐包括卤化钾5-20份，所述钾盐还包括磷酸钾盐、硫酸钾盐、硝酸钾盐、碳酸钾盐、硼酸钾盐中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的玻璃防火液，其特征在于：所述涂液增粘剂是明胶、骨胶、甲基纤维素、黄糊精、淀粉类化合物中的至少一种。
6.权利要求1-5任意一项所述的玻璃防火液的应用，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：选择厚度为6-15mm的浮法玻璃，精磨四边同时对玻璃四角进行倒角；
步骤2：向步骤1处理后的浮法玻璃上涂布玻璃防火液；
步骤3：将步骤2处理后的玻璃进行清洗；
步骤4：对清洗后的玻璃在70-120℃下进行干燥；
步骤5：将步骤3所得的玻璃放入钢化炉中进行热处理，钢化炉中的上部温度为660℃-690℃，下部温度为680℃-720℃，热处理时间为240-800s，钢化风压为5500-13000kPa，其中钢化炉中的上部温度小于下部温度；
步骤6：将经过步骤5处理后的钢化玻璃贴聚对苯二甲酸乙二酯低辐射膜。
7.根据权利要求6所述的玻璃防火液的应用，其特征在于：所述步骤1中得到的精磨边的倾斜角的角度为154°-170°，倒角为半径为3-5mm的安全角；
根据权利要求6所述的玻璃防火液的应用，其特征在于：所述步骤2中的涂布方法为将防火液喷涂于浮法玻璃表面，喷涂量为20-30g/m2，防火液交换时间为0.5-1h；所述步骤3中的干燥时间为15-20min。
8.根据权利要求6所述的玻璃防火液的应用，其特征在于：所述步骤2中的涂布方法为将浮法玻璃浸泡于防火液中，浮法玻璃放入防火液中的放置速度为50m/min，浸泡时间为15-30min，浮法玻璃从防火液中取出的提拉速度为20m/min；所述步骤3中的干燥时间为15-20min。
9.根据权利要求6所述的玻璃防火液的应用，其特征在于：在所述步骤5中，
所述浮法玻璃的厚度为6mm时，钢化炉中的上部温度为695℃，下部温度为710℃-720℃，热处理时间为240-300s，钢化风压为9000-13000kPa；
所述浮法玻璃的厚度为8mm时，钢化炉中的上部温度为705℃，下部温度为710℃-720℃，热处理时间为360-400s，钢化风压为7000-13000kPa；
所述浮法玻璃的厚度为10mm时，钢化炉中的上部温度为695℃，下部温度为700℃，热处理时间为450-500s，钢化风压为7000-9000kPa；
所述浮法玻璃的厚度为12mm时，钢化炉中的上部温度为680℃，下部温度为690℃，热处理时间为550-620s，钢化风压为7000-9000kPa；
所述浮法玻璃的厚度为15mm时，钢化炉中的上部温度为660℃，下部温度为680℃，热处理时间为700-800s，钢化风压为5500-8000kPa。
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