CN108147683A - 一种防火的夹层玻璃及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防火的夹层玻璃，其技术方案要点是该夹层玻璃设有两个相对的玻璃层，所述玻璃层的外表面喷涂有含硼防火涂层，所述玻璃层的内表面喷涂有隔热耐温层。含硼防火涂层具有优异的防火作用，喷涂在玻璃层的外表面，具有优异的隔热、降温作用，有效减小了玻璃的热传递作用，使得远离火源一侧的玻璃表面温度较低，大大增加了该玻璃的安全性能；同时，该涂层厚度较小，具有较高的使用方便性与实用性。

Description

一种防火的夹层玻璃及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑节能玻璃及其制备方法，特别涉及一种防火的夹层玻璃及其制备方法。

背景技术

随着建筑行业的发展，建筑的防火等级要求越来越高，在越来越多的建筑中均设置防火玻璃作为建筑构件。防火玻璃，经过特殊的加工工艺，在规定的耐火试验中能保持完整性和隔热性，作为防火产品广泛应用在建筑装修领域中，有效控制火势的蔓延或隔烟。

现有技术中，应市场的需求，出现了各种功能结构的防火玻璃，一般有夹层复合防火玻璃、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等。

现有专利中申请公布号为CN106703647A的中国专利公开了一种中空防火玻璃，包括防火玻璃基片和中空玻璃基片，在防火玻璃的基础上，复合粘接一块由3块玻璃基片制成的中空玻璃，使制得的玻璃既有防火功能，又能提高玻璃的隔热、隔音效果，通过设置的凸台、与凸台相对应的凹槽和封闭空腔，有效防止两个复合粘接的玻璃基片因热胀冷缩出现粘接胶脱落、玻璃变形等情况，结构简单、使用寿命长。

现有技术中大多数的防火玻璃均是通过设置特殊结构，在玻璃内部形成封闭空腔，从而提高防火玻璃的密封性，起到有效的防火作用；但是，这种防火玻璃通常厚度较大，且具有快速传热能力，远离火源一侧的玻璃温度较高，同样存在安全隐患。

发明内容

本发明的目的是提供一种防火的夹层玻璃，该防火玻璃厚度较小，且具有良好的隔热性能，在远离火源一侧的玻璃温度较低，减小了安全隐患。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种防火的夹层玻璃，该夹层玻璃设有两个相对的玻璃层，所述玻璃层的外表面喷涂有含硼防火涂层，所述玻璃层的内表面喷涂有隔热耐温层。

通过采用上述技术方案，含硼防火涂层具有优异的防火作用，喷涂在玻璃层的外表面，具有优异的隔热、降温作用，有效减小了玻璃的热传递作用，使得远离火源一侧的玻璃表面温度较低，大大增加了该玻璃的安全性能；同时，该涂层厚度较小，具有较高的使用方便性与实用性。

本发明进一步设置为：所述含硼防火涂层是由含硼防火涂料喷涂而成，所述含硼防火涂料包括如下重量份的组分：丙烯酸酯类 15~20 份、含氟高分子树脂 10~15 份、含双键有机硅 10~15 份、三氧化二锑包裹体 6~12 份、月桂醇硫酸盐 1~5 份、分散剂 1~3 份、硅烷偶联剂 1~3 份。

通过采用上述技术方案，丙烯酸酯类因为酯基具有较强的氢键，使其具有粘合的特性，丙烯酸酯类单体的双键打开后，生成的聚合物具有线性大分子结构，线性大分子结构排列规整，提高了该吸热层结构的致密性；同时，大分子链间的作用力较弱，具有良好的挠曲性和延伸性，使其具有良好的柔性，减少该吸热层的开裂现象；

含氟高分子树脂具有优良的热稳定性、耐腐蚀性、不燃性、耐气候、防紫外线性能，还具有压电性、热电性等电学性能，同时还具有较高的抗张强度、抗压缩强度、最优的刚性、耐磨性和耐切割性，且熔点较低，熔融流动性好，可用普通树脂的加工方法，被广泛用于建筑涂料、化学设备、电子电气领域中；

含双键有机硅具有较强的活性，与丙烯酸酯类发生化学反应，生成的聚合物主链中含有Si-O-Si键、Si-C键，Si-O键，它们的键能远大于C-O键的键能，具有优异的柔顺性、良好的耐高低温性能、耐候性、耐水性以及良好的透气性，大大提高了丙烯酸酯类的耐溶剂性、耐高低温性能、耐氧化降解性能，同时兼有表面能低、憎水、抗污性以及电绝缘性和弹性等优良特性，有效解决了丙烯酸酯涂膜的缺点和纯硅溶胶涂膜存在的刚性强、光泽度低、易龟裂、低温干燥迅速等缺陷，二者可以达到性能上的优势互补；

三氧化二锑包裹体具有优异的隔热、防火性能，相比于三氧化二锑而言，三氧化二锑在高温下容易发生融化，而三氧化二锑包裹体可耐更高的温度；

月桂醇硫酸盐大多为白色或淡黄色粉状，溶于水，对碱和硬水不敏感，具有良好的乳化、渗透、去污和分散性能；且起泡力较强，减少起泡剂的使用量；可用作乳化剂、灭火剂及发泡剂等；

将丙烯酸酯类、含氟高分子树脂、三氧化二锑包裹体、月桂醇硫酸盐、含双键有机硅、硅烷偶联剂进行反应，丙烯酸酯类、含氟高分子树脂、含双键有机硅发生交联反应，三氧化二锑包裹体显著提高体系的防火性能，从而制备了具有优异隔热、防火性能的涂层，且较薄的厚度即可表现出色的防火性能。

本发明进一步设置为：所述三氧化二锑包裹体是采用苯基硅树脂对三氧化二锑进行包裹；然后对该包裹体进行均匀混合；最后利用有机溶剂对三氧化二锑包裹体进行溶解，其中三氧化二锑与苯基硅树脂的重量比为2~3：1。

通过采用上述技术方案，利用苯基硅树脂对三氧化二锑进行包裹，然后将包裹体进行碾压，有助于提高包裹体的成分均匀性，最后利用有机溶剂对包裹体进行溶解，弥补了三氧化二锑在高温下易融化的缺陷，制备具有优异防火性能的填料。

本发明进一步设置为：所述苯基硅树脂的含苯量为25~30%。

通过采用上述技术方案，苯基含量越高，苯基对自由基的稳定作用越强，特别是在气相燃烧区，苯基可以较好地捕捉燃烧反应中的自由基，从而阻止燃烧反应的传播，使燃烧区的火焰密度下降，最终使燃烧反应速度下降直至终止，苯基硅树脂的含苯量为25~30%，属于高苯基的硅树脂，可起到优异的阻燃作用。

本发明进一步设置为：所述丙烯酸酯类选用丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸异辛酯中至少两种。

通过采用上述技术方案，丙烯酸甲酯是无色液体，溶于有机溶剂，微溶于水中，是合成高分子聚合物的单体，容易与其他丙烯酸酯类单体进行共聚；丙烯酸丁酯为无色透明液体，用于制造丙烯酸酯乳液性粘合剂的软单体，可以均聚、共聚及接枝共聚，用作有机合成中间体；丙烯酸异辛酯为无色透明液体，是一种重要的有机化工原料，可作为均聚、共聚、接枝的单体，选用丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯中的两种复配使用，使聚合单体中具有更多种类的官能团，有助于聚合单体之间的相互作用，使聚合反应过程更容易发生，加快了反应速度，提高了反应效率。

本发明进一步设置为：所述含氟高分子树脂包括含氟丙烯酸树脂、氟硅共聚树脂、氟碳树脂中至少一种。

通过采用上述技术方案，含氟丙烯酸树脂中C-F的键能较大，比较稳定，氟原子不但与碳原子结合牢固，而且在碳骨架外层排列十分紧密，有效地防止碳原子和碳原子的暴露，故含氟丙烯酸树脂表现出卓越的化学稳定性、耐候性、抗紫外线性、耐腐蚀性、抗氧化性等性能；氟硅共聚树脂中含有F-Si键，相比于C-F键键能更大，具有优异的耐高低温性、抗粘性、耐化学品性、防污性和装饰性；氟碳树脂以牢固的C-F键为骨架，同其他树脂相比，对耐热性、耐化学品性、耐寒性、耐低温柔韧性、耐候性和电性能等均较好，由于其结晶性好，故具有不粘附性、不润湿性。

本发明进一步设置为：所述含氟高分子树脂的分子量为8~10 万。

通过采用上述技术方案，控制含氟高分子树脂的分子量在8~10万之间，该分子量范围的含氟高分子树脂中含有较多的活性基团，有助于与丙烯酸酯类、含双键有机硅进一步发生交联反应，从而制得防紫外线性能优异的涂层。

本发明进一步设置为：所述含双键有机硅选用乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷中的一种。

通过采用上述技术方案，乙烯基三甲氧基硅烷为无色透明液体，是通用型含双键有机硅，与丙烯酸酯类单体共聚，形成的涂料具有优良的耐候性、耐灰尘及可擦洗等优点；乙烯基三乙氧基硅烷为无色透明液体，可与多种单体进行共聚，制备的涂料具有优异的电性能，防湿热、防盐雾、防霉菌三防性能；γ-甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷为无色透明液体，由于含有甲基丙烯酰氧基官能团，可广泛应用于不饱和树脂的改性和作为涂料使用，将其与其他单体共聚时，所制备的涂料具有较强的活性，喷涂在玻璃制品表面具有较容易擦洗的特性，同时，具有优异的耐候性、耐高低温性以及防尘、防灰的特性。

本发明进一步设置为：所述隔热耐温层是由隔热耐温涂料喷涂形成，所述隔热耐温涂料包括如下重量份的组分：丙烯酸酯类 20~25份、丙烯酸乳液成膜物 5~10份、三棕榈甘油酯 1~5份、氟掺杂氧化锡 10~12份、十二烷基酚聚氧乙烯醚 1~3份、有机硅化合物 1~3份、分散剂 1~3份。

通过采用上述技术方案，丙烯酸乳液成膜物是一个非均相的分散液，由一个连续的水相中的许多聚合物微粒组成，当水逐渐蒸发或被多孔表面吸收时，分散相浓度逐渐增大，这些聚合物微粒就慢慢接近，粒子间距离缩小，最后粒子间相互接触，开始产生凝结，此时水分继续减少，聚合物粒子接触更紧密，然后在粒子间形成细小的毛细管，毛细管力的作用促使聚合物自黏形成薄膜，丙烯酸乳液成膜物有助于提高体系内各组分之间的融合性；

氟掺杂氧化锡是在氧化锡中掺杂氟元素的材料，该材料在可见光区有较高的透过率，而在红外光区却有较高的吸收率和反射率，添加氟掺杂氧化锡形成的隔热保温涂料，对红外线进行吸收，有助于减少室内的温升；

十二烷基酚聚氧乙烯醚是非离子型表面活性剂，具有润湿、渗透、乳化、分散和增溶的作用，广泛应用在化工、纺织、涂料印刷、塑料等行业中；

有机硅化合物能够消除反应过程中形成的泡沫，气泡具有双分子膜，消泡剂进入双分子膜内，破坏双分子膜的力学平衡，达到破泡的作用；

将丙烯酸酯类、丙烯酸乳液成膜物、三棕榈甘油酯、氟掺杂氧化锡、十二烷基酚聚氧乙烯醚、有机硅化合物与分散剂进行反应，形成的隔热耐温层具有优异的保温、隔热性能，有助于减小第一玻璃层的温升，同时能够增强人们在室内的舒适感。

本发明的另一目的在于公开了一种防火的夹层玻璃的制备方法，包括如下步骤：

（1）用玻璃清洗剂去除两玻璃层表面的油污，用布擦干；继续用干净的棉布沾丙酮擦拭脱脂，以保证玻璃层表面没有油污和附着物；

（2）在玻璃层的外表面喷涂含硼防火涂层；

（3）在玻璃层的内表面喷涂隔热耐温层；

（4）将两玻璃层依次对齐，然后将该夹层玻璃放入高压釜中，控制温度为130~135℃，压力为13~14Mpa进行压合。

通过采用上述技术方案，利用上述方法制备防火玻璃，在玻璃层的外表面喷涂含硼防火涂层、内表面喷涂隔热耐温层，相比于通过设置密封结构提高防火性能的现有技术而言，本发明的防火玻璃厚度较薄，且具有优异的隔热、防火性能；在高压釜内的制备过程有助于含硼防火涂层的进一步固化，喷涂过程简单，方便，该夹层玻璃成型速度快。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、本发明公开了一种防火的夹层玻璃，取代了采用密封结构制备的防火玻璃，大大减小了防火玻璃的厚度，具有优异的安装方便性、实用性以及优良的透光性；

2、含硼防火涂层是采用含硼防火涂料喷涂形成，含硼防火涂料中包含丙烯酸酯类、含氟高分子树脂与含双键有机硅、三氧化二锑包裹体，上述各组分发生协同作用，共同制备防火性能优异的涂层；

3、该夹层玻璃具有优异的不黏附性、不粘性以及疏水、疏灰性能；

4、隔热耐温层与含硼防火涂料协同作用，使得该夹层玻璃具有优异的隔热性能，在远离火源的一侧，玻璃表面的温度较低，大大增强了玻璃使用的安全性能。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。

三氧化二锑包裹体的制备过程如下：

（1）配料：称量三氧化二锑 50份、苯基硅橡胶 25份；

（2）包裹：利用苯基硅橡胶对三氧化二锑进行包裹；

（3）复合：利用开炼机将步骤（2）中的包裹体进行混炼，升高温度至35℃，时间为30min；

（4）溶解：利用有机溶剂对步骤（3）中的复合体进行溶解，有机溶剂的用量为包裹体用量的10%。

丙烯酸乳液成膜物的制备：（1）预乳化：向反应瓶中加入100份水、3份乳化剂、5份丙烯酰胺，在搅拌条件下加入5份苯乙烯、10份丙烯酸丁酯、10份丙烯酸，制备无分层的白色预乳化液；（2）聚合：向反应瓶中加入100份水、1份引发剂、10份预乳化液与5份过硫酸铵水溶液，升温到65℃后，保温1h，氨水中和到pH=7.5~8之间即可。

实施例一：

一种防火的夹层玻璃的制备方法，包括如下步骤：

（1）用玻璃清洗剂去除两玻璃层表面的油污，用布擦干；继续用干净的棉布沾丙酮擦拭脱脂，以保证玻璃层表面没有油污和附着物；

（2）在玻璃层的外表面喷涂含硼防火涂层，含硼防火涂层是由含硼防火涂料喷涂而成；

（3）在玻璃层的内表面喷涂隔热耐温层，隔热耐温层是由隔热耐温涂料喷涂而成；

（4）将两玻璃层依次对齐，然后将该夹层玻璃放入高压釜中，控制温度为135℃，压力为13.5Mpa进行压合。

其中，步骤（2）中含硼防火涂料的制备过程如下：

（1）配料：称量丙烯酸甲酯 10 份、丙烯酸丁酯 5 份、含氟丙烯酸树脂 10 份、三氧化二锑包裹体 6 份、月桂醇硫酸钠 1 份、乙烯基三甲氧基硅烷 10 份、硅烷偶联剂 1~3份；

（2）依次将丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、乙烯基三甲氧基硅烷添加到反应容器中，缓慢升高容器内的温度至65℃，搅拌速度为80r/min，时间为30min；

（3）然后将含氟丙烯酸树脂、三氧化二锑包裹体、月桂醇硫酸钠添加到反应容器中，升高温度至85℃，搅拌速度为130r/min，时间为30min；

（4）最后加入硅烷偶联剂，反应2h。

步骤（3）中隔热耐温涂料的制备过程如下：

（1）配料：称取丙烯酸甲酯 10份、丙烯酸丁酯 10份、丙烯酸乳液成膜物 5份、三棕榈甘油酯 1份、氟掺杂氧化锡 10份、十二烷基酚聚氧乙烯醚 1份、有机硅化合物 1份、分散剂 1份；

（2）向反应器中加入丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸乳液成膜物、三棕榈甘油酯，调节转速至150r/min，搅拌30min；

（3）继续加入氟掺杂氧化锡、分散剂、十二烷基酚聚氧乙烯醚与有机硅化合物，提高转速至500r/min，搅拌2h。

实施例二：与实施例一的区别在于含硼防火涂料的组分含量不同：称量丙烯酸甲酯 10 份、丙烯酸丁酯 8 份、氟硅共聚树脂10 份、聚四氟乙烯粉 10 份、月桂醇硫酸钠 1份、乙烯基三甲氧基硅烷 10 份、硅烷偶联剂 1份。

实施例三：与实施例一的区别在于含硼防火涂料的组分含量不同：称量丙烯酸甲酯 10 份、丙烯酸异辛酯 8 份、含氟丙烯酸树脂12 份、聚四氟乙烯粉 12 份、月桂醇硫酸钠 2 份、乙烯基三乙氧基硅烷12 份、硅烷偶联剂 2份。

实施例四：与实施例一的区别在于含硼防火涂料的组分含量不同：称量丙烯酸甲酯 8 份、丙烯酸异辛酯 12 份、含氟丙烯酸树脂15 份、聚四氟乙烯粉 15 份、月桂醇硫酸钠 3 份、γ-甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷 15 份、硅烷偶联剂 3份。

实施例五：与实施例一的区别在于含硼防火涂料的组分含量不同：称取丙烯酸甲酯 13份、丙烯酸异辛酯 10份、丙烯酸乳液成膜物 8 份、三棕榈甘油酯 3 份、氟掺杂氧化锡 10 份、十二烷基酚聚氧乙烯醚 1~3份、有机硅化合物 1~3份、分散剂 1~3份。

实施例六：与实施例一的区别之处在于隔热耐温涂料的组分不同，称取丙烯酸甲酯 15份、丙烯酸异辛酯 10份、丙烯酸乳液成膜物 10 份、三棕榈甘油酯 5 份、氟掺杂氧化锡 12 份、十二烷基酚聚氧乙烯醚 3份、有机硅化合物 3份、分散剂 3份。

对比例一：

一种夹层玻璃的制备方法，包括如下步骤：

（1）用玻璃清洗剂去除玻璃表面的油污，用布擦干；继续用干净的棉布沾丙酮擦拭脱脂，以保证玻璃表面没有油污和附着物；

（2）将外玻璃层、PVB膜与内玻璃层由上至下依次对齐，然后将该夹层玻璃放入高压釜中，控制温度为130℃，压力为13.5Mpa条件下，粘合上下两层玻璃。

对比例二：与申请公布号为CN106703647A的中国专利进行对比。

检测方法与结果：

检测方法：1、传热系数按照GB/T22476-2008《中空玻璃稳态U值（传热系数）的计算及测试》标准测试；2、紫外线、可见光、红外线透过率用NASEN NS10高精度太阳膜检测仪下检测；3、防火性能：将该夹层玻璃安装到作为测试炉一侧壁的测试墙的安装窗上，该测试墙可以左右移动，与测试炉分离，炉内按照国际标准升温曲线进行升温，升温过程是按照以下程序进行的，经30分钟升温到824℃，再经过30分钟升温到945℃，继续经过30分钟升温至1006℃的速率进行，直到玻璃背火面的平均温度达到140℃，记录加热时间。

检测结果如下表所示：

样品	膜厚（μm）	紫外线透过率（%）	可见光透过率（%）	传热系数	玻璃背火面平均温度达到140℃的时间（分钟）
						实施例一	20	10	92	1.5	62
实施例二	21	9	90	1.4	65
						实施例三	22	8	88	1.2	68
实施例四	22	8	88	1.2	67
						实施例五	22	8	88	1.2	69
实施例六	21	9	90	1.3	65
						对比例一	0	89	95	5.6	10
对比例二	100	36	76	3.2	35

通过上表可知，实施例的涂层厚度较小，且相比于对比例而言，大大提高了防火性能，使得在玻璃背火的一侧受到较小的影响；同时，可有效防止紫外线的透过，具有优异的可见光透过率，具有较优异的综合使用性能。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种防火的夹层玻璃，该夹层玻璃设有两个相对的玻璃层，其特征在于：所述玻璃层的外表面喷涂有含硼防火涂层，所述玻璃层的内表面喷涂有隔热耐温层。

2.根据权利要求1所述的一种防火的夹层玻璃，其特征在于：所述含硼防火涂层是由含硼防火涂料喷涂而成，所述含硼防火涂料包括如下重量份的组分：丙烯酸酯类 15~20 份、含氟高分子树脂 10~15 份、含双键有机硅 10~15 份、三氧化二锑包裹体 6~12 份、月桂醇硫酸盐 1~5 份、分散剂 1~3 份、硅烷偶联剂 1~3 份。

3.根据权利要求2所述的一种防火的夹层玻璃，其特征在于：所述三氧化二锑包裹体是采用苯基硅树脂对三氧化二锑进行包裹；然后对该包裹体进行均匀混合；最后利用有机溶剂对三氧化二锑包裹体进行溶解，其中三氧化二锑与苯基硅树脂的重量比为2~3：1。

4.根据权利要求3所述的一种防火的夹层玻璃，其特征在于：所述苯基硅树脂的含苯量为25~30%。

5.根据权利要求2所述的一种防火的夹层玻璃，其特征在于：所述丙烯酸酯类选用丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸异辛酯中至少两种。

6.根据权利要求2所述的一种防火的夹层玻璃，其特征在于：所述含氟高分子树脂包括含氟丙烯酸树脂、氟硅共聚树脂、氟碳树脂中至少一种。

7.根据权利要求6所述的一种防火的夹层玻璃，其特征在于：所述含氟高分子树脂的分子量为8~10 万。

8.根据权利要求2所述的一种防火的夹层玻璃，其特征在于：所述含双键有机硅选用乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷中的一种。

9.根据权利要求1所述的一种防火的夹层玻璃，其特征在于：所述隔热耐温层是由隔热耐温涂料喷涂形成，所述隔热耐温涂料包括如下重量份的组分：丙烯酸酯类 20~25份、丙烯酸乳液成膜物 5~10份、三棕榈甘油酯 1~5份、氟掺杂氧化锡 10~12份、十二烷基酚聚氧乙烯醚 1~3份、有机硅化合物 1~3份、分散剂 1~3份。

10.如权利要求1所述的一种防火的夹层玻璃的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）用玻璃清洗剂去除两玻璃层表面的油污，用布擦干；继续用干净的棉布沾丙酮擦拭脱脂，以保证玻璃层表面没有油污和附着物；

（2）在玻璃层的外表面喷涂含硼防火涂层；

（3）在玻璃层的内表面喷涂隔热耐温层；

（4）将两玻璃层依次对齐，然后将该夹层玻璃放入高压釜中，控制温度为130~135℃，压力为13~14Mpa进行压合。